Mikroprozessortechnik (Fach) / Mikroprozessortechnik (Lektion)

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• 1) Welche zwei historischen Ereignisse fanden um 1970 statt?  1) Die Geburt des Internets und die Erfindung des Mikrokontrollers
• 2) Was ist ein Mikrokontroller und woraus besteht er im Wesentlichen?     2) Er ist ein auf einem Chip verwirklichter Steuerungsrechner, der ohne externe Komponenten funktionsfähig ist. ER besteht im Grunde aus sehr vielen Schaltern
• 3) Wie haben sich die Schalter im Laufe der Zeit verändert?     3) Zunächst gab es mechanische Schalter, dann Relais, dann Vakuumröhren und schließlich Transistoren.
• 4) Wer erfand den Transistor?     4) John Bardeen, Walter Brattain, William Schockley
• 5) Was ist ein IC?     5) Ein beliebig modellierbares Netz von winzigen Schaltern
• 6) Worin unterscheidet sich ein IC von einem Mikrokontroller?     6) Ein IC ist entweder für Datenspeicherung oder Ein- und Ausgabe verantwortlich, Mikrokontroller ist von der Programmierung abhängig und daher vielseitiger
• 7) Wie hieß der erste Mikrokontroller?     7) Intel 4004
• 8) Wann entstand der legendäre 8086?     8) 1978
• 9) Welchen Mikroprozessor wählte IBM zum Einbau in den ersten PC?     9) 8088
• 10) Sind es die alten oder die neuen Mikroprozessoren die heutzutage neue Märkte öffnen?     10) Die alten, da sie als Centware nahezu überall eingesetzt werden können
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• 11) Woher leitet sich das Kunstwort „Transistor“ ab?     11) „transfer" und „restistor"
• 12) Welche Leitergröße kann bereits erzielt werden?     12) Bis zu 40nm
• 13) Wie wird versucht Leiterbahnen weiter zu verkleinern?     13) Mit Bakterien und Quantentechnologie
• 14) Welches sind die vier wichtigen Komponenten eines Steuerungsrechners und wofür stehen ihre Abkürzungen?     14) CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Acces Memory), ROM (Read Only Memory), Schnittstellen (Parallel, Seriell, AD-Umsetzer,…)
• 15) Nenne 4 verschiedene Gatter     15) UND, ODER, NICHT, NAND
• 16) Was ist ein Computer?     16) Elektronisches System, das Informationen speichern und verarbeiten kann
• 17) Nenne die drei großen Gruppen von Computern mit jeweils zwei Beispielen     17) Großcomputer (Versicherungen, Wetterstationen); Mittlere Computer (Workstations, PC); Klein-Computer (Mikroprozessor, Mikrokontroller)
• 18) Wer und wann wurde der erste Computer entwickelt? Wie hieß er?     18) Konrad Zuse, 1957, Z22
• 19) Was versteht man unter „embedded control“?     19) Die Integration eines Mikrokontrollers in eine spezielle Schaltung (z.B. Waschmaschine, CD-Player, Drucker,...)
• 20) Nenne Vor- und Nachteile eines Mikrokontrollers     20) Herstellung mit gleicher Hardware, jedoch verschiedener Software unterschiedlicher Geräte; Geräte werden kleiner, niedriger Preis Fehlerhäuffigkeit steigt mit der Komplexität
• 21) Welche Werte kann eine binäre Größe annehmen?     21) true und falese bzw. bei Zahlen even und odd
• 22) Welche Logiken gibt es und welche wird heute noch verwendet?     22) Die TTL (Transistor-Transistor-Logik) und die 5V-CMOS-Logik
• 23) Was bedeutet ein LS, S, C, HC, HCT, ALS im Namen der Logikbausteine?     23) - : ältester Baustein; LS: Low-Power-Shottkey; S: Speed (3xLS); C: C-MOS Version; HC: schnelle C-MOS Version; HCT: Eingangsspannungsbereich kann von dem Ausgangsspannungsbereicch der bipolaren (74xx) angesteuert werden; ALS: Advanced Low-Power-Schottkey (schnelle LS)
• 24) Wie sind Low und High in der TTL-Logik definiert?     24) L= 0= Low= U <= 1V; H= 1= High= U>= 3V
• 25) Was ist beim Anschließen von Gattern zu beachten?     25) Es ist erlaubt einen Ausgang an mehrere Eingänge anzuschließen, jedoch nicht Ausgänge zu verbinden.
