Структура типового микропроцессора

Архитектура типичной небольшой вычислительной системы на основе микроЭВМ показана на рис. 2.1 ТакаямикроЭВМ содержит все 5 основных блоков цифровой машины: устройство ввода информации, управляющее устройство (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) (входящие в состав микропроцессора), запоминающие устройства (ЗУ) и устройство вывода информации.

Рис. 2.1. Архитектура типового микропроцессора.

Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, основу которой составляет микропроцессор. Микропроцессор является ядром системы и осуществляет управление всеми операциями. Его работа представляет последовательную реализацию микропроцедур выборки-дешифрации-исполнения. Однако фактическая последовательность операций в МПС определяется командами, записанными в памяти программ.

Таким образом, в МПС микропроцессор выполняет следующие функции:  - выборку команд программы из основной памяти;  - дешифрацию команд;  - выполнение арифметических, логических и других операций, закодированных в командах;  - управление пересылкой информации между регистрами и основной памятью, между устройствами ввода/вывода;  - отработку сигналов от устройств ввода/вывода, в том числе реализацию прерываний с этих устройств;  - управление и координацию работы основных узлов МП.

RISC

Основная статья: Уменьшение вычислительных набор инструкций

В середине 1980-х по начало 1990-х годов, урожай нового высокопроизводительного Reduced Instruction Set Computer ( RISC ) ​​появились микропроцессоры, под влиянием дискретных RISC-процессор, как проекты, такие как IBM 801 и другие. RISC микропроцессоров первоначально использовались в специальных машинах и Unix рабочих станций, но затем получил широкое признание и в других ролях.

В 1986 году HP выпустила свой ​​первый система с PA-RISC процессора. Первый коммерческий микропроцессор RISC-дизайн был освобожден либо MIPS Computer Systems , 32-разрядный R2000 (R1000 не был выпущен) или Acorn компьютерам , 32-разрядный ARM2 в 1987 году. ^{[ править ]} R3000 сделал дизайн по-настоящему практическое и R4000представила первый коммерчески доступный в мире 64-разрядный RISC-микропроцессор. Конкурирующие проекты приведут к IBM питания и ВС SPARC архитектурах. Вскоре каждый крупный поставщик был выпуская дизайн RISC, в том числе AT & T CRISP , AMD 29000 , Intel i860 и Intel i960 , Motorola 88000 , декабрь Альфа .

С 2007 года два 64-разрядных RISC-архитектуры все еще ​​производятся в объеме для не-встраиваемых приложений: SPARC и мощность ISA .

23. Системы на кристалле

Система на кристалле (однокристальная система) — в микроэлектронике — электронная схема, выполняющая функции целого устройства (например, компьютера) и размещенная на одной интегральной схеме.

В англоязычной литературе называется System-on-a-Chip, SoC.

В зависимости от назначения она может оперировать как цифровыми сигналами, так и аналоговыми, аналого-цифровыми, а также частотами радиодиапазона. Как правило, применяются в портативных и встраиваемых системах.

Если разместить все необходимые цепи на одном полупроводниковом кристалле не удается, применяется схема из нескольких кристаллов, помещенных в единый корпус (System in a package, SiP). SoC считается более выгодной конструкцией, так как позволяет увеличить процент годных устройств при изготовлении и упростить конструкцию корпуса.

Устройство

Типичная SoC содержит:

• один или несколько микроконтроллеров, микропроцессоров или ядер цифровой обработки сигналов (DSP),

• банк памяти, состоящий из модулей ПЗУ, ОЗУ, ППЗУ или флеш.

• источники опорной частоты, например, кварцевые резонаторы и схемы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты),

• таймеры, счетчики, цепи задержки после включения,

• стандартные интерфейсы для внешних устройств: USB, FireWire, Ethernet, USART, SPI.

• входы и выходы цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.

• регуляторы напряжения и стабилизаторы питания.

Блоки могут быть соединены с помощью шины собственной разработки или стандартной конструкции, например AMBA в чипах компании ARM. Если в составе чипа есть контроллер прямого доступа к памяти (ПДП), то с его помощью можно заносить данные с большой скоростью из внешних устройств напрямую в память чипа, минуя процессорное ядро.