 |
Общее понятие микропроцессора
|
|
|
|
Микропроцессор - программно управляемое устройство для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки кристалл с элементами и программа.
Характеристики: Программный опрос, Обмен через прерывания, Обмен программным доступом к памяти.
Микропроцессорный комплект – совокупность микросхем и других интегральных схем, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и электрическим параметрам, обеспечивающих возможность совместного применения
Архитектура – функциональные возможности аппаратных средств системы, используемые для представления программных данных и управления процессом вычислений.
Микропроцессоры — один из стремительно развивающихся и, безусловно, перспективных видов техники. Их отличие от обычных БИС состоит в том, что они содержат в своем составе управляющие элементы, позволяющие настроить эти БИС на выполнение любых операций, т. е. на реализацию любой зависимости между последовательностями входных и выходных сигналов. То обстоятельство, что БИС с перестраиваемой логикой способны при соответствующей «настройке» выполнять любые функции, делает их универсальными и полностью снимает противоречие между степенью интеграции и требуемым объемом производства.
Набор управляющих сигналов, настраивающий БИС на выполнение определенной функции, называется микрокомандой. Дальнейшее развитие программно - перестраиваемой логики привело к тому, что БИС стали выполнять не одну, а последовательность микрокоманд, т. е. алгоритм. Возникли БИС с микропрограммным управлением.
Одной из реализаций БИС с микропрограммным управлением и явились микропроцессоры. Всякий микропроцессор воплощает в себе главное свойство упомянутых БИС — на его основе можно построить систему, реализующую любое преобразование последовательности электрических сигналов. Если эти сигналы являются носителями информации, то, очевидно, что создаваемая микропроцессорная система способна перерабатывать любую информацию.
|
|
|
Итак, микропроцессор (МП) — это программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и построенное на одной или нескольких больших интегральных схемах.
Первый микропроцессор появился в 1971 г
Возможны два способа решения поставленной задачи: аппаратный и программный.
Аппаратный способ имеет особенности:
для выполнения каждой операции используется индивидуальный операционный блок;
распределение переменных по входам и выходам операционного блока не изменяется в процессе реализации алгоритма;
порядок реализации алгоритма определяется схемой соединения операционных блоков;
число операционных блоков резко увеличивается с ростом сложности алгоритма.
Программный способ реализации алгоритма имеет по сравнению с аппаратным два основных преимущества:
во-первых, с усложнением алгоритма объем оборудования увеличивается незначительно;
во-вторых, путем изменения программы можно на одном оборудовании решать различные задачи.
Микропроцессор представляет собой оптимальное объединение аппаратных и программных средств для решения конкретной задачи.
Целесообразность применения МП в разрабатываемых системах:
Сложные алгоритмы;
Обработка больших массивов информации;
Частое обращение к ЗУ;
Число интегральных схем более 30;
Микропроцессоры могут быть классифицированы по ряду признаков.
По типу архитектуры различаются однокристальные и многокристальные секционные микропроцессоры.
Однокристальные микропроцессоры (КР580, КР581, К588, К1801, КА1808, КМ1810, КН1811) получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС. По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются. Как правило, для расширения функциональных возможностей однокристального микропроцессора его дополняют другими типами микросхем. Однако возможности однокристальных микропроцессоров ограничены аппаратурными ресурсами кристалла и корпуса. Поэтому более распространены многокристальные секционные микропроцессоры.
|
|
|
Многокристальные секционные микропроцессоры (К583, К584, КР587, К589, К1800, КР1802, КМ 1804) получаются в том случае, когда в виде БИС реализуются части (секции) логической структуры процессора. Микропроцессорная секция — это БИС, предназначенная для обработки нескольких разрядов данных или выполнения определенных управляющих операций. Секционность БИС микропроцессора определяет возможность наращивания разрядности обрабатываемых данных или усложнения устройств управления микропроцессором при «параллельном» включении большего числа БИС. Многокристальные секционные микропроцессоры имеют разрядность от 2... 4 до 8... 16 бит и позволяют создавать высокопроизводительные процессоры ЭВМ.
Микропроцессоры можно классифицировать и по технологии изготовления. Ниже приведены практически все современные технологии:
р - МДП - технология (К1814);
я - МДП - технология (КР580, КР581, К1801, К1809, КМ1810, КН1811, КМ1813, КР1816);
ТТЛДШ - технология (К589, КР1802, КМ1804);
КМДП - технология (К586, К588...);
И2Л-технология (К583, К584, КА1808);
ЭСЛ - технология (К1800).
По назначению различаются универсальные и специализированные микропроцессоры.
Универсальные микропроцессоры можно применять для решения разнообразных задач. Их производительность мало зависит от проблемной специфики решаемых задач.
Специализация МП, т. е. его проблемная ориентация на ускоренное выполнение определенных функций, позволяет резко увеличить производительность при решении только определенных задач.
По виду обрабатываемых входных сигналов микропроцессоры подразделяются на цифровые (1 или 0) и аналоговые.
Сами микропроцессоры — это цифровые устройства, однако могут иметь встроенные аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Поэтому входные аналоговые сигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываются и после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход.
|
|
|
По разрядности данных, обрабатываемых микропроцессором, выделим:
двухразрядные (К589);
четырехразрядные (К584, КР587, К1800, КМ1804, К1814);
восьмиразрядные (КР580, К583, КР1802, КМ1813, КР1816);
шестнадцатиразрядные (КР581, К588, К1801, К1809, КМ1810, КН1811).
По характеру временной организации работы различаются синхронные и асинхронные микропроцессоры.
Синхронные микропроцессоры — это микропроцессоры, в которых начало и конец выполнения операций задаются устройством управления (время выполнения операций в этом случае не зависит от вида выполняемых команд и значений операндов).
Асинхронные микропроцессоры позволяют начало каждой следующей операции определить по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции.
По числу выполняемых программ микропроцессоры делятся на одно- и многопрограммные.
В однопрограммных микропроцессорах выполняется только одна программа. Переход к выполнению другой программы происходит после завершения текущей программы.
В много- или мультипрограммных микропроцессорах одновременно выполняется несколько (обычно несколько десятков) программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем позволяет осуществлять контроль за их состоянием и управлять большим числом источников или приемников информации.
|
|
|
