8位微控制器的缺点

2022年6月21日

关键的外卖

更高位的微控制器提供了额外的空间
8位微控制器的速度或响应速度可能不如高位微控制器
将8位体系结构引入更高位体系结构而不损失功能是可能的

四平包装与通过风扇

8位微控制器是一个非常棒的轻量级设计，到今天为止，它在一个相对较小的包中提供了出色的功能。它既便宜又有良好的记录，被业余爱好者和专业人士广泛采用，用于数据大小不是主要考虑因素的设计。虽然8位微控制器在某些应用中是合适的，但它缺乏高位微控制器(如16位或32位微控制器)的一些健壮性。

8位微控制器相对于16位、32位或更大的架构的缺点通常源于前者无法提供在后者条目中发现的字节可寻址空间。作为物联网在设计中越来越普遍在所有值得注意的行业中，当对数据和通信的需求越来越大时，保留8位架构几乎没有什么优势。

8位单片机数据总线和字节可寻址空间的缺点

内存

记忆是即时的8位微控制器的缺点．重要的是要理解分配给数据总线的空间并不一定代表将要打包和发送的数据量;8位仅仅是每个机器周期指令可以访问的数据量。通常，8位微控制器的地址总线是双八位宽的，允许65,536(或2562)个内存地址。

尽管这允许更多的空间，8位微控制器操作最适合轻量级编程。8位代码设计在整体可移植性方面确实有优势，但它更容易受到数据大小问题的影响。当数据总线使用高级语言级别的特定定义对大于自身大小的字节执行操作时，数据处理将需要更加小心。对于微控制器来说，涉及这些代码模糊的关键部分的语句必须被原子地处理;未能在代码中引入中断可能是导致运行时错误的原因。

同样沿着这些路线，对比其总线更大的数据执行操作的微控制器将需要更多的机器码行来实现与对适当大小的数据执行操作的更大的微控制器相同的结果。这不仅进一步消耗了8位微控制器有限的内存空间，而且由于执行更少的操作而可能获得的潜在速度增益也被抵消了，因为在硬件级别上需要额外的周期来解释数据/总线不匹配。简单地说，8位的代码通常总体上更小，而较大位的微控制器的代码更密集，因为它们可以在一个周期内执行步骤，而在8位微控制器上需要几个命令。

速度

速度是任何微控制器选择的一个重要因素。从表面规格来看，大多数高位微控制器都有这样的振荡器操作到千兆赫范围．相比之下，8位微控制器通常只能达到兆赫振荡速度，尽管具体的值取决于特定的IC。虽然更高的时钟速度的潜力从来都不是一种损害，但特定设计的时钟需求可能需要比最大可用速度更慢的速度。即使在相同的时钟速度下工作，高位微控制器也具有速度优势，因为它们每个周期可以执行更多的计算。因此，高位微控制器往往具有更大的整体容量，以实现更快的时钟速度，同时在与8位微控制器共享的时钟速度范围内仍然保持处理优势。

实时考虑提高电路响应性

实时考虑是衡量微控制器对外部刺激的响应程度。微控制器接收和解析刺激的速度越快，它就能越快地回到待机状态。负责实时反应的一些属性如下所示:

指令延迟:很少能在运行时中断指令;中断将插入到下一个可能的开口。一般来说，指令越复杂，延迟就越大。这些复杂的指令可能是8位微控制器处理数据大于其数据总线的结果。
中断效率:如何处理中断?在32位微控制器中，它通常是通过矢量中断，其中中断被给予指向特定中断例程的矢量数字。8位微控制器可以使用固定的例程地址，这比矢量中断方法更快。固定例程寻址的警告是，多个中断会降低实时潜力。

在速度和响应性方面，8位微控制器很难跟上高位微控制器。

可移植性扩展到更高位的体系结构

当在架构之间转换或实现不受未来影响的设计方法时，代码越简单，就越容易添加进去。特别是当需要将机器级指令重新设计为C/ c++等可读性更高、级别更高的语言时，注释良好和轻量级的代码有助于实现这一目标。高位微控制器，以8位微控制器为子集，定位为能够处理任何移植更改。32位微控制器可以模拟不包含在其标准库中的8位微控制器函数。这允许32位微控制器作为一个安全的升级，因为他们可以结合8位微控制器的功能，同时提供额外的功能。数据对齐问题在运行时是一个值得关注的问题，这是一个相反的情况，不利于8位微控制器试图对其数据总线上太大的数据执行操作。为了避免这种情况，应该努力访问结构访问语法，而不是在字节级上操作。