7.2 Микропроцессорные устройства

Необходимо подчеркнуть, что микропроцессор рассчитан на совместную работу с запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода информации. В зависимости от функциональных возможностей микропроцессоры делят на универсальные и специализированные.

Универсальный микропроцессор служит основой микро-ЭВМ, используется для решения широкого круга задач в системах управления, измерительных приборах, диагностических устройствах и т. п.

Специализированный микропроцессор рассчитан на узкое применение, решение конкретной задачи и оптимизирован по определенному параметру. Так, специализированный матричный перемножитель решает только одну задачу—умножение двух чисел, но выполняет эту процедуру во много раз быстрее, чем универсальный микропроцессор.

Микропроцессорный комплект или набор — это совокупность специально разработанных отдельных микропроцессорных и других интегральных схем, которые совместимы по своим конструктивно-технологическим данным: могут быть собраны в единое целое. Они предназначены для совместной работы в микро-ЭВМ, микропроцессорных системах, микроконтроллерах и т.п. Обычно в комплект входят БИС микропроцессора, запоминающих устройств, ввода-вывода информации, микропрограммного управления и др.

Микропроцессорная система — это собранная в единое целое совокупность взаимодействующих БИС микропроцессорного комплекта — модулей (иногда дополненная БИС из других комплектов), организованных в работающую систему, т. е. вычислительная или управляющая система с микропроцессором в качестве узла обработки информации. Система, в которой используются два или более микропроцессоров, называется мультимикропроцессорной системой.

7.3 Характеристики микропроцессоров

Свойства микропроцессора могут быть описаны многими характеристиками /9/. К основным из них, используемым при сопоставлении и выборе микропроцессоров, можно отнести:

• вид микропроцессора (универсальный или специализированный, одно­кристальный или многокристальный);

• технология изготовления: р-канальная МОП (р-МОП), n-канальная МОП (n-МОП), комплементарная МОП (КМОП), кремний на сапфире, биполярная ТТЛ, ТТЛ с диодами Шотки (ТТЛДШ), инжекционной интегральной логики (И Л), эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) (информация о технологии изготовления дает представление о потреблении энергии и среднем быстродействии микропроцессора);

• разрядность (4; 8; 16; 32) —длина информационного слова, которое может быть одновременно обработано микропроцессором (она может быть фиксированной или наращиваемой, например, у многокристальных микропроцессоров);

- принцип управления: программное управление с «жесткой логикой»,

микропрограммное управление (хранимая в памяти логика);

• емкость адресуемой памяти характеризует возможности микропроцес­сора по взаимодействию с запоминающим устройством;

• быстродействие, в справочниках наиболее часто его характеризуют продолжительностью выполнения одной операции (или числом операций «регистр-регистр» в секунду), а также тактовой частотой продолжительностью цикла простой команды;

• потребляемая мощность;

• питающие напряжения (число уровней, номиналы);

• конструктивные данные: габаритные размеры корпуса, число выводов;

• условия эксплуатации (интервал рабочих температур, относительная влажность воздуха, допускаемые вибрационные нагрузки и т. п.);

• надежность;

• стоимость.

Рассматривая характеристики, необходимо коснуться вопроса о поколениях микропроцессоров. В первые годы развития микропроцессоров в литературе различали их поколения. Однако теперь такая классификация практически не имеет смысла. Дело в том, что понятие поколений для микропроцессоров носит совсем иной характер, чем для больших машин. У ЭВМ каждое новое поколение имело более высокие основные технико-экономические характеристики по отношению к предыдущему поколению и поэтому вытесняло его. В микропроцессорной технике появление новой разработки не исключает применения ранее созданных микропроцессоров, а расширяет технические возможности применения микропроцессорных систем. Различные «поколения» микропроцессоров существуют совместно в течение продолжительного периода, часто взаимно дополняя (а не исключая) друг друга. Есть немало примеров того, что в одном устройстве работают два микропроцессора, моменты появления которых разделяет несколько лет (при условной классификации — два-три поколения).