Mikro

1.) Die Entwicklungsgeschichte der Computer kann bis in die heutige Zeit in vier Generationen eingeteilt werden. Geben Sie die jeweilige Technologie und den ungefähren Zeitraum für die vier Generationen an.

2.) 1971 wurde von der Firma INTEL der erste Ein-Chip-Mikroprozessor in Serie produziert. War dies ein 4- / 8- oder 16-Bit Mikroprozessor? Was gibt die Verarbeitungsbreite in Bits bei einem Mikroprozessor genau an?

3.) Was unterscheidet einen Computer von einem digitalen Rechenwerk?

4.) Welche „Verarbeitungsbreiten“ sind bei heutigen Mikroprozessoren (z.B. im PC-Bereich) gängig?

5.) Wie viele Transistorfunktionen wurden bei dem von INTEL entwickelten C4004 Mikroprozessor verwendet? Wie viele Transistorfunktionen sind bei heutigen Mikroprozessoren anzufinden?

6.) Um welchen Faktor ist der Integrationsgrad von Elementarschaltungen (Gatter-Funktionen) in den letzten 40 Jahren bei Mikroprozessoren gestiegen?

7.) Die ersten Mikroprozessoren wurden mit Systemtakten von < 1 MHz betrieben. Welche Steigerung der Taktfrequenzen konnte bei Mikroprozessoren in den letzten 40 Jahren erreicht werden?

8.) Im Zusammenhang mit Computern wird auch gerne das „Mooresche Gesetz“ (Moore's Law) erwähnt. Was besagt bzw. prophezeit es?

9.) Ein heutiger Mikroprozessor verfüge über 5 Millionen Transistorfunktionen. Mit wieviel Transistorfunktionen – nach Moore's Law – ist in ca. 18 Monaten zu rechnen?

Tabelle

11.) Was sind die Unterschiede zwischen Mikroprozessor und Mikrocontroller ? Erörtern Sie ausführlich.

12.) Mit welcher Marktausrichtung werden Mikroprozessoren entwickelt? Nennen Sie Geräte, in den ein Mikroprozessor verwendet wird und begründen Sie Ihre Antwort.

13.) Mit welcher Marktausrichtung werden Mikrocontroller entwickelt? Nennen Sie einige Geräte, in denen ein Mikrocontroller verwendet wird und begründen Sie Ihre Antwort.

14.) Nennen Sie Geräte (mind. 10), in denen Mikrocontroller zum Einsatz kommen. Warum verwendet man in diesen Geräten Mikrocontroller und keine Mikroprozessoren?

15.) Was war Ihr erstes Gerät, in dem sich (wahrscheinlich) ein Mikrocontroller befunden hat ? Begründen Sie Ihre Antwort / Vermutung ausführlich.

16.) In der Industrie werden zum Steuern von kleinen und mittleren Anlagen gerne Mikrocontroller-Module verwendet. Wie wurden diese Anlagen gesteuert, als Mikrocontroller noch nicht so gängig wie heute waren?

17.) Welche typischen Funktionseinheiten vereint ein Mikrocontroller? Erklären Sie Funktion und Aufgabe der einzelnen Einheiten.
EVA(Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe)

18.) Wofür steht die Abkürzung CPU? Welche Aufgabe hat eine CPU?

19.) Wofür steht die Abkürzung ROM? Erklären Sie die Eigenschaften von einem ROM.

20.) Wofür steht die Abkürzung RAM? Erklären Sie die Eigenschaften von einem RAM.

21.) Wofür können Timer/Counter bei einem Mikrocontroller verwendet werden? Geben Sie mindestens ein Beispiel an!

22.) Wozu dienen digitale I/O-Ports bei einem Mikrocontroller? Geben Sie ein Bei- spiel an!

23.) Sie möchten eine LED von einem I/O-Port Ihres Mikrocontrollers ansteuern. Der Port ist als Open-Drain realisiert. Was bedeutet der Begriff Open-Drain und wie würden Sie Ihre LED verschalten, damit sie sicher ein- und ausgeschaltet werden kann?

24.) Manche Mikrocontroller bieten die Möglichkeit, auch analoge Signale ein- bzw. auszugeben. – Nennen Sie beispielhaft eine Anwendung, bei der analoge Ein- /Ausgabe benötigt werden!

25.) Die Auswahl des richtigen Mikrocontrollers für eine Anwendung kann komplex sein. Hierbei sind sowohl technische wie auch wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen. Nennen und erörtern Sie die wichtigsten technischen und wirtschaftlichen Auswahlkriterien für einen Mikrocontroller!

