1) Історія розвитку мікропроцесорів
2) Узагальнена структура
3) Характеристики мікропроцесорів
Мікропроцесор (МП) – узагальнює велику групу інтегральних мікросхем (ІМС), які реалізують функції обробки цифрової інформації, керування процесом обробки і функціїї обміну з іншими вузлами.
Будь-які МП працюють у відповідності з принципом програмного керування, які були розроблені Фон-Нейманом в середині 40-х років.
В 1971р. “Intel” розробила схему J4004 (перша схема МП) – програмованний мікрокалькулятор:
розрядність 4
тактова частота 108 кГц
ОЗП 640 байт
розмір 1-го вентиля 5 мікрон
біля 1000 вентилей
1978 р. IBM побудувала ПК PC XT на базі процесору J8086:
розрядність 16
тактова частота 8 МГц
в складі кристалу біля 29 тис. н/п вентилей.
1980 р. – J80286
1983 р. – J80386:
розрядність 32
розмір вентиля 1 мкм
кількість вентилей 250 тис.
тактова частота 20 МГц
1989 – J80486:
кількість вентилей 1 млн.
тактова частота 80 МГц
1993 – Pentium
1995 – Pentium-Pro:
технологія 0,32 мкм
тактова частота 200 МГц
1997 – Pentium-II:
технологія 0,25 мкм
тактова частота 450 МГц
Особливості Pentium полягають у використанні суперскалярної технології, що дозволяє одночасно виконувати дві операції. Класи мікропроцесорів
1) Однокристальні МП (загального використання).
Недолік: неможливо апаратно збільшувати розрядність.
У 80-х роках зявилися МП, в структуру яких добавлені ОЗП та перепрограмуємі ЗП для зберігання програм і даних, а також схеми вводу-виводу інформації.
2) Багатокристальні МП – сукупність ВІМС, що разом реалізують функції МП.
В складі: схема керування, інтерфейсна схема, схема обробки.
3) Секціонні МП
В складі: вертикальний бітовий зрост процесору, що дозволяє нарощувати розрядність.
Застосування мп
В ОТ та ПК;
в схемах керування (ДУ, процесори для забезпечення інжекції);
для обробки сигналів, що поступають з датчиків – сигнальні процесори.
Структура мікропроцесорів
|
АЛП |
|
|
|
Система зв’язку з об’єктами |
|
|
|
|
||||||||||||
|
Ввод-вивод |
|
|
|
Контр. n-датчика |
Виконав. механізм |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Даних |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Адрес |
|
|
|
ШД – шина даних
ША - шина адресу
ШК - шина керування |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Сигналів керуван. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Пристрій керуван. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Пристрій синхронізації |
|
|
|
Система пам’яті |
|
Система вводу-виводу |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
ОЗП |
ПЗП |
ППЗП |
|
|
контр. вводу |
|
контр. виводу |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Основа – аріфметично-логічний пристрій (АЛП), пристрій керування.
На рис. подана структура з 3 шинами. МП оброблює інформацію у відповідності з послідовністю команд, записаних в пристрої пам’яті. Зчитування та виконання команд виконується МП за тактовими імпульсами. Для отримання коду команди МП формує на шині адреси (ША) адресу елементу пам’яті в якій вона записана. На шині керування (ШК) формує сигнали керування, що забезпечують в запам’ятовуючему пристрої (ЗП) режим зчитування інформації. Після формування коду адреса і сигналів керування за шиною даних (ШД) передається інформація.