TRANSPORTA UN SAKARU INSTITŪTS

А. В. Поздняков, б. Я. Цилькер микропроцессоры и микропроцессорные системы

Часть 1

(Учебное пособие)

Рига – 2002

Transporta un sakaru institūts

Институт транспорта и связи

Поздняков А. В., Цилькер Б. Я. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. Ч. 1 / Учебное пособие – Рига: ИТС, 2002. – 90 с.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специаль­ностям, связанным с радиоэлектроникой и компьютерными технологиями.

В учебном пособии излагаются вопросы организации и архитектуры микропроцессорных систем и микропроцессоров. Отдельные разделы пособия посвящены архитектуре микропроцессорных систем с магистрально-модульной организацией, микропроцессорного модуля, модуля памяти и модуля ввода/вывода информации. Достаточно подробно рассмотрен микропроцессор I8086, являющийся базовой моделью для микропроцессоров с архитектурой х86.

© А. В. Поздняков, Б. Я. Цилькер, 2002

© Transporta un sakaru institūts, 2002

Содержание

1. Микропроцессорные системы

Микропроцессорная система (МПС) – управляющая, вычислительная или информационная цифровая система, построенная на базе микропро­цессорного комплекта и других микропроцессорных средств, включающая микропроцессор, модуль запоминающих устройств (ЗУ) и средства сопряжения с обслуживаемым объектом.

Микропроцессор (МП) – программно-управляемое устройство, осуществ­ляющее процесс обработки цифровой информации и управление им, выполненное на основе одной или нескольких интегральных микросхем.

1.1. Историческая справка

Термин микропроцессор появился в 1972 г., хотя первый микропроцессор был создан немного раньше. В 1971 г. компания Intel выпустила интегральное микропрограммируемое вычислительное устройство серии 4004 предназ­наченное для калькулятора. Этот однокристальный центральный процессор имел в своем составе:

• четырехразрядный параллельный сумматор;

• шестнадцать 4-х разрядных регистров;

• аккумулятор;

• стек.

Микропроцессор содержал 2300 транзисторов, выполнял 45 команд, имел 4-х битовую шину данных и адресовался к 4,5 Кбит памяти, работал на частоте 750 КГц и стоил около $200. Производительность его оценивалась в 60 тыс. операций в секунду.

Успешное применение первого микропроцессора вызвало бурное развитие микропроцессорной техники. В 1972 г. выпущен восьмиразрядный микро­процессор Intel 8008, а в апреле 1974 г. – Intel 8080, который открыл новые возможности как для построения персональных компьютеров (первый персональный компьютер с микропроцессором «ALTAIR»), так и для встраивания в аппаратуру взамен дорогостоящих специализированных больших интегральных схем (БИС). В 1978 г. началось серийное производство 16- разрядного микропроцессора Intel 8086, а в 1981 г. фирма NATIONAL SEMICONDUCTOR CORP. выпустила 32-х разрядный микропроцессор 16032. В конце 2000 г. компании Intel и AMD планируют выпустить 64-битные процессоры (Intel Itanium и Sledge-Hammer).

На сегодняшний день тактовые частоты процессоров превысили 1 ГГц, количество транзисторов – десятки миллионов, производительность – несколько млрд. операций в секунду.

Основатель и председатель совета директоров компании Intel Гордон Мур так образно охарактеризовал успехи микропроцессорной индустрии: «Если бы автомобилестроение эволюционировало со скоростью полупроводниковой промышленности, то сегодня «Роллс-Ройс» стоил бы 3 доллара, мог бы проехать полмиллиона миль на одном галлоне бензина и, было бы дешевле его выбросить, чем платить за парковку» [КОРН98].

Изобретение микропроцессора признано одним из величайших дости­жений ХХ века, а имена его создателей Теда Хоффа, Федерико Феджина и Стена Мейзора внесено в список лауреатов Национального зала славы изобретателей США.