26.) Wieso kann die Leistungsaufnahme eines Mikrocontrollers ein ganz entscheidendes Auswahlkriterium sein? Beschreiben Sie eine Anwendung!

27.) Viele moderne Mikrocontroller bietet heute „Stromspar“-Betriebsarten an. Wie kann eine Stromeinsparung technisch erreicht werden? Wann können Sie aus Sicht der Anwendung den Stromsparmodus aktivieren? Nennen Sie ein Gerät mit Stromsparfunktion und erörtern Sie Ihre Antwort!

28.) Eine seit über 30 Jahren bestehende Mikrocontroller-Familie ist die von INTEL entwickelte 8051-Reihe (MCS-51). Was kann ein Entwickler heute erwarten, wenn er einen Mikrocontroller mit 8051-Kern verwendet?

29.) Welche Funktionseinheiten besitzt der original INTEL 8051?

30.) Wieso benötigt ein Mikrocontroller einen Systemtakt?

31.) Die ersten drei Mikrocontroller der MCS-51 Familie, hatten die Bezeichnungen 8031, 8051 und 8751. Beschreiben Sie kurz die Unterschiede zwischen den drei Typen und geben Sie an, für welche Aufgabe welcher Mikrocontroller-Typ verwendet wurde.

32.) Die Firma Silicon Labs entwickelte auf Basis der MCS-51 die modernere CIP- 51 Familie. Nennen die den Hauptvorteil der neueren CIP-51 Reihe.

33.) Wofür steht die Abkürzung MIPS? Wozu wird „MIPS“ verwendet?

34.) Würde ein Programm, welches ursprünglich für die MCS-51 Familie geschrieben wurde, ohne weitere Bearbeitung auch auf einem Controller der CIP-51 Reihe funktionieren? Was müsste ggf. beachten bzw. angepasst werden?

35.) Durch welche technische Maßnahme konnte Silicon Labs die Ausführungsgeschwindigkeit bei ihren Mikrocontrollern der CIP-51 Familie gegenüber der MCS-51 Struktur steigern?

36.) Die 8051-Controller unterstützen 16-Bit Adressen. Wieviel Speicher (in kBytes) lässt sich damit adressieren? Wie berechnet sich die Speichergröße, wenn die Anzahl der Adressleitungen gegeben ist? Geben Sie ein Beispiel für den Fall, ein Mikrocontroller habe 14 Adressleitungen.

37.) Wie viele Adressleitungen werden benötigt, um 1 MByte Speicher zu adressieren?

38.) Wie bezeichnet man Mikrocontroller-Architekturen, die zwischen Programm- und Datenspeicher strikt trennen? Welchen Vorteil bieten diese Architekturen?

39.) Der C8051F020/21 besitzt 64 kBytes internen Flash-Speicher. Wozu wird der Flash-Speicher verwendet?

40.) Der C8051F020/21 besitzt zwei 12-Bit DACs. – Wofür steht die Abkürzung DAC und wofür können Sie den DAC verwenden?

41.) Der C8051F020/21 besitzt zwei verschiedene ADCs. – Was bedeutet die Abkürzung ADC und in welchen Eigenschaften unterschieden sich die beiden ADCs bei dem C8051F020/21?

42.) Benötigen Sie in jedem Fall einen externen Speicher, um den C8051F020 Mikrocontroller zu betreiben? Begründen Sie Ihre Antwort!

43.) Was ist ein EPROM? Erklären Sie die Besonderheit von einem EPROM!

44.) Sie möchten, dass Ihr Autoradio die Sendereinstellungen auch bei abgeklemmter Batterie nicht „vergisst“. Welche Art von Speicher sollten Sie verwenden?

45.) Welche „Werkzeuge“ (Hard- und Software) benötigen Sie, um Programme für Mikrocontroller zu entwickeln?

46.) Was ist eine IDE? Was sollte eine IDE an Funktionen enthalten?

47.) Was ist ein Debugger? Welche Funktionen bietet der Debugger der ToolStick- Entwicklungsumgebung von Silicon Labs an?

48.) Was versteht man unter „Syntax-Highlighting“?

49.) Was ist ein Break-Point? Wozu werden Break-Points verwendet?

50.) Was wird innerhalb der ToolStick-Umgebung im „Disassembler-Fenster“ angezeigt?