Введение
Важнейший компонент любого персонального компьютера – это микропроцессор, который управляет работой компьютера и выполняет обработку информации.
В современном мире трудно найти область технике, где не применялись бы микропроцессоры.
Актуальность этой темы состоит в том, что микропроцессор компьютера является новой современной компьютерной технике. Компьютерная техника лежит в основе современного прогресса. Она обеспечивает работу современных станков, контроль технологических прогрессов на производстве, связь на всех уровнях (от межгосударственного до бытового). С помощью компьютеров проводятся сложные и трудоемкие расчеты , что значительно ускоряет процессы конструирования, разработки, фундаментальные исследования, то есть задает темпы прогресса. И в зависимости от того, как будет в будущем меняться мощность микропроцессоров, будет зависеть производительность всей компьютерной технике в целом.
В микропроцессорах - наиболее сложных микроэлектронных устройствах – воплощены самые передовые достижения инженерной мысли. В условиях свойственной данной отрасли производства жесткой конкуренции и огромных капиталовложений выпуск каждой новой модели микропроцессора, так или иначе, связан с очередным научным, конструкторским, технологическим прорывом.
В микропроцессорах нашли отражение высокие научно-технические достижения в области физики твердого тела, кристаллографии, радиотехнике и электроники, математики и автоматизации, кибернетики и электроники. Известны различные применения микропроцессоров. Важнейшими из них являются: автоматизация электрического оборудования, управления
производством, физическое, математическое моделирование, обработка результатов экспериментов, управления приборами и искусственными органами в медицине, обеспечение безопасности движения на транспорте и т.д.
Цель данной курсовой работы рассмотреть классификацию, структуру и основные характеристики микропроцессоров ПК и выполнить поставленную задачу на уровне микропрограммной логики.
Для достижения поставленной цели необходимо решит следующие задачи :
- раскрыть основные понятия;
- дать общую схему квалификации микропроцессоров;
- рассмотреть структуру и основные характеристики микропроцессоров
ПК ;
Формализация задачи
Дан массив чисел, Числа восьмиразрядные положительные. Количество чисел в массиве равно К. Найти сумму всех чисел массива. Разработать микропроцессорное устройство, используя:
- принцип схемной логики.
- принцип программируемой логики
В процессорное устройство необходимо включать логические элементы для формирования адресов ячеек памяти.
Адрес |
N элемента |
Десятичный |
Двоичный |
Прямой код |
Число на вход |
0001 |
0 |
14 |
1110 |
00001110 |
00001110 |
0002 |
1 |
88 |
1011000 |
01011000 |
01011000 |
0003 |
2 |
33 |
100001 |
00100001 |
00100001 |
0004 |
3 |
66 |
1000010 |
01000010 |
00100001 |
0005 |
4 |
57 |
111001 |
00111001 |
00111001 |
Два подхода к построению процессорного устройства
Для проектирования микропроцессорного устройство необходимо знать устройства входящие в микропроцессор. Процессор синтезируется в виде двух устройств:
Операционного устройства
Устройства управления
Операционное устройство – это устройство, в котором выполняются операции. Состав ОУ выходят регистры, сумматоры, счетчики, дешифраторы и т.д.
Управляющие устройства или устройство управления координирует действие узлов операционного устройства. УУ вырабатывает в определенной временной последовательности управляющий сигнал. Управление сигнала зависят от состояния операционного устройства и внешних сигналов.
Результаты обработки информации в определенном устройстве появляются на выходе.
Функции операционного устройства можно представить виде последовательности элементарных действий его узла, например:
установка регистров в определенное состояние (Rа-0, Rв-0)
пересылка содержимого из массива в регистр (R B[Cч(в)])
логические операций (конъюнкция, дизъюнкция, отрицание и т.д)
Микрооперация – это элементарное действие выполняемое одним из узлов операционного устройства в течений одного такта У1, У2, У3
Микрокоманда – это совокупность одновременно выполняемых микроопераций
Микропрограмма – это набор микрокоманд предназначенных для решения данной задачи
Микропроцессор – это устройство, выполняющее обработку информации на персональных компьютерах, управляет вычислительным процессом арифметическими и логическими операциями
Синтез операционного устройства
Операционным называют устройство, предназначенное для выполнения каких-либо операций.
Операционные устройства могут быть простыми, предназначенными для выполнения конкретного алгоритма над определенным видом информации, и сложным, предназначенным для выполнения множества алгоритмов над информацией разного вида.
Любое операционное устройство представляет собой цифровой автомат. К простым операционным устройствам относятся, например счетчики, регистры. Простые операционные устройства не требуют какого-либо управления, в отличие от сложных.
Сложное операционное устройство состоит из двух частей, из операционного автомата, реализующего алгоритм и из управляющего автомата, отвечающего за поведение операционного автомата.
Сложные операционные устройства бывают:
- последовательными, т.е. с многотактовым выполнением своих функций,
- параллельными,
- однотактовыми.
Часто используются промежуточные, параллельно последовательные формы операционных устройств.
Процесс функционирования операционного устройства распадается на последовательность элементарных действий в его узлах.
Например:
Установка регистра в некоторое состояние
Инвертирование содержимого разрядов регистра
Пересылка содержимого из одного узла в другой
Сложение (вычитание)
Сравнение содержимого регистра с некоторым числом
Некоторые логические действия (операции дизъюнкций, конъюнкций и др.)
Каждое такое элементарное действие, выполняемое в одном из узлов операционного устройства в течение одного тактового периода, называют микрооперацией.
Совокупность нескольких одновременно выполняемых операций называют микрокомандой, а набор микрокоманд, предназначенный для решения определенной задачи, называется микропрограммой.
Для синтеза операционного устройства нужно четко знать, какие операций выполняются и в какой последовательности.
Синтез операционного устройства включает в себя построение алгоритма операционного устройства. Прежде чем строить алгоритм, операционное устройство разбивается на отдельные блоки.