 |
Микропроцессоры. Особенности архитектуры
|
|
|
|
Микропроцессором (МП) называется функционально законченное устройство, представляющее собой вариант процессора современной ЭВМ и реализованное в виде одной или нескольких больших интегральных схем (БИС).
Микропроцессорный комплект (МПК) – это совокупность микропроцессорных и других интегральных микросхем, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и электрическим параметрам и обеспечивающих возможность совместного применения.
Микроконтроллер – устройство логического управления, выполненное на основе одной или нескольких МП-БИС. Он может быть программируемым и непрограммируемым и обычно имеет специальный интерфейс, обеспечивающий связь с конкретным управляемым устройством.
Микро-ЭВМ – ЭВМ в состав которой входит МП, память, средства связи с пультом управления (ПУ), при необходимости – ПУ и источник питания, объединенные общей конструкцией.
Микропроцессорная система (МПС) – это любая вычислительная, контрольно-измерительная или управляющая система, в которой для обработки информации используется МП.
Архитектура МП – это общая логическая организация МП, определяющая процесс обработки данных в нем и включающая:
- методы кодирования данных;
- состав;
- назначение;
- принципы взаимодействия аппаратных средств и ПО.
Основные отличия МП от процессоров определяются интегральным исполнением:
- ограниченное число выводов микросхемы;
- ограниченное число элементов на кристалле;
- трудность организации большого числа внутрикристальных связей.
Существуют два основных подхода к интегральной реализации процессора – вертикальное и горизонтальное разделение схемы на отдельные блоки, которые по числу элементов и количеству выводов могут быть реализованы в виде интегральной схемы.
|
|
|
При вертикальном разделении схема процессора делится на функционально законченные блоки, которые могут быть реализованы в виде БИС.
При горизонтальном разделении схема процессора представляется в виде n одинаковых слоев (slice), включающих отдельные фрагменты всех функциональных устройств.
Такое разделение породило два типа архитектуры МП:
1) МП имеет фиксированную разрядность, фиксированный список команд, жесткое (аппаратное) управление (однокристальные МП).
2) МП имеет наращиваемую разрядность и микропрограммное управление (секционированные или слайсовые МП).
МП могут классифицироваться по различным признакам:
- по технологии;
- по способу управления;
- по числу шин;
- по числу команд,
- по способам адресации команд;
- по разрядности и т.д.
Но, несмотря на все различия, МП, как любое устройство обработки цифровой информации, можно разделить на операционный и управляющий блоки (операционный и управляющий автоматы). В теории автоматов такое деление называется декомпозицией.
|
Операнды результаты
 | |||
 | |||
|
сигналы
оповещательные
код операции сигналы
Функции ОБ:
- прием и хранение операндов;
- преобразование операндов;
- выдача результатов и оповещательных сигналов о знаках, особых значениях операндов, особых значениях промежуточных и конечных результатов.
УБ вырабатывает последовательность управляющих сигналов, обеспечивающих выполнение в ОБ нужной последовательности микроопераций (микрокоманд).
Управляющий блок может быть организован двумя способами:
1.УБ аппаратного типа (с жесткой или схемной логикой). В этом случае организуется набор комбинационных схем, которые в нужный момент времени вырабатывают соответствующие управляющие сигналы.
|
|
|
2. УБ с микропрограммным управлением. В этом случае в памяти УБ (в ПЗУ) хранятся микрокоманды, каждая из которых содержит информацию о микрооперациях, подлежащих выполнению в течение одного машинного такта и адрес следующей микрокоманды.
Иерархия программных единиц
|
Команда
(операция;
микропрограмма)
 |
микропрограмма
(микрооперация)
|
|
|
