2. Классификация мКпо архитектуре вычислительной системы:
• CISC (Complex Instruction Set Computing);
• RISC (Reduced Instruction Set Computing).
Первые МК имели стандартную CISC-архитектуру, которая применялась в настольных компьютерах того времени. Особенности CISC: команды выполняются поочерёдно друг за другом и имеют разную длину и структуру. Выборка команды из памяти осуществляется побайтно и выполняется за несколько тактов. CISC-архитектуру имеют: МК из семейства Motorola НС05/НС08, МК с ядром MCS-51, МК из семейства Infineon С500 и ряд других.
В начале 1980-х годов была разработана новая архитектура с многообещающим названием RISC (аббревиатуру предложил Д. Паттерсон из Калифорнийского университета в г. Беркли, США). Основная идея заключается в замене сложных команд однотипными простыми и выполнении их единым потоком на параллельном конвейере. Все команды имеют фиксированную длину и в идеале должны выполняться за один, а не за несколько, тактов, чем достигается повышенное быстродействие.
Одним из первых МК с архитектурой RISC стал PIC-контроллер 16С54 фирмы Microchip. Благодаря высокой производительности и трём десяткам легко запоминающихся команд, PIC-контроллеры быстро завоевали популярность во всём мире. Вскоре их примеру последовали разработчики из фирм Atmel, Scenix и др.
RISC-архитектура в МК сейчас вне конкуренции. Даже новейшие клоны контроллеров, имеющие совместимость с MCS-51, отличаются от прародителей в первую очередь сменой архитектуры. Это чётко прослеживается на примере продукции фирмы Atmel — «старая» микросхема АТ89С2051 (CISC) против улучшенных «новых» микросхем AT89S2051, AT89LP2052 (RISC).
С точки зрения принципов конструирования вычислительных систем выделяют принстонскую и гарвардскую архитектуры. Оба названия связаны с одноимёнными университетами в США.
Принстонская архитектура была разработана Джоном фон Нейманом и независимо от него академиком С.А.Лебедевым. В ней используется общая память для хранения программ и данных (Рис. 1.8). Основное преимущество заключается в упрощении схемотехники ЦПУ и в гибкости распределения ресурсов между областями памяти.
Особенностью гарвардской архитектуры является наличие раздельных адресных пространств для хранения команд и данных (Рис. 1.9). Эта архитектура почти не использовалась до конца 1970-х годов, пока разработчики МК наконец-то поняли, что именно она даёт им определённые преимущества. В частности, анализ реальных программ показывает, что объём памяти данных МК, используемый для хранения промежуточных результатов, примерно на порядок меньше требуемого объёма памяти программ. Значит, можно сократить разрядность шины данных, уменьшить число транзисторов в микросхеме, а заодно и ускорить доступ к информации сразу в обоих «полушариях» памяти. Как следствие, сейчас большинство современных МК используют RISC-архитектуру гарвардского типа.
3. Классификация мк по фирменным платформам.
Слово «платформа» вошло в обиход как средство обозначения комплекса, состоящего из внутрифирменных стандартов, технологий, конструктивных особенностей, запатентованных «ноу-хау». К примеру, фирмы Atmel и Silicon Laboratories исповедуют разную идеологию в архитектуре микропроцессорной системы, разную схемотехнику и технологию изготовления транзисторных ячеек памяти, разный подход к засекречиванию средств отладки и программирования. В результате их МК имеют отличия в электрических параметрах, сферах применения, рыночной популярности.
Для примера на Рис. 1.10 представлены основные зарубежные изготовители, характеризующиеся чётко обозначенными платформами.
