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３年次後期２単位選択 担当：　玉野　和保

組込みシステム　講義. （第２巻）. ３年次後期２単位選択 担当：　玉野　和保. 単元 3 （1/ 52 ）. 第 3 単元 　マイコンの出現と 　　　　　組込みシステムへの発展. 講義の意味と位置づけ マイコンがどうして発明されたのか、背景と意味 エレクトロニクスとは何か 各種の MPU の機能比較 トランジスタ集積度と Moore の法則 組込みシステムへの変貌 マイコンは果たしてコンピュータか 講義で解説すること マイコン発明への素地 各種 MPU の発明 チップの集積度 Pentium の発展 ミドルレンジとローエンドの 2 極化.

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３年次後期２単位選択 担当：　玉野　和保

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Presentation Transcript

  1. 組込みシステム　講義 （第２巻） ３年次後期２単位選択 担当：　玉野　和保

  2. 単元3（1/52） 第3単元　マイコンの出現と　　　　　組込みシステムへの発展 • 講義の意味と位置づけ • マイコンがどうして発明されたのか、背景と意味 • エレクトロニクスとは何か • 各種のMPUの機能比較 • トランジスタ集積度とMooreの法則 • 組込みシステムへの変貌 • マイコンは果たしてコンピュータか • 講義で解説すること • マイコン発明への素地 • 各種MPUの発明 • チップの集積度 • Pentiumの発展 • ミドルレンジとローエンドの2極化

  3. 単元3（2/52） マイコン登場への背景 • 世界的な産業推進パラダイムの変遷 1945：　第２次世界大戦終結　　生産体制の崩壊 1945～’60年代：　物量生産増強時代 　　公害問題、総量規制、学生運動、全体から個へ ’60～’80年代：　　合理生産増強時代 　　　　　　　　　　　　　オイルショック、国際経済摩擦 ’80～2000年代：　管理生産増強時代 　　　　　　　　　　　　　バブルの崩壊、デフレ、家庭崩壊、荒れる学校 • 新しい産業推進パラダイムの模索 個別・分散・協調・共生・共育　 　　　　　　オブジェクト指向・エージェント指向

  4. 単元3（3/52） トランジスタ登場の背景 　　　トランジスタは、作られるべくして、発明された 検波器としての新素子開発の要求 1886年：　Heltz、電磁波の発見 1895年：　Popov、Marconi、電波による通信に成功 　この後、検波器の効率のよいコヒラーの要求が強まる ATTのBell研究所で、種々の元素が調査され、Siの電気伝導性に興味が持たれる 真空管に代わる半永久的使用ができる新素子開発の要求 1883年：　Edison、電球の研究で、熱電子の流れを観測 1905年：　Fｌeming、２極管の特許取得　→　Marconi社の顧問となる 1907年：　De Forest、３極真空管を発明 1912年：　De Forest、２段電子回路で増幅器を作り電話会社が注目 　この後、電話会社が真空管を信号増幅に用いる 　真空管が普及するにしたがって、切れない真空管開発への要求が強まる 1946年、Bell研究所で新素子開発のプロジェクトが発足 Shockley、Bardeen、 Brattain等がプロジェクトに招聘

  5. 単元3（4/52） マイコン発明への素地 1947年：Shockley、Bardeen、 Brattain、トランジスタの発明 1952年：Dammer、集積回路のアイデアを発表 1958年：Fairchild社、プレーナトランジスタ発明 1958年：Texas Instruments社のKilby、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　複数のトランジスタをSi基盤上に回路構成 1961年：Fairchild社、RTL方式のフリップフロップ発売 1963年：RCA社、MOSFETを発明 1965年：各社がMOS ICを発売 1968年：Noyce、Intel社を起こす

  6. 単元3（5/52） コンピュータの世代分類 • 第１世代：　リレー、真空管時代 • 第２世代：　トランジスタ時代 • 第３世代：　ＩＣ時代　　小型化 • 第４世代：　LSI時代　　RISC • 第５世代：　VLSI時代　パラレル処理、スーパースカラ • 第６世代：　ULSI時代　オブジェクト指向

