Microcontrollori / microprocessori e diverse versioni di bit, qual è la differenza?

Come appassionato di ingegneria generale, sto imparando di più sul mondo dei microcontrollori ogni giorno. Una volta cosa che non capisco bene è il significato della versione bit di un microcontrollore.

Uso ATmega8 da diversi mesi e sembra funzionare perfettamente per i miei scopi. So come cose come la velocità di clock, la memoria, il numero di pin IO, i tipi di bus di comunicazione, ecc. Differenziano un microcontrollore da un altro. Ma non capisco bene il significato, per esempio, di 8 bit contro 16 bit contro 32 bit. Capisco che una versione a bit superiore consente al dispositivo di memorizzare numeri più grandi, ma, di nuovo, che impatto ha sulla mia decisione? Se sto progettando un prodotto, in base a quale ipotetico scenario deciderei che un processore a 8 bit semplicemente non funzionerà e che avrei bisogno di qualcosa di più elevato.

C'è qualche motivo per credere che una variante teorica a 32 bit di ATmega8 (tutte le altre cose uguali) sarebbe superiore a una versione a 8 bit (se un tale dispositivo fosse possibile)?

Potrei dire sciocchezze, ma immagino sia il risultato della mia confusione.

Non è la larghezza del numero che può memorizzare, è la larghezza con cui può lavorare in una singola operazione. Solitamente (ma non necessariamente) questo ha anche un certo grado di correlazione con la larghezza dell'indirizzamento della memoria nativa, e quindi la quantità di memoria che può essere facilmente mappata senza brutte soluzioni come la segmentazione o il cambio di banco.

I core a 32 bit di oggi sono superiori agli 8-design per la maggior parte degli aspetti (flessibilità, modello di memoria piatta e ovviamente prestazioni), con le principali eccezioni sono i sistemi legacy, le applicazioni con volume estremo e la pressione dei prezzi (altrimenti i prezzi tendono a correlarsi meglio con sulla dimensione della memoria del chip rispetto alla larghezza del nucleo) e gli effetti collaterali del processo / densità. Il successivo può fornire cose come il funzionamento a 5 v, o possibilmente in alcuni casi una maggiore durezza delle radiazioni o un vantaggio di semplicità se si tenta di dimostrare che il design della CPU stessa è privo di errori logici. Un effetto collaterale finale di valore / valore per molti hobbisti è che i core a 8 bit nei pacchetti DIP sono comuni, mentre i dispositivi a 32 bit in tali pacchetti sono più rari (sebbene esistano).

Il valore del bit è la dimensione del bus di dati o del data pipe, il che significa che un MCU a 8 bit può (per la maggior parte) funzionare solo con valori compresi tra 0 e 255 per ogni ciclo di clock. Pensa a come il processore ha 8 linee digitali in parallelo. E un 16 bit ha 16 linee e 32 bit ha 32 linee. Quindi, per ogni ciclo di clock, legge queste righe di dati e più righe sono maggiori è il valore con cui è possibile lavorare per ogni ciclo di clock.

$2^8$$256$

$2^{16}$$65,536$

$2^{32}$$4,294,967,296$

Bus dati più grandi consentono inoltre al processore di accedere a indirizzi di memoria più grandi.

Questo fa una grande differenza durante le operazioni matematiche. Un numero a 16 bit offre una precisione molto maggiore rispetto ai numeri a 8 bit. I microcontrollori a 16 bit sono anche più efficienti nell'elaborazione delle operazioni matematiche su numeri più lunghi di 8 bit. Un microcontrollore a 16 bit può funzionare automaticamente su due numeri a 16 bit, come la definizione comune di un numero intero. Ma quando si utilizza un microcontrollore a 8 bit, il processo non è così semplice. Le funzioni implementate per operare su tali numeri richiederanno cicli aggiuntivi. A seconda dell'intensità di elaborazione dell'applicazione e del numero di calcoli effettuati, ciò potrebbe influire sulle prestazioni del circuito.

Differenza tra microcontroller 8 bit e 16 bit