Intel 8051: differenze tra le versioni

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[[File:KL Intel P8051.jpg|right|thumb|Microcontrollore Intel P8051.]]

[[File:SAB-C515-LN.jpg|thumb|Microcontrollore SAB-C515-LN di Infineon, basato sul core 8051.]]

L{{'}}'''Intel 8051''' è un [[microcontrollore]] a 8 [[bit]] su singolo chip basato su [[architettura Harvard]], prodotto da [[Intel]] nela partire dal [[1980]] come processore per [[Sistema embedded|sistemi integrati]]. La versione originale di Intel era popolare negli [[anni 1980|anni ottanta]] e i primi [[anni 1990|anni novanta]] ma è stata in seguito ampiamente sorpassata da una vasta gamma di dispositivi 8051-compatibili, più veloci e/o funzionali, prodotti da oltre 20 aziende indipendenti come [[Atmel]], [[Infineon Technologies]] (precedentemente [[Siemens AG]]), [[Maxim Integrated Products]] (tramite la sua sussidiaria [[Dallas Semiconductor]]), [[NXP Semiconductors|NXP]] (precedentemente [[Philips]] Semiconductor), Nuvoton (precedentemente [[Winbond]]), [[ST Microelectronics]], [[Silicon Laboratories]] (precedentemente Cygnal), [[Texas Instruments]] e [[Cypress Semiconductor]].

La differenza tra una vera e propria CPU e l'8051 è che quest'ultimo possiede 32 linee di I/O, organizzate in gruppi di 8 bit ciascuno. ad ognuno di questi è possibile collegare un pulsante, un LED, oppure altri dispositivi che possano fornire I/O all'8051.

La designazione ufficiale di Intel per la famiglia 8051 di microcontrollori è '''MCS 51'''. La prima versione fu prodotta utilizzando tecnologia [[Logica NMOS|NMOS]] mentre le versioni successive, identificate da una lettera C nel loro nome (es., 80C51) usavano tecnologia [[CMOS]] ed erano quindi più efficienti dal punto di vista energetico dei loro predecessori NMOS. Ciò li rendeva particolarmente adatti per l'uso su dispositivi a [[Batteria (chimica)|batteria]].

== Architettura 8051 ==

L'8051 possiede 60000 transistor. Il cuore dell'8051 è rappresentato dal bus principale cui sono collegati vari registri, quasi tutti destinati a lettura o scrittura, sotto il controllo del programma.

L'8051 è dotato di due memorie separate per codice e dati. La RAM dei dati è di soli 128256 byte, mentre la memoria RAMROM del codice può raggiungere i 64 KB. Oltre al bus principale e ai registri, sul chip dell'8051 ci sono due timer a 16 bit che risultano indispensabili per le applicazioni in tempo reale. Sono presenti anche 4 porte I/O a 8 bit, che permettono all'8051 di controllare 32 dispositivi esterni come pulsanti, luci, sensori, attuatori e altro.

L'8051 è un processore sincrono in cui la maggior parte delle istruzioni, seppur non tutte, impiegano un solo ciclo macchina. Ogni ciclo macchina è suddiviso in dodici cicli di clock, e da sei stati. Ad ogni stato viene eseguita una precisa operazione che portano all'esecuzione dell'istruzione.

== Applicazioni e funzioni importanti ==

[[File:Intel 8051 arch.svg|right|thumb|Microarchitettura i8051.]]

Il chip dell'8051 integra le funzionalità seguenti:

* [[Central processing unit|CPU]] a 8 bit

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* [[Bus (informatica)#Bus dati|bus dati]] a 8 bit

* [[Bus (informatica)#Bus indirizzi|Bus indirizzi]] a 16 bit (spazio indirizzabile complessivo: 2¹⁶ = 64[[kilobyte|kB]] indipendenti su RAM e ROM)

* RAM interna (memoria dati) - 128256 [[byte]]

* ROM interna (memoria programma) - 4kB

* Quattro porte di I/O orientate al byte

* [[UART]] (porte seriali) di tipo sincrono (SPI, ''Serial Peripheral Interface'') e asincrono

* Due contatori/[[timer (informatica)|timer]] a 16 bit

* Gestore di ''[[interrupt]]'' a due livelli di priorità

* Controllo del consumo (modalità di risparmio energetico)

Una caratteristica particolarmente utile dell'8051 è la possibilità di elaborare direttamente e in modo efficiente [[Variabile booleana|variabili booleane]] a un solo bit, nei registri e nella RAM. Questa caratteristica ha contribuito a consolidare la popolarità dell'8051 in applicazioni di controllo industriale. Un'altra caratteristica apprezzata è la presenza di quattro gruppi separati di registri di contesto, usati per ridurre drasticamente le latenze degli ''interrupt'' rispetto ai metodi tradizionali di immagazzinamento del contesto su [[Pila (informatica)|stack]].

Le porte seriali dell'8051 rendono semplice l'uso del chip come interfaccia di comunicazione. È infatti possibile configurare la modalità di connessione tra i pin esterni e i registri a scorrimento interni, collegandoli anche ai timer interni, ottenendo così il supporto di diverse modalità di comunicazione seriale, di tipo sia sincrono (SPI) che asincrono.

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== Varianti ==

[[File:INTEL8031AH.png|thumb|right|Processore Intel 8031]]

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* {{Cita libro | cognome=Payne | nome=William |

titolo=Embedded Controller Forth for the 8051 Family |tipo=hardcover |

data=19 dicembre 1990 | editore=Elsevier | città= | lingua=inglese |isbn=978-0-12-547570-9 | pagine=528 }}

* Andrew S. Tanenbaum, Architettura degli elaboratori, un approccio strutturale, Pearson Prentice Hall

== Altri progetti ==

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== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* {{cita web|http://www.atmel.com/products/8051/|Atmel}}

* {{cita web | 1 = http://www.cast-inc.com/cores/r8051xc2/index.shtml | 2 = CAST, Inc. (8051 IP core provider) | accesso = 21 maggio 2009 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20090430022418/http://www.cast-inc.com/cores/r8051xc2/index.shtml | dataarchivio = 30 aprile 2009 | urlmorto = sì }}