Однокристальные RISC- контроллеры AVR

Однокристальные AVR-микроконтроллеры – высокопроизводительные RISC- контроллеры общего назначения. Созданы группой разработчиков фирмы Atmel Corp. (Норвегия); инициалы разработчиков сформировали марку AVR. Широкая номенклатура AVR позволяет пользователю выбрать микроконтроллер с минимальной аппаратной избыточностью, следовательно, наименьшей стоимости. В данное время в серийном производстве находятся три семейства AVR – Tiny, Classic и Mega. МК Tiny – наиболее дешевые и простые, Mega – наиболее мощные, Classic занимают промежуточное место. Сейчас выпуск линии Classic прекращен, наиболее совершенные МК линии "классик" после небольшой модификации переведены в линию Mega.

Гарвардский процессор реализует полное логическое и физическое разделение не только адресных пространств, но и информационных шин для обращения к памяти программ и к памяти данных, причем способы адресации и доступа к этим массивам памяти также разные. Подобное построение уже более близко к структуре цифровых сигнальных процессоров и обеспечивает повышение производительности. Процессор работает одновременно как с памятью программ, так и с памятью данных; разрядность шины памяти программ – 16 бит. В МК AVR используется технология конвейеризации, вследствие чего цикл "выборка – выполнение" команды существенно сокращен. Так, у МК семейства MCS-51 короткая команда выполняется за 12 тактов генератора (1 машинный цикл), за который процессор последовательно считывает код операции и выполняет ее. В PIC-контроллерах фирмы Microchip, где реализован конвейер, короткая команда выполняется на протяжении 8 периодов тактовой частоты (2 машинных цикла). За это время последовательно дешифруется и считывается код операции, выполняется команда, фиксируется результат и одновременно считывается код следующей операции (одноуровневый конвейер). В общем потоке команд одна короткая команда реализуется за 4 периода тактовой частоты (за один машинный цикл). В МК AVR тоже используется одноуровневый конвейер и короткие команды в общем потоке выполняется, как и в PIC-контроллерах, за один машинный цикл. Отличие заключается в том, что цикл в МК AVR составляет всего один период тактовой частоты.

В целом, прогрессивная RISC-архитектура AVR в соединении с наличием регистрового файла и расширенной системы команд позволяет создавать компактные программы с высокой скоростью выполнения. AVR – лучшие по соотношению "производительность – энергопотребление – цена".