Aufbau eines Mikrocontrollers / Mikrocomputers

Einen Aufbau eines Mikrocontrollers zu beschreiben kann Bücher füllen!
Das möchten wir hier vermeiden, denn wir wollen ja rasch an die praktische Umsetzung und Anwendung kommen. Dennoch sind ein paar Grundkenntnisse über den Aufbau erforderlich. Der Rest wird schrittweise auch im Zuge der Programmierung erklärt.

 

Mikrocontroller oder Mikrocomputer - Aufbau

Welche Bezeichnung ist die Richtige? Beides ist grundsätzlich korrekt. Der Unterschied liegt im Aufbau.
Ein Mikrocomputer besteht aus einer zentralen Prozess-Einheit CPU. Diese CPU ist über ein Bussystem (das sind Leitungen z.B. 8 parallele Leitungen bei 8 Bit) mit anderen Baugruppen (z.B. RAM, ROM, serielle und parallele Ports) verbunden. Ein Mikrocontroller beinhaltet bereits auf einem Chip die CPU, RAM-Speicher, ROM-Speicher sowie parallele und serielle Ein- und Ausgabeports.

 

Mikrocomputer-Aufbau

Aufbau eines Mikrocomputers

 

Das Bussystem, über das die CPU mit den angeschlossenen Baugruppen kommuniziert besteht aus dem

  • Datenbus (z.B. 8 Bit)
  • Adressbus (z.B. 16 Bit)
  • Steuerbus

Mikrocomputer Bussystem

 


Die CPU-Baugruppe - AKKU, ALU und STEUERWERK

Das ZENTRALE REGISTER in der CPU ist der AKKUMULATOR - kurz AKKU genannt.
Der Akku ist das EIN- und AUSGABEREGISTER der ALU (Arithmetik-Logik-Einheit). Die ALU ist intern für Rechenoperationen verantwortlich.

 CPU-Baugruppe ALU Steuerwerk

 

Der Akku ist praktisch die Übergabestation für jene Daten, die in die CPU hinein oder heraus transportiert werden.

Um Daten zu transportieren, ist der DATENBUS verantwortlich.

Um der CPU mitteilen zu können, wo welche Daten gespeichert oder über die Ports ausgegeben oder eingelesen werden sollen, wird der ADRESSBUS verwendet. Die CPU bereitet diese Adressen in einem Doppelregister, dem Programm Counter (PC) vor. Im PC steht immer die Adresse, die als nächstes ausgegeben wird.

Der Grundaufbau eines jeden Computers besteht also mindestens, aus einer CPU und einem Speicher. Letzterer sollte seinen Inhalt auch dann nicht verliert, wenn die Spannung ausgeschaltet wurde. Dieser ROM-Speicher enthält ein Programm, das nach dem Einschalten der Spannungsversorgung dafür sorgt, daß die CPU arbeiten kann, bis weitere Programme von einem Massenspeicher nachgeladen wurden. Bei PC's ist das der BIOS-ROM auf dem Mainboard und der Massenspeicher ist die Festplatte.