• 26) Warum werden bei BUS-Systemen Tri-State Ausgänge verwendet?     26) Um mehrere digitale Signale auf eine Leitung zu schalten (BUS), werden Gatter mit einem zusätzlichen Anschluss (Z= Hochohmig) verwendet um Kurzschlüsse zu vermeiden. Dieser Zustand wird mit „enable" freigegeben
• 27) Was ist ein Open-Kollektor-Ausgang und wo wird er verwendet?     27) Ein npn-Transistor bei dem der Emitter auf GRD und der Kollektor nach außen gelegt wird. Anwendung: Treiber und Bussysteme (I²C Bus)
• 28) Was ist ein Flip-Flop?     28) Eine elektrische Schaltung die zwei Zustände einnehmen kann
• 29) Wie funktioniert ein D-Flip Flop?   29) Bei einer positiven Flanke am CLK-Eingang wird der Dateneingang D übernommen und gespeichert
• 30) Was ist ein Latch?   30) Ein Latch beinhaltet z.B. 8 D-Flip Flops mit Output Control für den hochohmigen Zustand Z
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• 31) Wie viele Ausgangszustände können in einem Register (Latch) gespeichert werden?   31) Anzahl der Ausgangszustände = Anzahl D-Flip Flops
• 32) Wie funktioniert ein Register?   32) Bei positiver Flanke wird der Dateneingang im D-Flip Flop übernommen und gespeichert. Ist nun OC= L, werden die gespeicherten Werde auf die Ausgänge gelegt.
• 33) Was ist ein PAL?   33) Programmable Array Logic -> nur einmal programmierbar
• 34) Was ist ein GAL?   34) Generic Array Logic  elektrisch löschbar, wieder programmierbar (ähnlich EEPROM)
• 35) Was ist ein EPLD?   35) Electrically Programmable Logic Device  elektrisch löschbar, wieder programmierbar für sehr komplexe Logikschaltungen
• 36) Was sind PAL, GAL und EPLD?   36) Programmierbare Logikbausteine
• 37) Wozu benötigt der Mikrokontroller im Einschaltmoment einen Reset?   37) Um alle Speicher und Register in den Grundzustand zu setzen und um den Quarzoszillator anlaufen zu lassen
• 38) Wie wird ein solcher Reset oft umgesetzt?   38) Oft reicht eine einfache R/C- Kombination
• 39) Welche Probleme bringt diese Umsetzung des Resets mit sich?   39) Kurze Spannungsausfälle, langsames Absinken der Versorgungsspannung löst keinen Reset aus obwohl undefinierte Zustände auftreten können
• 40) Welches wäre eine bessere Alternative um einen Reset zu erzeugen?   40) Spezielle Resetbausteine (z.B. TL 7705)
• 41) Was ist ein Watchdog?   41) Ein Watchdog kann per Software in einer bestimmten Zeitspanne zyklisch zurückgesetzt werden. Im Fehlerfallsche bleibt das Rücksetzen aus und der Reset wird ausgelöst.
• 42) Wie heißt die Schaltung, die 5V Versorgungsspannung an dem Mikrokontroller gewährleistet?   42) Graetzschaltung
• 43) Welche Bauteile enthält eine solche Schaltung und wie sind sie dimesioniert?   43) Transformator; vier Dioden; Elektrolytkondensator (1000μF/1A); integrierter Spannungsregler mit Strombegrenzung und Üertemperaturschutz; HF-Blockkondensatoren (100nF)
• 44) Wann werden anstatt der Längsregler getaktete Netzteile verwendet?   44) Bei besonders hohen Strömen (z.B. 10A)
• 45) Was ist eine Adresse?   45) Eine Adresse kennzeichnet den Ort unter dem eine Information gespeichert ist.
• 46) Was ist eine Zugriffszeit?   46) Die Zeit, die ein Speicher benötigt um die Daten der Adresse zu lesen bzw. zu schreiben.
• 47) Nenne fünf verschiedene Halbleiterspeicher   47) ROM; PROM; OTP; EPROM; EEPROM
• 48) Erkläre die Eigenschaften der verschiedenen Halbleiterspeicher und wofür ihre Abkürzungen stehen. 48) ROM (Read Only Memory) : Speicher wird in der Herstellung festgelegt PROM (Programmable ROM): bei der Programmierung werden Bauelemente an den Kreuzungspunkten der Matrix thermisch zerstört (ohmsche Widerstände, Nickel-Chrom-Widerstände; Diode in Sperrrichtung) OTP (One Time Programmable): An den Kreuzungspunkten sitzen C-MOS Transistoren mit isoliertem Gate. Beim Anlegen einer Spannung bleiben influenzierte Ladungen auf dem Floating-Gate EPROM (Enable-PROM): Ist durch Anlegen einer festen Programmierspannung beschreibbar und mit Bestrahlung von UV-Licht durch ein kleines Quarzfenster löschbar EEPROM (Electrically-Eraseable-PROM): kann mehrfach gelöscht und beschrieben werden (Prinzip: OTP). Begrenzt beschreibbar (100.000)
• 49) Was ist ein RAM?   49) RAM (Random Acces Memory): Speicher kann vom Anwender beliebig oft beschrieben und gelöscht werden jedoch verliert dieser seinen Speicherinhalt nach Abschalten der Versorgungsspannung (Aushilfe: Batteriepufferung)
• 50) In welchen zwei Gruppen wird ein RAM unterschieden?   50) Statische CMOS-RAMs : Flip-Flop als Speicherzelle Dynamische RAMs: Feldeffekttransistor mit Kondensator; Kondensator speichert logischen Zustand

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