Мікропроцесорні системи в радіоелектронних апаратах

Література

Основи мікропроцесорів План 1.Структура електронно-обчислювального пристрою 2.Основні поняття 3.Основні історичні відомості про розвиток МП 4.Класифікація МП

Структура електронно-обчислювального пристрою Комп'ютер, електронна обчислювальна машина – обчислювальний електронний пристрій, призначений для передачі, зберігання та обробки інформації.

Структура електронно-обчислювального пристрою Архітектура ЕОМ включає в себе як структуру, що відбиває склад ПК, так і програмно-математичне забезпечення. Структура ЕОМ – сукупність елементів і зв'язків між ними. Основним принципом побудови всіх сучасних ЕОМ є програмне керування.

Структура ЕОМ

Мікропроцесор є найважливішою складовою частиною ЕОМ Процесор служить для управління всіма елементами системи і організовує роботу з виконання заданої програми (перетворення даних).

Структура ЕОМ У складі ЕОМ є центральний процесорний елемент, який з'єднується з усіма елементами системи за допомогою системної магістралі. Системна магістраль, в свою чергу, складається з трьох шин: адреси, даних управління.

Структура ЕОМ Шина адреси призначена для передачі поточної адреси, до якої йде звернення, всім елементам ЕОМ. Шина даних призначена для передачі даних між центральним процесором, пам'яттю і зовнішніми пристроями, а також між оперативною пам'яттю (ОП) і зовнішнім пристроєм (ВУ) в режимі прямого доступу в пам'ять (ПДП). Шина управління призначена для передачі сигналів управління між МП та іншими елементами ЕОМ.

Основні поняття Автомат - пристрій, який самостійно виконує якийсь обмежений набір функцій за заданою програмою. Програма - набір команд, що виконуються автоматом. Команда - завдання на виконання автоматом певної дії. Пам'ять програм - пристрій, який зберігає програму автомата.

Основні поняття Мікропроцесор - це мікросхема або сукупність мікросхем (або кристалів), яка виконує арифметичні і логічні операції над даними і здійснює програмне керування обчислювальним процесом. Мікропроцесорні засоби - це набори мікросхем (ВІС), комплекти, сумісні за рівнями напруг, сигналам і переданої інформації, до складу яких входять: МП, ОЗУ, ПЗУ, управління вводом / виводом тощо.

Основні поняття Мікропроцесорна система – сукупність мікропроцесорів та програм, що ними виконуються, які використовують для обробки даних певні методи, процедури, алгоритми та інформаційні технології. Алгоритм роботи – точна вимога, яка визначає обчислювальний процес, що йде від змінюваних вихідних даних до результату, що шукається.

Основні поняття Інформаційна технологія – процеси, методи пошуку, збору, зберігання, обробки, надання, розповсюдження інформації та способи здійснення таких процесів і методів.

Основні історичні відомості про розвиток МП До початку 70-х років обчислювальні машини були доступні досить обмеженому колу фахівців, а їх застосування, як правило, залишалося окутане завісою секретності і було мало відоме широкій публіці. У 1971 році фірма Intel з невеликого американського містечка Санта-Клара (шт. Каліфорнія) створила новий напівпровідниковий прилад, що отримав назву «мікропроцесор»

Основні історичні відомості про розвиток МП 15 листопада перший в світі мікропроцесор Intel розрядний процесор 10 мкм технологія 2300 транзисторів тактова частота 750 кГц пам'ять команд 4Кбайт 16 виводів В систему його команд входило 46 інструкцій

Основні історичні відомості про розвиток МП Intel розрядний процесор 10 мкм технологія тактова частота 740 кГц пам'ять команд 8Кбайт 24 виводи В систему його команд входило 60 інструкцій Як і i4004, чіп i4040 поставлявся з додатковими мікросхемами

Основні історичні відомості про розвиток МП 1 квітня Intel розрядний процесор 10 мкм технологія 3500 транзисторів тактова частота кГц пам'ять команд 16 Кбайт 18 виводи В систему його команд входило 65 інструкцій

