- •5.1 Классификация микропроцессоров, основные варианты их структуры и архитектуры [1, 2, 3]
- •1 По выполняемым функциям и областям применения различают (рисунок 4):
- •2 По полноте вычислительного ядра (рисунок 6):
- •3 По разрядности ядра процессора различают (рисунок 8):
- •4 По архитектуре процессора (рисунок 9) различают процессоры с:
- •5 По системе команд (рисунок 11) процессоры делятся на:
- •5.2 Состав и принципы функционирования микропроцессорных систем [1, 4, 5]
3 По разрядности ядра процессора различают (рисунок 8):
типовые. С разрядностью кратной одному байту (4, 8, 16, 32, 64);
процессоры с большой разрядностью. Количество разрядов более 64. Для широкого применения процессоры с разрядностью более 64 не используются. Такие процессоры изготавливаются специально и применяются в больших вычислительных станциях для решения задач с большим объемом данных;
процессоры с нестандартной разрядностью. Такие процессоры имеют разрядность не кратной 8 бит. Как и в предыдущем случае серийных моделей таких процессоров не выпускается. Выпускаются только ограниченные партии для использования в узкоспециализированных устройствах.
масштабируемые (блочно-секционные) процессоры.
Рисунок 8 – Классификация по разрядности процессора
4 По архитектуре процессора (рисунок 9) различают процессоры с:
гарвардской архитектурой. В таких процессорах используется раздельное хранение и обработка команд и данных. То есть другими словами используются раздельные адресные пространства. В настоящее время находит применение только в микроконтроллерах и сигнальных процессорах, где требуется обеспечить высокую надежность аппаратуры. Из-за раздельного использования памяти не нашла своего применения в процессорах вычислительных машин;
Рисунок 9 – Классификация процессоров по архитектуре
принстонской архитектурой (архитектурой фон Неймана) В таких процессорах используется общее хранение и обработка команд и данных. То есть используется общее адресное пространство, что позволяет более эффективно использовать память вычислительной машины. По этой архитектуре строятся все процессоры вычислительных машин и систем. Основной недостаток заключается в последовательной обработке команд и данных, что существенно ограничивает производительность системы;
с потоковой архитектурой. В таких процессорах исключен принцип последовательной обработки команд. То есть, реализован принцип «выполнять команду по готовности операндов». Такой подход позволяет существенно увеличить производительность вычислительной системы, но из-за использования специальных языков программирования в широкое обращение процессоры с такой архитектурой не вывел;
с редукционной архитектурой. В процессорах с редукционной моделью выполняемая команда выбирается из памяти только в том случае если ее запрашивает другая команда. Обеспечивается произвольное расположение команд в памяти процессора, но так же как и в процессорах с потоковой архитектурой требуется использование специальных языков программирования;
с мультиклеточной архитектурой. В процессорах с мультиклеточной архитектурой команды выполняются только тогда, когда для их выполнения имеются все необходимые операнды. Сами операнды в конкретные ячейки памяти не помещаются, а предоставляются всем командам. Такая архитектура позволяет не только повысить быстродействие системы, но и исключает функционирование вирусного программного обеспечения. В настоящее время выпущен первый динамически реконфигурируемый процессор, способным менять свою конфигурацию согласно предложенному пользователем алгоритму без остановки и перезапуска Архитектура разработана в Екатеринбурге. Начало работ 2000 год. Внешний вид мультиклеточного процессора представлен на рисунке 10.
Рисунок 10 – Внешний вид мультиклеточного процессора
