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Aufbau eines Mikrocontrollers

Schematische Übersicht

Die folgende Abbildung zeigt einen vereinfachten, schematischen Aufbau eines Mikrocontrollers. Durch anklicken der Komponenten gelangen Sie zu den jeweiligen Erklärungen.
Schema eines Mikrocontrollers
ROM RAM Ports Steuerwerk Program Counter Accumulator Register Flags ALU

Das Read-Only-Memory (ROM)

Ein Speicher auf den nur lesend zugegriffen werden darf (wie z.B. eine CD-ROM). Wird verwendet um ein Programm unveränderlich und dauerhaft abzulegen. Somit ist es auch nach einem Stromausfall noch vorhanden, außerdem kann es nicht vom Programm aus manipuliert werden (somit haben Viren etc. keine Chance).

Das Random-Access-Memory (RAM)

Speicher auf den lesend und schreibend zugegriffen werden darf (wie z.B. Arbeitsspeicher im PC). Im RAM werden zur Laufzeit des Programms die variablen Werte abgelegt.
Der Inhalt des RAMs verschwindet bei Unterbrechung der Stromversorgung oder bei einem Reset.

Die Schnittstelle nach außen (Ports)

Hiermit kann auf Peripherie zugegriffen werden (externer Speicher, Ausgabegeräte, Eingabegeräte, ...).

Das Steuerwerk

Steuert den Programmablauf, berechnet den PC, läd Parameter nach, ... gibt an, wer den Bus verwenden darf.

Der Program-Counter (Befehlszähler)

Gibt die Adresse (im Rom) an, wo der aktuell auszuführende Befehl steht.

Der Accumulator

Eine Speicherzelle (=Register), das als Operand für arithmetische und logische Operationen verwendet wird (+,*, AND, OR).
Die Ergebnisse von Rechenoperationen werden immer im Accumulator gespeichert.

Die Register

8-Bit Speicherzellen im Mikrocontroller mit besonderen Fähigkeiten.

Die Flags

Im Flag-Register besitzt jedes Bit eine besondere Bedeutung.
Im Carry-Flag (1Bit) wird z.B. abgespeichert, ob bei der Addition ein Übertrag entstanden ist.

Die Arithmetisch-Logische-Einheit (ALU)

Der Kern des Mikrocontrollers, hier werden sämtliche Rechen-, Vergleichs-, ... Operationen ausgeführt.