Mikroracunari i računarska simulacija i primena

Mikroračunari - seminarski rad

1. MIKRORAČUNARI
Anđela Rogljić 2020/0262
Aleksa Ljujić 2021/0276
Luka Marković 2021/0092
Đorđe Ostojić 2021/0246

2. Šta su mikroračunari?
Mikroračunari su mali, relativno jednostavni računarski
sistemi koji integrišu sve osnovne komponente
računara na jednu ploču ili u jedan čip.
Oni su dizajnirani za izvršavanje jednostavnih
zadataka i aplikacija, često se koriste u uređajima koji
zahtevaju direktnu kontrolu hardvera.

3. OSNOVNI KONCEPT RADA
CPU
Srce mikroračunara
Logičke, artimetičke i kontrolne
operacije
Komunikacija sa ostalim delovima
MEMORIJA
RAM -privremena memorija
ROM -osnovne instrukcije
I/O
Raznovrsni portovi
Ekrani, tastature, senzori
MAGISTRALE
Omogućujući razmenu
podataka

4. ARHITEKTURA
MIKRORAČUNARA
Najčešće korišćene arhitekture.
su Von-Neumanova, Harvard ,
CISC, RISC.
Na početku je krenulo sa Von-
Neumanovom koja je prikazana
na slici.

5. HARVARD ARHITEKTURA
Novina-Odvojene memorije za podatke i instukcije
Pošto su odvojene memorije, instukcije i podaci
se ne čuvaju na istoj lokaciji, već na odvojenim,
što omogućava paralelno čitanje i ubrzava
performanse.

6. CISC/RISC
Složene, ali moćne
instrukcije koje mogu
izvršavati više operacija
po jednoj instrukciji.
Prednosti: Smanjuje
broj instrukcija
potrebnih
Nedostaci:
Kompliciraniji hardver
i sporija obrada
instrukcija
Koristi jednostavne
instrukcije
Prednosti: Veća
efikasnost i brža
obrada instrukcija
zbog
pojednostavljenog
seta instrukcija.
Nedostaci: Zahteva
više instrukcija za
složenije operacije.

7. Arduino
Softverski alati za simulaciju mikroračunara
Open-source platforma koja omogućava kreiranje
elektronskih projekata, a sastoji se od mikrokontrolerskih
pločica i integrisanog razvojnog okruženja (IDE).

8. Softverski alati za simulaciju mikroračuara
Tinkercad
3D modelovanje i simulacija elektronskih kola
Virtuelni prototipovi elektronskih kola
Simulacija pametnog sistema osvetljenja
Simulacija alarma sa senzorom pokreta
Fritzing
Open-source alat za dizajn elektronskih šema i
PCB (štampanih ploča)
Izrada PCB dizajna za Arduino osvetljenje -
dizajniranje PCB-a za trajnije rešenje, poput
sistema osvetljenja sa više LED dioda.

9. Softverski alati za simulaciju mikroračuara
Proteus
Alat za simulaciju i dizajn elektronskih kola
Simulacija robotske ruke sa Arduinom
Simulacija sistema za automatsko zalivanje
biljaka
MATLAB/Simulink
Analiza podataka, modelovanje i simulaciju
dinamičkih sistema
Obrada podataka sa senzora -
prikupljanje i analiza za detekciju pokreta
ili vibracija

10. Softverski alati za simulaciju mikroračuara
Raspberry Pi
Omogućava korisnicima da istražuju i testiraju različite
aplikacije bez potrebe za stvarnim hardverom, osim samog
Raspberry Pi uređaja.
Simulacija operativnih sistema
Razvoj IoT aplikacija
Simulacija sistema video nadzora

11. PRIMENA
Simulacija hirurških
procedura
MEDICINA
Simulacija pokreta i
interakcije sa
okruženjem
ROBOTIKA
Simulacija letova
AEROSVEMIR
Simulacija
proizvodnih procesa
AUTOMOBILSKA
INDUSTRIJA
INDUSTRIJSKA
AUTOMATIZACIJA
Simulacija
autonomnih vozila

12. Mikroprocesori u simulacijama autonomnih vozila
koriste podatke sa senzora poput kamera, radara i
LIDAR-a kako bi analizirali i doneli odluke o kretanju
vozila u realnom vremenu. Simulacija omogućava
testiranje reakcija vozila u scenarijima kao što su
prepoznavanje prepreka, naglo kočenje ili promene
saobraćajnih traka.
Sistemi za simulaciju vožnje
Tesla koristi mikroračunare za simulaciju i testiranje
sistema za autonomnu vožnju, gde vozila na testovima
prolaze kroz simulirane scenarije poput prelaska
preko raskrsnica ili vožnje u različitim vremenskim
uslovima.
Primer
AUTOMOBILSKA
INDUSTRIJA
Simulacija autonomnih
vozila