Основні історичні відомості про розвиток МП 1 квітня i розрядний процесор 6 мкм технологія 6000 транзисторів тактова частота 2 MГц пам'ять команд 64 Кбайт 40 pin В систему його команд входило 80 інструкцій

Основні історичні відомості про розвиток МП 8 червня i розрядний процесор 3 мкм технологія транзисторів тактова частота 4-10 MГц можливість адресації 1 Мбайт 40 pin Система команд 147 інструкцій Обчислювальна потужність 16-розрядних приладів була підтримана арифметичним співпроцесором i8087

Мікропроцесори другого покоління 1 лютого 1982 i80286 частота 6-20 Мц можливість адресації 16 Мбайт 68 pin два режими роботи - реальний і захищений

Мікропроцесори третього покоління 17 жовтня 1985 i80386 частота Мц 32-розрядний процесор транзисторів можливість адресації 4 Гбайт 68 pin два режими роботи - реальний і захищений

Мікропроцесори четвертого покоління 10 квітня 1989 i80486 частота ЦП Мц частота FSB Мц транзисторів L1 кеш пам'ять 8 Кб вбудований со-процесор

Мікропроцесори п'ятого покоління 22 березня 1993 i80586 Pentium частота ЦП Мц частота FSB Мц транзисторів L1 кеш пам'ять 16=8+8 Кб (дані+інструкції) двухконвейерна структура розєм Socket 4, 5, 7

Основні історичні відомості про розвиток МП

квітень Core i7. 64-розрядний процесор 22 нм технологія транзисторів тактова частота 1-4,2 ГГц вбудований кеш L1 L2 L3 розєм LGA 1366 LGA 1155 LGA 2011

Класи мікропроцесорів мікропроцесори з CISC-архітектурою мікропроцесори з RISC-архітектурою спеціалізовані мікропроцесори мікроконтролери

Мікропроцесори з CISC-архітектурою (Complicated Instruction Set Computer комп'ютер із складним набором команд) застосовуються головним чином в персональних комп'ютерах і серверах Intel

Мікропроцесори з RISC-архітектурою (Reduced Instruction Set Computer комп'ютер з скороченим набором команд) застосовуються в основному в робочих станціях і потужних серверах Sun Microsystems MIPS Computer Systems IBM, Motorola, Apple Computers

Спеціалізовані мікропроцесори DSP (Digital Signal Processor) - процесор цифрової обробки сигналів мікропроцесори, спеціалізовані для передачі інформації в системах комунікації - комунікаційні контролери, що мають можливість обробки графічної інформації Texas Instruments, Analog Devices, Motorola, NEC

Мікроконтролери є найбільш масовим представником мікропроцесорної техніки. Інтегруючи на одному кристалі високопродуктивний процесор, пам'ять і набір периферійних пристроїв, мікроконтролери дозволяють з мінімальними витратами реалізувати широку номенклатуру систем управління різними об'єктами і процесами

Класифікація МП необхідна для упорядкування всього різноманіття існуючих МП, вироблення критеріїв їх оцінки

По призначенню універсальні, призначені для виконання функцій управління і обчислення; спеціалізовані, виконують тільки вузькоспеціалізовані функції обчислення або управління (обчислення складних функцій алгебри або управління конкретним пристроєм - верстатом, автомобілем і т. д.)

По виду оброблюваної інформації цифрові, працюють з бінарними (2-рівневий) сигналами, які позначають логічний нуль і одиницю; аналогові, працюють з аналоговими (безперервними) рівнями сигналів

За розрядністю даних фіксовані, в разі фіксованої розрядності вказується конкретне значення довжини інформації (біт, байт, слово і т. д.); змінні, в разі змінної розрядності вказується значення кванта, на який можливе нарощування розрядності (2, 4 або 8 біт)

За тактовою частотою статичні, мають нижню межу тактової частоти рівною нулю, т. е. при відсутності тактової частоти МП перейде в стан «Очікування», а по її появі продовжить свою роботу; динамічні, мають нижню межу тактової частоти НЕ рівною 0.

По компонуванню однокристальні; багатокристальні; багатокристальні секційні.

За системою команд фіксована; змінна