Конспект лекцій з предмету «Мікропроцесорна техніка в електроенергетиці»

Література

1. Скотт Мюллер «Модернізація і ремонт ПК»

2. журнал Chip (Україна)

3. журнал PC Word

4. журнал Домашній ПК

Тема 1. Розвиток обчислювальної техніки

РОТ розроблений 1) вимогами військовими і науковцями; 2) вимогами промисловості; 3) людей.

Перші обчислювальні машини були на базі механічних пристроїв (рахівниця) з великою вагою, об’ємом, низькою точністю; крім « = » , « – » поміняли на « * » і « ÷ » (ХІХст.)

Кінець ХІХ – поч. ХХст. – розвиток електротехніки; поява радіолампи, створення обчислювальної машини електричної (мали високу швидкодію). Їх поділ на дві групи:

1. аналогові

2. цифрові

Аналогові використовувались для керування технологічними просами, розв’язанням диференційних рівнянь.

Цифрові машини на Ч. Бебіча і табулятори (перша машина, яку можна запрограмувати). За допомогою табуляторів утворилась компанія IBM.

Різниця:

Аналогова обчислювальна машина призначена 1) в основному для розв’язку диференційних рівнянь, користувачу доступний лише кінцевий результат; 2) всі результати виводяться в неперервній формі. Для отримання нового результату треба провести всі обчислення з початку; 3) програма визначається набором та зв’язками між блоками обчислювальної машини.

Цифрові призначені:

1. всі операції виконання дискретно (елементарними порціями)

2. в будь-який момент часу доступні проміжні результати

3. може «зберегти» стан машини і починати обчислення у цього проміжного стану

4. набір операцій визначається програмою – послідовністю інструкцій.

В 40-х рр. ХХст. створили перші комп’ютери.

1. Перші цифрові комп’ютери були на радіолампах (струм, що проходив керується кількома електродами). Вони споживали багато енергіях (від 100кВт до МВт), об’ємні, ненадійні.

Вони дозволили:

1. розробити перше програмне забезпечення та методи його зберігання;

2. побудувати схемотехніку;

3. появилася професія програміста.

1. Потім з’явилися обчислювальні машини на транзисторах (зменшена споживана кількість енергії, габарити і маса; зросла надійність, менша ціна).

2. З’явились машини на мікросхемах (менша маса об’єм, підвищена надійність (зросла дуже сильно), розвиток засобів вводу і виводу. Зросла кількість людей, які використовували комп’ютери.

В процесорі набір вузлів – окремі мікросхеми, в мікропроцесорі – це одна мікросхема; процесор складається з мікропроцесорів.

Тема 2. Мікропроцесори.

Це пристрій, призначений для виконання арифметичних та логічних операцій та керування вузлами мікро ЕОМ згідно заданої програми.

Мікропроцесор змінює послідовність операцій під впливом програми – гнучко. Керуючий автомат спроектований для постійного виконання тільки однієї програми – жорстке налаштування.

Мікропроцесор побудований на основі транзисторів.

І

Мікропроцесорсор

єрархія мікропроцесора

блоки

вузли блоків

елементи цифрової техніки (регістри, лічильники і т.д.)

логічні вентилі (І, АБО, НЕ)

транзистори

Лекція 2.

Тригер – цифровий елемент, який може перебувати в двадцяти станах (0 або 1) і може зберігати цей стан за відсутності зовнішнього сигналу – пам’ятає свій стан.

Всі елементи цифрової техніки збираються на основі тригерів або комбінаційних схем в комбінаційний схемах вихідний сигнал загальний тільки від комбінацій сигналів на входах в даний момент часу.

Комбінаційні схеми – це логічні вентилі, шифратори, дешифратори, суматори, мультиплексори, демультиплексори.

Схема з використанням тригерів. Регістри , лічильники, подільники, частоти, статична оперативна пам’ять.

Цифрові автомати збираються з використанням комбінаційних схем і схем на тригерах.

Кожен мікропроцесор складається з трьох вузлів; пристрій ввод/виводу; операційний пристрій; пристрій оперування)

ПВВ

ОПП

ПК

В монокристальному мікропроцесорі ці три вузли розташовані на одному напівпровідниковому кристалі; в багато кристальних – кожен на окремому кристалі, в секціонованих – три вузли розташовані на одному кристалі, але є можливість нарощувати інші кристали.

Пристрій вводу (виводі забезпечує зв’язок мікропроцесора з зовнішнім обладнанням, формує сигнали необхідного рівня і формату.

Операційний пристрій виконує всі арифметичні та логічні операції, операційний пересил даних і т.д.

Пристрій керування керує виконанням команд мікропроцесором, а також організовує розгалуження в програмі.

В сучасних мікропроцесорах ПК – найбільше « ноу хау», від нього залежить загальна швидкодія мікропроцесора. По площі він займає 1/4 МП, ще 1/4 ОП вводи / виводу; 1/2 - кеш пам’ять.