15)Микроконтроллеры - общий обзор.

8-разрядные микроконтроллеры

Фирма Motorola предлагает самую широкую в мире номенклатуру микроконтроллеров, охватывающую практически все области применения. Пользователь имеет возможность выбрать для своего приложения оптимальную модель микроконтроллера как по набору встроенных функций, минимизируя число компонентов в системе, так и по экономическим параметрам, соответствующим объему и особенностям производства.

Второй важной особенностью микроконтроллеров фирмы Motorola является их высокое качество и надежность.

Семейство HC05. Семейство HC05 содержит наибольшее количество модификаций микроконтроллеров.

Областями применения семейства HC05 являются самые разнообразные устройства связи, автомобильной и бытовой электроники, промышленного управления, компьютерной периферии.

Все микроконтроллеры этого семейства имеют одинаковое 8-разрядное процессорное ядро, основанное на популярной процессорной архитектуре 6800, и отличаются набором периферийных функций.

В состав семейства HC05 входят: ПЗУ всех типов, ОЗУ, таймеры, АЦП, ШИМ, контроллеры ЖКИ и других дисплеев, последовательные интерфейсы и многие другие устройства. Все представители семейства HC05 имеют версии с пониженным питанием и расширенным температурным диапазоном и выпускаются в самых разнообразных корпусах.

Семейство HC08. Характеризуется повышенной в 5-10 раз производительностью процессорного ядра. Семейство HC08 поддерживает дополнительные эффективные команды и методы адресации, а также такие новые функции, как прямой доступ к памяти, технология «нечеткой логики» и элементы цифровой обработки сигналов.

При этом полностью статическое процессорное ядро оптимизировано для работы с пониженным напряжением питания и позволяет гибко управлять потреблением с помощью встроенного синтезатора тактовой частоты.

Набор модулей в настоящее время включает в себя различные типы ПЗУ и ОЗУ, таймеры, последовательные интерфейсы, АЦП, контроллер ЖКИ, контроллер ПДП, силовые и высоковольтные ключи и т.д.

Семейство HC11. Содержит набор примерно из 40 и более универсальных и высокопроизводительных микроконтроллеров, ориентированных как на массовые рынки, так и на среднее и мелкое производство. Процессорное ядро имеет повышенную производительность. Микроконтроллеры семейства НС11 содержат встроенную память различных типов и конфигураций.

16- и 32-разрядные микроконтроллеры

Высокая производительность. Производительность определяется тактовой частотой и дополнительной производительностью.

Дополнительное повышение производительности осуществляется за счет введения в структуру МК сопроцессоров разной функциональной ориентации: обмен данными; вычисления математических операций, ввода/вывода, цифровой обработки сигналов и др.

Простота построения системы достигается за счет наличия специального модуля системной интеграции, позволяющего напрямую подключать к МК все типы внешней памяти и разнообразные внешние устройства, снижая количество дополнительных компонентов, площадь платы и стоимость системы.

Простота отладки системы обеспечивается наличием встроенного в МК отладчика, который без дополнительных аппаратных средств позволяет связаться с компьютером, просматривать и изменять содержимое регистров и памяти, осуществлять запуск и останов программы и т.п.

Повышенная надежность функционирования системы на базе МК достигается защитой информации от несанкционированного доступа путем организации работы МК в одном из двух режимов: пользователя и супервизора. В режиме пользователя программе доступны только регистры программной модели пользователя (регистры общего назначения, программный счетчик и т.п.), а в режиме супервизора разрешается обращение к регистрам управления МК и могут выполняются системные команды, влияющие на безопасность функционирования. Кроме того, реализована аппаратная защита от ошибок на магистрали, а надежность программного обеспечения дополнительно обеспечивается сторожевым таймером.

Вопросы:

1).Параллелизм на уровне выполнения команд, планирование загрузки конвейера и методика разворачивания циклов

2) Параллелизм уровня команд: зависимости и конфликты по данным

3) Параллелизм уровня цикла: концепции и методы

4)Основы планирования загрузки конвейера и разворачивание циклов

5)Конвейерная суперскалярная обработка

6) Зависимости. Их классификация и применение.

7)Устранение зависимостей по данным и механизмы динамического планирования.

Основная идея динамической оптимизации

8)Динамическая оптимизация с централизованной схемой обнаружения конфликтов

9)Другой подход к динамическому планированию - алгоритм Томасуло

10)Аппаратное прогнозирование направления переходов и снижение потерь на организацию переходов. Буфера прогнозирования условных переходов.

12)Дальнейшее уменьшение приостановок по управлению: буфера целевых адресов переходов

13) (1)Одновременная выдача нескольких команд для выполнения и динамическое планирование. Или Методы одновременной выдачи на выполнение нескольких команд. Краткая характеристика.

14) (2)Сравнительная характеристика суперскалярных и VLIW машин.

15) (3)Архитектура машин с длинным командным словом.

16) (4)Особенности компилятора для машин с длинным командным словом.

17) (5)Обнаружение и устранение зависимостей компилятором. Планирование кода и анализ циклов для выявления параллелизма.

18) Обнаружение и устранение зависимостей компилятором. Классификация типов зависимостей и ее применение.

19)(6) Обнаружение и устранение зависимостей компилятором. Классификация типов зависимостей и ее применение.

20)(7) Программная конвейеризация: символическое разворачивание циклов

21)(8) Трассировочное планирование. Общая схема и область применения.

22)(9) Трассировочное планирование. Уплотнение трассы.

23)(10) Ограничения статических методов увеличения степени доступного параллелизма. Условные команды.

24) (11) Выполнение по предположению (speculation). Общая характеристика и пример применения.

25)(12) Дополнительные блоки, вводимые в схему Томасуло, для реализации выполнения по предположению.

26)(13) Этапы выполнения команды в схемы Томасуло расширеной для реализации выполнения по предположению. Обработка исключительных ситуаций.

27)(14) Архитектура EPIC. Основные отличия от VLIW архитектуры.

28)(15) Микроконтроллеры - общий обзор.