Микропроцессоры

Микропроцессором называется миниатюрная электронная схема, функцией которой является выполнение различных вычислительных, логических и управленческих операций. Компьютерная техника развивалась с 40-х годов прошлого столетия. Первые ЭВМ состояли из вакуумных ламп и электромеханических реле. С конца 40-х годов возникла теория транзисторов. В 1954 году был выпущен первый кремниевый транзистор, благодаря которому размеры ЭВМ могли быть минимизированы. Но работавшие независимо друг от друга инженеры Нойс и Килби задались амбициозной целью, задумав свести схему компьютера к размерам всего в несколько сантиметров. 

Почти одновременно были поданы заявки на изобретение, описывающее, как всю элементную базу, включая транзисторы, конденсаторы и резисторы, уместить на одном кристалле. Разница состояла лишь в материале: один предлагал использовать германий, а другой – кремний.

Первые микрочипы появились на рынке электронных устройств уже в 1961 году. Разработчики ухватились за возможность и стали включать их в состав калькуляторов, кардинально снизив размеры этого девайса. С ноября 1971 года можно было купить микропроцессор Интел, который стал массово использоваться в производстве компьютеров, обеспечивая свыше 92 тысяч операций в секунду. В схему 4004 входило 2250 транзисторов, а площадь кристалла равнялась 12 квадратным миллиметрам. Появилась возможность обработки колоссальных объёмов информации.

Intel

Появление первых компьютеров вовсе не означало, что революция уже свершилась. Монструозные ЭВМ на радиолампах, быстро выходивших из строя, стоили огромных денег. Позволить себе иметь такие устройства могли лишь крупные Вузы и военпром. Появление сперва маленьких транзисторов, а несколько позже микросхем, в состав которых входили тысячи и сотни тысяч транзисторов, означало, что компьютер может быть размерами не больше печатной машинки, а плату расчёта траектории полёта баллистической ракеты можно разместить в головной части каждой выпущенной единицы мощного оружия.

15 ноября 1971 года фирма Интел выпускает первый однокристальный микропроцессор Intel 4004. Это 4-х битное устройство выполняло 92 600 операций в секунду. Микропроцессоры intel 4004 и 8008 разрабатывались параллельно. Но микросхема 8008 включала уже не 2250, а 3500 транзисторов. И хотя работала схема медленнее 4004, она была явно умнее. На ней был реализован проект компактного компьютера, выпущенного в 1972 году. У этой комплексной системы имелся жёсткий диск с операционной системой, цветной монитор, клавиатура и принтер. Адресовалась разработка Sac State 8008 медицинским учреждениям для ускоренного ведения карточек пациентов. 

Датчики

В наши дни модным стало слово «умный». На каждом шагу встречаются описания умных домов, умных заводов, умных девайсов. Основой этих технологий является автоматическое управление, основанное на программируемых логических контроллерах, получающих богатую информацию о состоянии системы от десятков датчиков.

Эксперты в области интернета вещей прогнозируют, что уже через 3 года количество «умных» вещей достигнет отметки 65 млрд. Уже сегодня компании-производители на этом зарабатывают совокупно $950 млрд. в год. Это требует использования колоссального объёма микропроцессоров датчиков, преобразующих полученные данные о температуре, давлении, расходе, уровне, угле поворота вала, скорости вращения в поток данных, отправляемых на ПЛК или промышленному компьютеру. 

Датчики используются для получения информации о:

• силе звука;

• позиции объекта;

• размерах;

• составе газовой смеси;

• скорости потока;

• расходе;

• давлении;

• составе жидкой среды;

• уровне;

• угле поворота вала серводвигателя и т.д.

Множество видов датчиков используется для выявления излучения, света, магнитного поля. И каждое из этих высокотехнологичных устройств должно иметь в своём составе микрочип, анализирующий получаемую информацию, преобразующий её в нужный формат и отправляющий контроллеру с программируемой логикой для принятия решения относительно дальнейших действий.

Eliwell

В течение более чем 40 лет инженеры компании Eliwell занимаются разработкой высокопроизводительных контроллеров для управления вентиляционными системами и промышленными холодильниками. Наработан огромный опыт, выведено множество ноу-хау, благодаря которым компания добилась всемирного признания. Сегодня контроллеры с микропроцессором eliwell являются лидером спроса на рынке регулирующей аппаратуры для холодильников в сфере торговли, пищевого производства и транспортных перевозок.

Каталог компании описывает 3 крупные линейки контроллеров для холодильной техники: 

1. Модели универсального применения.

2. Варианты для установки на корпусе холодильника или в щите управления.

3. Системы автоматического управления параметрами холодильной камеры (влажность, температура, давление).

Функции микропроцессора контроллера определяются объёмом возложенных задач. Чем больше параметров приходится контролировать, тем цена устройства будет выше.

Процессоры для космоса

Процессор Intel 386SX летал на космическом аппарате программы «Джемини». Как создатели этой программы решились отправить столь чувствительную к радиации технику в полёт, остаётся загадкой. При воздействии частиц радиации любой транзистор схемы может непредусмотренно изменить состояние, что приведёт к сбою оборудования или к ошибке в вычислениях.

Яркий пример: когда в 1962 году над атоллом Джонсон была взорвана ядерная бомба, это привело к образованию искусственного радиационного пояса, пересекая который, первый коммерческий спутник Telstar-1 всего за полгода набрал такую дозу, что электроника отказала. Это ЧП считается начальной точкой в деле создания защиты микропроцессоров от радиации.

Недавно НАСА и ВВС Соединённых Штатов презентовали начало работ по тестированию новейшего поколения микрочипов для применения в космосе. Эти микрочипы будут использоваться на спутниках до 2030 года. На программу выделено $20 млн. Результатом исследования должен стать список микропроцессоров, устойчивых к воздействию частиц радиации высоких энергий.