تشغيل الأجهزة الطرفية المستقل

في مجال الحوسبة ، يعد التشغيل الطرفي المستقل ميزة من ميزات الأجهزة الموجودة في بعض بنى المتحكمات الدقيقة لتفريغ مهام معينة إلى الأجهزة الطرفية المستقلة المدمجة من أجل تقليل زمن الوصول وتحسين الإنتاجية في التطبيقات التي تعمل في الوقت الحقيقي الصعب، فضلاً عن توفير الطاقة في التصميمات منخفضة الطاقة للغاية .

ظهرت أشكال الأجهزة الطرفية المستقلة في المتحكمات الدقيقة لأول مرة في تسعينيات القرن الماضي. يسمح هذا النظام للأجهزة الطرفية المدمجة بالعمل بشكل مستقل عن وحدة المعالجة المركزية، بل والتفاعل فيما بينها بطرق محددة مسبقًا، مما يُخفف عبء الاتصال القائم على الأحداث ويُسنده إلى الأجهزة الطرفية، وبالتالي يُحسّن الأداء في الوقت الحقيقي بفضل انخفاض زمن الاستجابة ، كما يُتيح إمكانية زيادة معدل نقل البيانات نتيجةً للتوازي المُضاف. منذ عام ٢٠٠٩، جرى تحسين هذا النظام في التطبيقات الأحدث ليواصل العمل حتى في وضع السكون ، مما يسمح لوحدة المعالجة المركزية (وغيرها من وحدات الأجهزة الطرفية غير المتأثرة) بالبقاء في وضع الخمول لفترات أطول لتوفير الطاقة. ويُعزى هذا جزئيًا إلى سوق إنترنت الأشياء الناشئ . ^{[ ١ ]}

من الناحية النظرية، يمكن اعتبار التشغيل المستقل للأجهزة الطرفية تعميمًا ومزيجًا بين الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA) والمقاطعات المادية . تُسمى الأجهزة الطرفية التي تُصدر إشارات الأحداث بمولدات أو منتجي الأحداث ، بينما تُسمى الأجهزة الطرفية المستهدفة بمستخدمي أو مستهلكي الأحداث . في بعض التطبيقات، يمكن تهيئة الأجهزة الطرفية لمعالجة البيانات الواردة مسبقًا وتنفيذ وظائف خاصة بها، مثل المقارنة، والتقسيم إلى نوافذ، والتصفية، أو حساب المتوسط، وذلك باستخدام مكونات مادية دون الحاجة إلى تمرير البيانات عبر وحدة المعالجة المركزية (CPU) للمعالجة.

تشمل التطبيقات المعروفة ما يلي:

• وحدة التحكم في الأحداث الطرفية ( PEC ) في وحدات التحكم الدقيقة Siemens / Infineon C166 و C167 ذات 16 بت منذ عام 1990 ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}
• الأجهزة الطرفية المستقلة الذكية ( وحدة مقارنة الالتقاط CCU6 ) في سلسلة Infineon XC800 من وحدات التحكم الدقيقة 8 بت المتوافقة مع 8051 منذ عام 2005 ^{[ 6 ].}
• نظام الأحداث ( EVSYS ) في وحدات التحكم الدقيقة Atmel AVR XMEGA ذات 8 بت منذ عام 2008 ^{[ 7 ] [ 8 ]}
• نظام الأحداث الطرفية ( PES ) مع SleepWalking ^{[ 9 ]} في Atmel (الآن Microchip Technology ) AVR32 AT32UC3L 32 بت وحدات التحكم الدقيقة منذ عام 2009 ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}
• نظام رد الفعل المحيطي ( PRS ) في وحدات التحكم الدقيقة Energy Micro (الآن Silicon Labs ) Gecko EFM32 32 بت القائمة على ARM منذ عام 2009 ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 12 ]}
• وحدات التحكم الدقيقة IXYS / Zilog ZNEO Z16FMC ذات 16 بت منذ عام 2011 ^{[ 15 ] [ 16 ]}
• وحدة التحكم في ربط الأحداث ( ELC ) في وحدات التحكم الدقيقة من رينيساس منذ عام 2011
• الربط الطرفي القابل للبرمجة ( PPI ) في وحدات التحكم الدقيقة Nordic nRF 32-bit ARM منذ حوالي عام 2011 ^{[ 17 ]}
• الأجهزة الطرفية المستقلة في وحدات التحكم الدقيقة Infineon XMC 32 بت منذ عام 2012 ^{[ 18 ]}
• مدير نقل البيانات ( DTM ) في وحدات التحكم الدقيقة Silicon Labs Precision32 SiM3L1 32-bit ARM Cortex-M3 منذ عام 2012 ^{[ 19 ] [ 12 ] [ 20 ]}
• نظام الأحداث الطرفية ( PES ) مع SleepWalking في Atmel (الآن Microchip Technology) SAM4L 32 بت ARM Cortex-M4 وحدات التحكم الدقيقة منذ عام 2012 ^{[ 21 ]}
• الأجهزة الطرفية الذكية للطاقة في وحدات التحكم الدقيقة Freescale (الآن NXP ) Kinetis L 32-bit ARM Cortex-M0+ منذ عام 2012 ^{[ 22 ]}
• نظام الأحداث ( EVSYS ) مع SleepWalking ^{[ 9 ]} في Atmel (الآن Microchip Technology) SAMD و SAML و SAMC 32 بت ARM Cortex-M0+ وحدات التحكم الدقيقة منذ عام 2013 ^{[ 23 ] [ 24 ]}
• الأجهزة الطرفية المستقلة عن النواة ( CIP ) في Microchip PIC16F ^{[ 25 ]} و PIC18F ^{[ 26 ]} بالإضافة إلى وحدات التحكم الدقيقة AVR ATtiny 8 بت من Microchip منذ عام 2015 ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}
• مصفوفة توصيل الأجهزة الطرفية في وحدات التحكم الدقيقة STM32 32 بت القائمة على ARM من STMicroelectronics منذ عام 2015 ^{[ 30 ]}
• الوضع المستقل للخلفية منخفض الطاقة ( LPBAM ) في وحدات التحكم الدقيقة STM32U5 32 بت القائمة على ARM من STMicroelectronics منذ عام 2021 ^{[ 31 ]}

• إدخال/إخراج القناة
• وحدة التحكم في الوصول المباشر للذاكرة الطرفية (PDC)
• التحكم في توقيت الساعة ، التحكم المستقل في توقيت الساعة للأجهزة الطرفية
• التحكم في الطاقة
• تبديد طاقة وحدة المعالجة المركزية
• الإلكترونيات منخفضة الطاقة
• بنية تعتمد على الأحداث
• البرمجة القائمة على الأحداث
• متصل دائمًا، متصل دائمًا (AOAC)
• إيثرنت موفر للطاقة (EEE)
• محرك تفريغ TCP (TOE)
• المعالج المساعد