  7. 単元3（6/52） ４－８ビットMPUの発明 1971年：ビジコン社の嶋、Intel社と共同で、I-4004を発明 　　　　　：同年、4040が発表 1972年：８ビットMPU、8008発表 1974年：8080が発表（周辺LSIをワンチップ化）　　　　　　　　　　　　　　　　その後、8080Aとして改良 1975年：Motorola社、８ビットMPU、6800を発表　　　　　　　　　　　　　単一５V電源、ワンチップ 1976年：Zailog社、８ビット単一５VワンチップMPU、Z-80を発表 1978年：Motorola社、6809を発表し、８ビットMPU時代終わる

  8. 単元3（7/52） ４－８ビットMPUの発明 1971年：ビジコン社の嶋、Intel社と共同で、I-4004を発明 　　　　　：同年、4040が発表 1972年：８ビットMPU、8008発表 1974年：8080が発表（周辺LSIをワンチップ化）　　　　　　　　　　　　　　　　その後、8080Aとして改良 1975年：Motorola社、８ビットMPU、6800を発表　　　　　　　　　　　　　単一５V電源、ワンチップ 1976年：Zailog社、８ビット単一５VワンチップMPU、Z-80を発表 1978年：Motorola社、6809を発表し、８ビットMPU時代終わる

  9. 単元3（8/52） MPUの姿 8080A 8085 Z80 6809 互換器 6809

  10. 単元3（9/52） 汎用８ビットMPUの比較

  11. 単元3（10/52） 16-32ビットMPUの発明 1978年：Intel社、16ビットMPU、8086発表 1979年：Zailog社、Z8000発表 1980年：Motorola社、M68000を発表 ［基本MPUの開発を終える］ 1982年：Intel社、ワンチップMPU、80286、80288、　　　　　　　　　　　　　　また、やや小規模の80186、80188を発表 1985年：Intel社、32ビットMPU、80386を発表 1988年：Intel社、80486を発表し、80シリーズを終える 1991年：Intel社、80586の開発を中止し、Pentiumとして発表

  12. 単元3（11/52） 16-32ビットMPUの発明 1978年：Intel社、16ビットMPU、8086発表 1979年：Zailog社、Z8000発表 1980年：Motorola社、M68000を発表 ［基本MPUの開発を終える］ 1982年：Intel社、ワンチップMPU、80286、80288、　　　　　　　　　　　　　　また、やや小規模の80186、80188を発表 1985年：Intel社、32ビットMPU、80386を発表 1988年：Intel社、80486を発表し、80シリーズを終える 1991年：Intel社、80586の開発を中止し、Pentiumとして発表

  13. 単元3（12/52） MPUの発展・集積度を中心

  14. 単元3（13/52） Pentiumの進化（その１）

  15. 単元3（14/52） Pentiumの進化（その２）

  16. 単元3（15/52） Pentiumの進化（その３）

  17. 単元3（16/52） Pentiumの進化（その４）

  18. 単元3（17/52） IA-64システム

  19. 単元3（18/52） IA-64と他システムとの比較

  20. 単元3（19/52） • 講義の意味と位置づけ • 組込みシステムへの変貌 • 汎用機と專用機への機能分化 • 講義で解説すること • 専用機としての組込みシステム • 組込みシステムの分散統合処理機能の強化 • PIC、H8を事例として

  21. 単元3（20/52） マイコンの分化 ハイエンド マイコン 32ビットマイコン I80386 I80486 Pentium ミドルレンジ マイコン 16ビットマイコン I80188 I80288 I80186 I80286 シングルチップ化 システム化 16ビットマイコン I8086 Z8000 M68000 ローエンド マイコン 組込みマイコン

