1 Основные понятия вычислительной техники: микропроцессор, микроконтроллер, мпс, архитектура эвм. Обобщённая схема эвм. Характеристики мп.

Микропроцессор − функционально законченное программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки данных и управления процессом этой обработки, выполненное в виде одной или нескольких БИС.

Микропроцессорная система (МПС) − цифровое устройство или цифровая система (система обработки данных, контроля и управления), построенная на базе одного или нескольких МП. Программно-аппаратный принцип построения МПС − один из основных принципов их организации. Этот принцип заключается в том, что реализация целевого назначения МПС достигается не только аппаратными средствами, но и с помощью программного обеспечения. Микропроцессорная БИС − интегральная микросхема, выполняющая функцию МП или его части. По существу − это БИС с процессорной организацией, разработанная для построения микропроцессорных систем. Микроконтроллер − однокристальная микроЭВМ с небольшими вычислительными ресурсами и упрощенной системой команд, ориентированная на выполнение процедур логического управления оборудованием (а не на производство вычислений). Одноплатная микроЭВМ − микроЭВМ, выполненная в виде одной печатной платы и предназначенная для встраивания в различную радиоэлектронную аппаратуру. Микропроцессорные средства − МПК БИС, однокристальные и одноплатные микроЭВМ.

2 Характеристики мп. Классификация мп. Этапы развития мп техники

Организация любого МП ориентирована на достижение:

1. универсальности применения,

2. высокой производительности,

3. технологичности.

1. Универсальность (возможность разнообразного применения) МП определяется их широтой функциональных возможностей и обеспечивается:

• программным управлением, позволяющим производить программную настройку МП на выполнение определенных функций;

• гибкой системой команд и разнообразием способов адресации;

• магистрально-модульным принципом построения;

• специальными аппаратно-логическими средствами: регистровая память, виртуальная память, многоуровневая система прерываний, прямой доступ к памяти и т.п.

• 2 Производительность МП достигается использованием быстродействующих БИС и СБИС и специальных архитектурных решений, таких как регистровая память, кэш-память, конвейерная обработка, суперскалярная архитектура, предсказание переходов, механизм динамического выполнения команд и т.п.

• 3. Технологичность микропроцессорных средств обеспечивается модульным принципом конструирования, который предполагает реализацию этих средств в виде набора функционально законченных БИС, объединяемых в соответствующие вычислительные устройства, машины и системы

1. По числу кристаллов, образующих МП:

• однокристальные с фиксированной разрядностью и системой команд;

• многокристальные с фиксированной разрядностью и системой команд;

• многокристальные с разрядно-модульной организацией (секционные микропрограммируемые).

• Однокристальные МП получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС или СБИС (на одном кристалле).

• Многокристальный МП получается путем разбиения структуры процессора на функционально законченные части и реализации их в виде отдельных БИС или СБИС (нескольких кристаллов).

• Например, все аппаратные блоки процессора ЭВМ можно распределить между тремя основными функциональными частями: операционной, управляющей и интерфейсной и реализовать МП в виде трех кристаллов.

2. По назначению различают МП :

• универсальные;

• специализированные.

Универсальные МП − МП, в архитектуре набора команд которых заложена алгоритмическая универсальность. Алгоритмическая универсальность означает, что выполняемый МП набор команд позволяет получить преобразование информации в соответствии с любым заданным алгоритмом.

Универсальные МП могут быть применены для решения широкого круга разнообразных задач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемной ориентации решаемых задач.

3. По типу набора команд (по типу архитектуры набора команд) различают МП:

• реализованные на базе архитектуры, называемой компьютером со сложным (полным, расширенным) набором команд (CISC – Complex Instruction Set Computer) − МП с CISC-архитектурой или CISC-микропроцессоры;

• реализованные на базе архитектуры, называемой компьютером с сокращенным набором команд (RISC – Reduced Instruction Set Computer) − МП с RISC-архитектурой или RISC-микропроцессоры.

• Первое поколение (1949-1958). Основным активным элементом ЭВМ первого поколения является электронная лампа. (Остальные элементы: резисторы, конденсаторы, трансформаторы).

  • Характеристики:

    • огромные размеры;

    • малое быстродействие;

    • малая емкость оперативной памяти (ОП);

    • невысокая надежность;

    • недостаточно развитым программным обеспечением (ПО).

• Второе поколение (1959-1963)

• Основной активный элемент ЭВМ II поколения – транзистор.

• Отличительные черты поколения:

1. применение печатного монтажа;

2. дифференциация по применению (специализация);

3. в программном обеспечении (ПО) – появление алгоритмических языков;

4. появление многопрограммных ЭВМ (совместная реализация программ за счет организации параллельной работы основных устройств ЭВМ);

5. применение УВВ на магнитных носителях (магнитные ленты, барабаны, диски).