Дисциплина: «микропроцессоры и микропроцессорные системы»

1. Отличительные особенности поколений процессоров. Микропроцессоры: определение, назначение, классификация и параметры. Поколения процессо­ров.

Микропроцессор – МФУ обработки цифровой информации, управляемое хранимой в памяти программой и конструктивно выполненное в виде одной или нескольких БИС, такой процессор по структуре и другим параметрам схож с процессором обычной ЭВМ.

МП появились в 1971 году: корпорация Intel выпустила первый процессор i4004. Он не использовался для построения компьютеров, но широко применялся в производстве микрокалькуляторов. Первым МП, широко применявшихся при производстве был 8086 – 16- разрядный процессор, для удешевления была создана урезанная версия 8088, где были удалены 8 разрядов ШД, в остальном он оставался 16-разрядным. Время выполнения команд – 12 тактов. Сопроцессор (для работы с плавающей точкой) – отдельная ИМС, работал на меньшей частоте. По мере развития, производительность повышалась не только за счет частоты, но и за счет более рациональной внутренней организации. В третьем поколении МП стали 32 – разрядными, а в 4 – сопроцессор был помещен на один кристалл с МП. Появился высокоэффективный КЭШ. В пятом поколении (Pentium) появилась многоконвейерная технология, позволяющая запараллеливать вычисления.

В шестом поколении было уже три конвейера, появилось две ШД – для КЭШ и для системы. На данный момент уже используются 68 разрядные многоядерные процессоры, работающие на частотах порядка 4 ГГц. Производительность современных МП перешла рубеж в квадрильон (10²⁴⁾ операций в секунду.

Классификация МП

1. По числу БИС в МПК

   1. Однокристальные

   2. Многокристальные

   3. Многокристальные секционированные

2. По способу временной организации работы

   1. Синхронные (начало и конец задается у-вом управления)

   2. Асинхронные (новая операция сразу после предыдущей)

3. По назначению

   1. Универсальные

   2. Специализированные

4. По виду обрабатываемых входных сигналов

   1. Цифровые

   2. Аналоговые

5. По кол-ву выполняемыхпрог

   1. Однопрограммные

   2. Мультипрограммные

6. По организации структуры МПС

   1. Одномагистральные

   2. Многомагистральные

МП с одной стороны – функционально законченное устройство ЭВМ, а с другой – эл. Прибором, то для него характерны 2 группы параметров: статические и динамические, с другой – характеристики компов. Тип корпуса, нагрузочная способность, уровни сигналов, надежность, быстродействие, потребляемая мощность, с другой стороны характеризуется типами обрабатываемых данных, методами адресации, число встроенных РОНов, регистров результата, глубина прерываний.

2. Системы эвм.

Различают 3 основные организации систем ЭВМ

1 системы ЭВМ общего назначения (большие ЭВМ)

2 мини-ЭВМ

3 микро-ЭВМ (ПК)

ЭВМ общего назначения

ЕС ЭВМ создана в начале 60-х годов с появлением ИС малой и средней степени интеграции странами соцсодружества. ЭВМ данного класса представляли собой систему, состоящую из процессора на ИС, большой номенклатуры ПУ и интерфейсных схем (селекторный канал – для быстрых ПУ, мультиплексный – для низкоскоростных).

ЕС могла работать в нескольких режимах – пакетном, режиме разделения машинного времени (мультипрограммный); в диалоговом режиме, в режиме коллективного использования. Эти ЭВМ применяются для решения широкого круга научно-технических, экономических задач, в АСУ, АСУТП, в ГАК (гибкое автоматизированное пр-во). Принцип конструирования – модульно – агрегатный. Усовершенствование модели не меняло логическую архитектуру в целом. Возможность аппаратный и программной совместимости. Разделение труда при производстве по странам.

ЕС 10233 позволяла конфигурировать систему по требованию пользователя.

Машина имела малое энергопотребление, автоматическую систему диагностики неисправностей, эффективную ОС, совместима с предыдущими моделями. Подключение до 256 ПУ.

ЕС 1045 расширен до 183 набор команд, появились средства виртуальной памяти, позволяющие создать расширенную моделируемую ОП за счет использования внешних накопителей на магнитных дисках. ЕС 1045 могла решать задачи по распознаванию образов и геофизические задачи.

Успехи развития СВТ привели к расширению их применения.

Появилось огромное количество малых применений ЭВМ: станки с ЧПУ и др. Для них ЭВМ общ назначения – очень дорого. В результате созданы малые ЭВМ (СМ 1,2,3,4; PDP 8, 12, 16). Уменьшение размеров и удешевление за счет сокращения разрядной сетки, объема памяти, вместо канального интерфейса применялся интерфейс «общая шина».

После появились БИС и СБИС. БИС, управляемая хранимой в памяти программой получили название МП. Комплектование МП стандартными ПУ через интерфейсные БИС позволило создать новый класс ЭВМ – ПК (микро-ЭВМ).