  22. 単元3（21/52） I-8086　ミニマム、マキシマムモード

  23. 単元3（22/52） I-8086　ボードマイコンの構成 Tamano LB Bord-Micom: CPU Board

  24. 単元3（23/52） I-8086　ボードマイコンの構成 Tamano LB Bord-Micom: Utility Board

  25. 単元3（24/52） I-8086　ボードマイコン回路構成 CPU Board

  26. 単元3（25/52） I-8086　ボードマイコン回路構成 I/O & Utility Board

  27. 単元3（26/52） • 組込みマイコンの代表的な例 • PICmi-com [Microchip TechnologyInc.] • ARM mi-com [ARM Ltd.] • H８、Super-H [Renesas Electronics社] • AVR [Atmel社]

  28. 単元3（27/52） ハードウェア構成に用いられる代表的なMPU

  29. 単元3（28/52） Microchip Technology社とは GeneralInstruments社 1987年：マイクロエレクトロニクス部門完全子会社 1989年：　完全独立 2009年4月：　待機電力が世界最小の nanoWatt XLP マイクロコントローラ 2011年9月：　100億個目のPICを販売 ※PIC：　Peripheral Interface Controller

  30. 単元3（29/52） PICの種類

  31. 単元3（30/52） PICの種類

  32. 単元3（31/52） PICの機能別分類

  33. 単元3（32/52） ＰＩＣの論理構成と外観

  34. 単元3（33/52） ＰＩＣの外部端子

  35. 単元3（34/52） ＰＩＣのレジスタ

  36. 単元3（35/52） ＰＩＣの操作命令

  37. 単元3（36/52） ARM 社とは Acorn Comuters 社：　[英：ケンブリッジ在] １９８３年：　Arm設計開始　MOS Tecgnology6502の置換を目的 1985年： ARM1の開発サンプル完成 翌年ARM２完成データバス：３２bit アドレス空間：26ｂｉｔ レジスタ：16個 1990年：開発部門、Advanced RISC Machines社に独立 1998年： ARM社に社名変更 ※携帯電話、ゲームボーイなどに搭載で普及

  38. 単元3（37/52） ARMマイコン ARM6：米国コンピュータゲーム企業3DO社マルチメディア端末の3DO規格用 ARM7/7E：携帯情報端末、携帯電話 携帯ゲーム機、携帯音楽プレイヤ用 レゴマインストーム用 ARM9/9E： NTTDOCOMOFORMAに使用 Cortex-A8:iphone3GS、iPodに使用 Cortex-A9：プレイステーション・ヴィータ iphone4Sに使用 ARM60

  39. 単元3（38/52） RenesasElectronics社とは 2002年：NECエレクトロニクス独立 NECエレクトロンデバイスカンパニー （NECの半導体事業社内カンパニー）を独立させ設立 2003年：ルネサステクノロジ社が設立 日立と三菱の半導体部門を分社統合 システムLSI分野のシェア世界1位 ※H8、Super-Hシリーズを製造販売 2010年：ルネサスエレクトロニクス社設立 NECとルネサスが合併

  40. 単元3（39/52） H8の進化

  41. 単元3（40/52） Super-Hの進化

  42. 単元3（41/52） ハードウェア構成に用いられる代表的なMPU Hitachi　H8　One-chip Microcomputer

  43. 単元3（42/52） H8マイコンのハードウェア構成

  44. 単元3（43/52） H8マイコンの機能構成

  45. 単元3（44/52） H8マイコンの機能構成

  46. 単元3（45/52） H8マイコンの応用回路（その１） 評価ボード

  47. 単元3（46/52） H8マイコンの応用回路（その１） 評価ボード

  48. 単元3（47/52） H8マイコンの応用回路（その２） A/D変換ボード

  49. 単元3（48/52） Atmel社とは 1984年：設立 三洋電機のEPROM,PLDを設計する企業 ※ 先端ロジック製品、不揮発性メモリ製品、ミックスドシグナル製品、 RF集積回路などの半導体製品の設計、製造

  50. 単元3（49/52） AVRマイコン Atmel AVR ATmega8

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