1.Микропроцессорные устройства. Этапы развития, технологии производства.

Микропроцессорное устройство (МПУ) - функционально и конструктивно законченное изделие, состоящее из микросхем, в их состав входит микропроцессор; предназначено для выполнения функций: получение, обработка, передача, преобразование информации и управление.

Свойство микропроцессорных систем - высокая гибкость, возможность быстрой перенастройки даже значительных изменений алгоритмов управления. Перенастройка осуществляется программным путем без затрат. Создание микропроцессоров позволяет уменьшить стоимость и размеры технических средств обработки информации, увеличить их быстродействие, снизить энергопотребление.

Характерные особенности микропроцессорных информационно-управляющих систем:

-наличие ограниченного набора четко сформулированных задач;

-требования оптимизации структуры системы для конкретного применения;

-работа в реальном масштабе времени, т.е. обеспечение минимального времени реакции на изменение внешних условий;

-наличие развитой системы внешних устройств, их разнообразие;

-существенное различие функциональных задач;

-высокие требования по надежности с учетом продолжительной непрерывной работы;

-сложные условия эксплуатации;

-обеспечение автоматического режима работы.

Этапы развития. 1-е поколение (1946–1954гг) ЭВМ работали на ламповой элементной базе, из-за чего поглощали огромное количество энергии и были ненадёжны.

2-е поколение (1955-1964гг) Вместо лампы - транзисторы. В архитектуре ЭВМ появились аппаратные средства для выполнения операций с плавающей точкой.

3-е поколение (1965-1970гг) Переход от транзисторов к интегральным микросхемам. Повысило производительность ЭВМ и снизило габариты и стоимость. Увеличение мощности сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной ЭВМ.

4-е поколение (1970-1984гг) Переход на новую элементную базу. Интегральные схемы сменили БИС. Первый Микропроцессор Intel i4004 был создан фирмой INTEL в 1970. Представлял собой 4-разрядное параллельное вычислительное устройство.

5-е поколение ЭВМ началось в 1985 году, когда фирма INTEL представила первый 32 разрядный МП i80386 в нем использовалась параллельная обработка данных. Одновременно осуществлялись: доступ к памяти и устройствам вв/выв, размещение команд в очереди для выполнения, их декодирование, преобразование линейного адреса в физический.

Технологии производства

Современная технология позволяет разместить на одном кристалле сотни миллионов транзисторов. В этих условиях развитие архитектуры и структуры микропроцессоров идет по пути увеличения оборудования отдельного процессора, размещения на одном кристалле нескольких процессоров и разработки систем с одним или несколькими процессорами и набором контроллеров, ранее размещавшихся в отдельных микросхемах. То есть, происходит процесс переноса в одну микросхему многих узлов ЭВМ, ранее реализуемых в разных микросхемах.

Весьма перспективным направлением является размещение на одном кристалле нескольких процессоров. Общая шина, используемая несколькими процессорами в современных ЭВМ для доступа в память, теперь размешается в одной микросхеме, что дает возможность повысить тактовую частоту ее работы и, тем самым, увеличить ее пропускную способность и сократить время доступа в память. Размещение в одной микросхеме процессоров и набора контроллеров позволяет сократить габариты и потребляемую мощность ЭВМ.