13. Sistemi za simulaciju letova
NASA koristi mikroračunare za simulaciju različitih
faza letova svemirskih brodova, testirajući
performanse navigacionih sistema i ponašanje letelica
u različitim atmosferskim uslovima pre lansiranja
stvarnih misija.
Primer
AEROPROSTOR
Simulacija letova
U simulacijama letova, mikroračunari igraju ključnu
ulogu u repliciranju različitih faza leta letelica,
uključujući poletanje, navigaciju i sletanje. Oni
kontrolišu simulatore koji prikupljaju podatke o brzini,
visini i potrošnji goriva i pružaju povratne informacije
pilotima u realnom vremenu.

14. Mikroračunari se koriste u medicinskim
simulacijama za obuku hirurga, omogućavajući
virtuelne operacije u kontrolisanim uslovima.
Hirurški simulatori koriste mikrokontrolere za
upravljanje robotskim rukama koje simuliraju
hirurške instrumente. Lekari mogu vežbati složene
operacije pre nego što ih izvedu na pacijentima.
Sistemi za simulaciju operacija
Da Vinci robotski hirurški sistem koristi mikroračunare
za simulaciju pokreta instrumenata tokom operacije,
omogućavajući hirurzima da vežbaju precizne pokrete
i da testiraju razne hirurške scenarije pre nego što
pristupe pravoj operaciji.
Primer
MEDICINA
Simulacija hirurških procedura

15. U robotici, mikroračunari se koriste za simulaciju
pokreta i ponašanja robota u realnim uslovima pre
nego što robot stupi u interakciju sa okruženjem.
Simulacije se koriste za testiranje robotskih ruku
koje obavljaju zadatke kao što su hvatanje i
prenošenje objekata. Mikroprocesori obrađuju
podatke sa senzora dodira i pokreta kako bi robot
pravilno reagovao na fizičke uslove.
Sistemi za simulaciju pokreta
Robotski sistemi u Amazonovim skladištima koriste
mikroračunare za simulaciju putanja i pokreta pre
nego što roboti izvrše zadatak hvatanja i prenošenja
objekata, čime se smanjuje rizik od grešaka u
stvarnom okruženju.
Primer
ROBOTIKA
Simulacija pokreta i interakcije
sa okruženjem

16. Inovacije u performansama mikroprocesora
Mikroprocesori kao pokretači real-time simulacija
Primena naprednih mikroprocesora u pametnim sistemima
Energetska efikasnost
Budućnost

17. Višejezgarni procesori ubrzavaju simulacije složenih
sistema, dok AI akceleratori omogućavaju bržu
adaptaciju i preciznije rezultate u realnom vremenu.
Optimizacija simulacija
Povećanje broja jezgara omogućava paralelnu
obradu podataka, smanjujući vreme simulacije i
poboljšavajući performanse složenih sistema.
Više jezgara
Mikroprocesori sa AI akceleratorima omogućavaju
brzu reakciju na nepredviđene situacije, što je ključno
za autonomna vozila i slične sisteme.
Kritični značaj
Napredak u arhitekturi
mikroprocesora za
simulacije

18. IoT i distribuirane simulacije
omogućavaju rad više
mikroprocesora na jednoj simulaciji,
koristeći cloud infrastrukturu za
velike sisteme poput pametnih
gradova. Ključne su za autonomne
sisteme, osiguravajući brzu razmenu
podataka i sinhronizovane odgovore
u realnom vremenu.
Distribuirane
simulacije i IoT

19. Minijaturizacija i
održivost
Minijaturizacija tranzistora omogućava veću gustinu po čipu, što značajno
povećava procesorsku snagu i efikasnost mikroprocesora. Sa sve manjim
tranzistorima, budući mikroprocesori će moći da sadrže milijarde
tranzistora, što omogućava brži rad uz istovremeno smanjenje potrošnje
energije.
Održivi dizajn postaje ključna komponenta u razvoju novih procesora, sa
naglaskom na korišćenje ekološki prihvatljivih materijala i energetsku
efikasnost. Time se smanjuje ekološki otisak tehnologije, doprinosi se
manjoj potrošnji resursa, i stvara se održiviji pristup razvoju budućih
tehnoloških sistema.