Microprocessor and Interfacing Introduction to Microprocessors

Microprocessor? Image - PC Perspective.

Micro-controller? PIC8051, AVRPSoCMSP430

Where do they live?

System Components CPU I/ORAMStorage

System Components CPU I/O RAMStorage CPU

Performance 4 MIPS at 20 MHz 76,383 MIPS at 3.2 GHz Ref:

Power Consumption Ref: Microchip, Intel 130 Watts 0.15 Watts

Price Ref: Microchip, Sharkyextreme.com 1, ,000 Baht ,000 Baht

Right tool right job Self contained Limited resources Used for a specific job Low power Low cost Needs Chipsets Large Memory, fast clock rates More general purpose Requires more power More expensive MicrocontrollerMicroprocessor

What does the iPhone use?

I-Phone 3GS Internals

i-Phone4 Circuit

i-Phone 4S Circuit

Apple iPad2

A5 SoC

A4,A5 Processor CPU 1 GHz Memory Controller RAM 256/512 MBytes Flash Memory 64 GBytes Graphics Processing (1024x768) I/O Controller Sensor Ports A4 Chip WiFi, Audio Controller

Microcontroller (i.e. PIC16F887) CPU 20 MHz Memory Controller RAM 368 Bytes Flash Memory 8 KBytes Graphics Processing I/O Controller Sensor Ports

Mixed Design Sometimes called System on a Chip (SoC) MCUMPU

A Brief History x86 Processors

Main Player Santa Clara, California, USA

Rival #1 Sunnyvale, California, USA

Rival #2 Taipei, Taiwan

Intel 4004 (1971) 4 Bits 0.74 MHz 2,300 Transistors

4004 Application Busicom* 141-PF Calculator

Same computing power as the ENIAC = Intel 4004

Intel 8086/8088

Test Drive I : Runs well on a 8088 machine

80x86

The Pentium Era

3.8GHz60MHz 65 nm0.25 um

Intel’s mistake 1 Focus too much on Clock Speed

Clock Speed Analogy เกียร์ต่ำ 20 Pipeline Stages เกียร์สูง 10 Pipeline Stages

How a Pipeline Works

10 Stages vs 20 Stages

Intel’s mistake 2 64 Bit CPU Not Backward Compatible

AMD’s Successful Athlon Processors Better Performance per Watts Backward Compatible 64 Bit System

The return of Intel

Multicore Era

Current CPU Kings Core™ i7-990X 6 Cores, 3.46 GHz, 12 MB L2 Cache 32 nm Process, 130Watts. US$999 AMD FX Cores, 3.6 GHz, 8 MB L2 Cache 32 nm Process, 125Watts US$245

AMD + ATI = Fusion CPU + GPU + APU (Accelerated PU) + GPUCPU = APU

Power per Watt: A new measure for CPU performance Intel ATOM 2-6.5W AMD Bobcat (Fusion) 1-10W VIA Nano 5-25W

ATOM Processor’s Silicon

Conclusions ในยุคต้นมุ่งเน้นการเพิ่มความเร็วเป็นหลัก ปัจจุบันมุ่งไปที่ performance per watt มากขึ้น เทคโนโลยีการผลิตที่สูงขึ้นทำให้ Multi-core CPU เป็นที่ นิยม ทิศทางใหม่ๆ ของการพัฒนาแบ่งเป็น  การรวมศูนย์อุปกรณ์ต่างๆ ไว้ใน Processor มากขึ้น  เกิดการแตกสาย Processor เพื่อเจาะกลุ่มเป้าหมาย ต่างๆ มากขึ้น