מיקרו-מחשב

ה-קומודור 64 היה אחד המיקרו-מחשבים הפופולריים ביותר בתקופתו. הוא אף נחשב למחשב הביתי הנמכר ביותר בכל הזמנים

מיקרו-מחשב הוא מחשב שבליבו מצוי מיקרו-מעבד (הנקרא גם מיקרופרוססור או בקיצור µP) המשמש כיחידת עיבוד מרכזית. מיקרו-מחשבים הם קטנים ותופסים מעט מקום בהשוואה למחשבים מרכזיים ולמיני-מחשבים. מיקרו-מחשבים רבים (כאשר הם מצוידים במקלדת ומסך) הם גם מחשבים אישיים.

השימוש במונח מיקרו-מחשב פחת משמעותית מאז אמצע שנות ה-80 וכבר אינו נפוץ. הוא בדרך כלל מקושר לדור הראשון של המחשבים הביתיים. היות שמגוון הולך וגדל של מחשבים המבוססים על מיקרו-מעבד מתאים להגדרה של מיקרו-מחשב, כבר אין מכנים אותם כך בדיבור יומיומי.

היסטוריה

המיקרו מעבד הראשון היה אינטל 4004 שיצא לשוק בשנת 1971. שנה אחריו יצא אינטל 8008 שהיה המיקרו מעבד הראשון עם רוחב פס 8 ביט. ה-8080 כבר היה מעבד עצמאי למדי עם ביצועים משופרים. עד אמצע שנות ה-70 קמו למיקרו מעבד זה של אינטל מספר מתחרים: המוטורולה 6800, ה-6502 של "מוס" וה Z80 החזק להפליא של "זילוג".

מערכת מיקרו מחשב מיקצועית משנת 1977 המבוססת על על מעבד Z80, על אפיק נתונים S-100 BUS ועל מערכת הפעלה CP/M

במהלך שנות ה-70 הופיעו עשרות רבות של דגמים שונים של מיקרו-מחשבים. בהתחלה הם כללו מעגל מודפס בודד וחשוף, שכלל גם תצוגה ולוח מקשים כמו של מחשבון או לחילופין כלל חיבור RS-232 למסוף אלפא נומרי. בהמשך נוצר תקן BUS S-100 לחיבור כמה כרטיסים כאלה. הם שימשו הן חובבי אלקטרוניקה לכתיבת תוכניות קטנות באסמבלר והן לשימושים מקצועיים. המערכות המקצועיות התחרו בהדרגה במיני מחשבים כמחשבים רב תכליתיים בתעשיה ובאוניברסיטאות. הם חוללו מהפיכה בכך שהפכו את המחשב ממכשיר יקר ונדיר למכשיר שימושי ונפוץ יחסית. מחיר מערכת מקצועית אופיינית בסוף שנות ה-70 היה כמה אלפי דולר, היא תקשרה עם מסוף אלפא-נומרי בRS-232, היה לה כונן דיסקים 8 אינטש וזיכרון נדיף 64 קילו בית. מערכת ההפעלה הנפוצה ביותר למחשבים תעשיתיים/מחקריים אלו היתה CP/M, ה"אמא" הרוחנית של ה MS-DOS.

במקביל, במחצית השניה של שנות ה-70, יוצרו ונמכרו עשרות דגמים שונים של מיקרו מחשבים לשוק הצרכנים הביתי. הבולטים ביניהם היו: ה-TRS-80 של Radio Shack, ה-ZX80 של Sinclair-Research וה PET של Commodore. "מחשבים ביתיים" אלו היו ארוזים במארז סגור והתאימו לשוק רחב יחסית. רובם באו עם מקלדת, התחברו לטלוויזיה, כללו תוכנות משחקים ב-CARTRIDGE, איפשרו תיכנות BASIC ושמרו תוכניות על טייפ קסטות. מחשב האפל הראשון היה שחקן די זניח בקבוצה זו אך האפל II הצליח מעל ומעבר למתחריו. הוא היה מבוסס על מעבד חלש יחסית ה 6502, אך כונן הדיסקים שכלל, הממשק בצבע, המוניטור הייעודי ותוכנת VisiCalc (הכמו-אקסל הראשון) הפכו אותו לפופולארי ביותר.

עידן זה הסתיים עם הופעתו של המחשב האישי של IBM (חומרה) ומיקרוסופט (תוכנה). ה-IBM-PC השתלט על השוק הביתי, המסחרי, התעשיתי והמחקרי בזכות הפיכתו לסטנדרט שכל יצרני החומרה והתוכנה מתאימים עצמם אליו. המונח מיקרו מחשב כבר אינו בשימוש כיום. המונח מיקרו מעבד עדיין מיוחס לרכיבי CPU אינטגרליים המשולבים כיום כמעט בכל מכשיר אלקטרוני מסביבנו.

מבנה המיקרו-מחשב

כל מיקרו-מחשב מכיל ארבעה מרכיבים עיקריים והם: מיקרו-מעבד הכולל גם יחידה אריתמטית-לוגית ויחידת נקודה צפה (Floating-point), זיכרונות, יחידת קלט (Input) ויחידת פלט (Output).

בנוסף, מאחר שהמיקרו-מעבד צריך לבצע חישובים רבים, לפנות לזיכרונות ולהתקני קלט/פלט (I/O), חברת אינטל פיתחה רכיבים היקפיים (פריפרייליים) חכמים שיעזרו וייקלו על עבודת המיקרופרוססור. יתר על כן, רכיבים אלו נחוצים ומייעלים את עבודת המערכת, ובלעדיהם המערכת תעבוד לאט ובצורה לא יעילה.

הרכיבים ההיקפיים הם מתוכנתים (באמצעות פקודות ניתן לשלוט על תצורת העבודה של הרכיב). ברוב מערכות המיקרו-מחשבים משתמשים ברכיבים הבאים: מונה מתוכנת מסוג 8254, בקר קלט/פלט מסוג 8255, בקר פסיקות מסוג 8259, בקר תקשורת טורית מסוג 8251 ובקר גישה ישירה לזיכרון (DMA - Direct Memory Access) מסוג 8237.

סוגי מיקרו-מחשבים

• מערכות עיבוד נתונים - במערכות כאלה חשוב רוחב הזיכרון ומהירות החישוב. לדוגמה: ב-8086 רוחב הזיכרון הוא 16 ביט, החל מה-80386 רוחב הזיכרון הוא 32 ביט, וכיום במעבדים החדשים רוחב הזיכרון שלהם הוא 64 ביט. כמו כן חשובה מהירות החישוב (תדר השעון של המעבד), אשר גדלה בכל דור של מעבדים.

• מערכות מכשור ובקרה - במערכות כאלה מחברים יותר התקני קלט/פלט (I/O) ופחות זיכרונות. מאחר שברוב התקני ה-I/O רוחב אפיק הנתונים (Data Bus) הוא 8 ביט, לא נדרש מהמעבד רוחב זיכרון גדול, וברוב המערכות מספיק רוחב של 8 ביט. מהירות המעבד לא חשובה כל כך מאחר שרוב התקני ה-I/O איטיים יחסית למהירות פעולת המעבד (למעט מערכות עם מספר רב של התקני I/O). במיקרו-קונטרולרים כדוגמת ה-8051, יש דגש על פניה להתקני I/O הכוללים: פורטים, פקודות על ביטים בודדים וכו'.

במקרים בודדים דרוש גם רוחב זיכרון גדול וגם מהירות גבוהה. לדוגמה: אם רוצים לדגום בתדר מקסימלי רכיב המרה A/D בעל 16 ביט. במקרים כאלה אפשר לחבר מעבדים מהירים יותר ועם רוחב Data Bus של 16 ביט (לדוגמה: 80151 או 80251).

לקריאה נוספת

• מיכאל קונג'ה, מחשבים ספרתיים ומיקרו מחשבים, הוצאת שורש, 2008.

ערך זה הוא קצרמר בנושא מחשבים. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.