«Товарознавство»

1.8.Мікропроцесори

1.8.1Загальна характеристика пристроїв

Зрозвитком технології і схемотехніки цифрових інтег ральних схем з’явилася можливість створювати складні при строї обробки цифрової інформації у вигляді компактних мікросхем. Однак збільшення складності реалізованого алго ритму обробки, як правило, звужує область його застосуван ня. Усунути протиріччя між складністю ВІС і її універсальн істю вдалося за рахунок програмування виконуваних мікросхемою функцій. У програмованих ВІС споживач може шляхом подачі визначених командних сигналів задати один із можливих режимів роботи. Яскравим представником про грамованих ВІС є мікропроцесор.

Мікропроцесор – це пристрій, виконаний у виді однієї або

декількох великих інтегральних схем ВІС. Таким чином, мікроп роцесор представляє собою напівпровідниковий прилад, що складається з однієї або декількох програмно керованих ВІС і виконує функції автоматичної обробки цифрової інформації. Його мініатюрні габаритні розміри і незначна маса, мале спо живання енергії відкрили можливість для введення мікропро цесора безпосередньо в електронну схему вимірювального при ладу, засобів управління й інших пристроїв. Мікропроцесор набагато дешевший, більш економічний і надійний у роботі, чим звичайний процесор, побудований із набору інтегральних схем малого і середнього рівнів інтеграції.

Так як мікропроцесор представляє собою універсальну ВІС із програмованою логікою роботи, то він замінив багато типів інтегральних схем із жорсткою, фіксованою логікою. Зміна про грами надає можливість вирішити за допомогою мікропроцесо ра безліч різноманітних завдань.

Необхідно підкреслити, що мікропроцесор розрахований на спільну роботу із запам’ятовуючими пристроями і пристроями введення виводу інформації.

50

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

1.8.2. Класифікація мікропроцесорів.

Залежно від функціональних можливостей мікропроцесо ри поділяють на універсальні та спеціалізовані.

Під універсальним мікропроцесором (інакше мікропроцесо ром загального призначення) розуміють мікропроцесор, якому властиві всі особливості центрального процесора. Такі мікроп роцесори є основою мікро ЕОМ, використовуються для вирі шення широкого кола завдань у системах управління, вимірю вальних приладах, діагностичних пристроях та ін.

Спеціалізований мікропроцесор розрахований на вузьке зас тосування, вирішення конкретного завдання й оптимізований за визначеним параметром.

Мікропроцесорний комплект або набір – це сукупність спец іально розроблених окремих мікропроцесорних та інших інтег ральних схем, які сумісні за своїми конструктивно технологіч ними даними, тобто можуть бути зібрані в єдине ціле. Вони призначені для спільної роботи в мікро ЕОМ, мікропроцесор них системах, мікроконтролерах та ін. Зазвичай до комплекту входять ВІС; мікропроцесора, пам’яті, вводу виведення інфор мації, мікропрограмного управління та ін.

Мікропроцесорна система – це зібрана в єдине ціле су купність взаємодіючих ВІС мікропроцесорного комплекту – модулів (іноді доповнена ВІС з інших комплектів), організова на в працюючу систему, тобто обчислювальна або управляюча система з мікропроцесором у якості вузла обробки інформації. Система, у якій використовуються два або більше мікропроце сорів, називається мультимікропроцесорною системою.

Крім розглянутих понять мікропроцесора, мікропроцесор ного комплекту і мікропроцесорної системи наведемо ще виз начення мікро ЕОМ і мікроконтролера.

На практиці нерідко застосовують функціональний блок, що містить мікропроцесорний комплект і оформлений конст руктивно у виді плати. Він може виконувати роль мікро ЕОМ, що вбудовується у вимірювальний прилад або іншу апаратуру (без джерела живлення, корпусу, пульта управління, перифер

51

«Товарознавство»

ійних вузлів), але не здатної працювати як самостійний, авто номний пристрій. Такий блок, що виконує функції управління, називають мікроконтролером. Іноді для скорочення його нази вають просто контролером.

Класифікуючи мікропроцесорні ВІС за складом функціональ них блоків і їх внутрішньої організації, можна виділити три гру пи: однокристальні МП, багатокристальні МП на секційних мікропроцесорних комплектах ВІС і однокристальні мікроЕОМ.

Однокристальні МП відрізняються фіксованою структурною розрядністю і системою команд. Для них характерні послідов на організація обчислювального процесу, послідовний обмін інформацією із загальною інформаційною магістраллю, що з’єднує всі внутрішні блоки МП. Розроблювач обчислювальних пристроїв на однокристальних МП складає програми на основі фіксованої системи команд конкретного МП і не має можли вості змінити її.

Таблиця 1.23.

Приклад функціонального набору мікропроцесорного комплекту БІС із фіксованою системою команд

52

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

У даний час застосовуються тільки однокристальні МП, на їх основі з удосконаленням технологій мікроелектроніки збільшувалася розрядність команд і швидкодія МП із перших МП на 8 розрядів до 64 розрядів і швидкості процесора з 1 мГц до 1 гГц.

1.8.3. Основні технічні характеристики мікропроцесорів

Властивості мікропроцесорів можуть бути описані багатьма характеристиками. До основних з них, якими користуються при порівнянні і виборі мікропроцесорів, можна віднести:

1.Вид мікропроцесора (універсальний або спеціалізований, однокристальний або багатокристальний).

2.Технологія виготовлення: р канальна МОП (р МОП),

п канальна МОП (п@МОП), комплементарна МОП (МОП), кремній на сапфірі, біполярна ТЛ, ТТЛ із діодами Шотки (ТТЛДШ), інжекційної інтегральної логіки (І2Л), еміттерно зв’я заної логіки.

3.Розрядність (4; 8; 16; 32) – довжина інформаційного сло ва, що може бути одночасно оброблена мікропроцесором. Вона може бути фіксованою або нарощуваною (у багатокристальних мікропроцесорів).

4.Ємність пам’яті.

5.Принцип управління: програмне управління з «жорсткою

логікою», мікропрограмне управління (збережена в пам’яті ло гіка).

6.Швидкодія. У довідниках найбільш часто її характеризу ють тривалістю виконання однієї операції.

7.Потужність споживання.

8.Живлячі напруги (число рівнів, номінали),

9.Конструктивні дані: габаритні розміри корпусу, число

виводів.

10. Умови експлуатації (інтервал робочих температур, відносна допустима вологість повітря, вібраційні навантажен ня та ін.).

53

«Товарознавство»

11.Надійність.

12.Вартість.

Максимальна ємність пам’яті сучасних МП складає декіль ка сотень Мбайт.

Потужність розсіювання є параметром, що залежить від тех нології виконання МП, ступеня інтеграції елементів на кристалі та топології схеми. Даний параметр впливає на тепловий режим експлуатації й у підсумку на надійність МП.

Повна мікропроцесорна система, що включає мікропроце сор, пам’ять, порти введення виведення, називається мікроком п’ютером або мікро@ЕОМ.

Прикладом застосування мікропроцесорів у приладобуду ванні служить виконаний на базі мікропроцесора цифровий вольтметр. Зовнішніми пристроями введення цього приладу є аналого цифровий перетворювач і селекторні перемикачі діапа зонів і функцій; зовнішнім пристроєм виводу служить цифро вий індикатор. Базова мікро ЕОМ залишається при цьому не змінною незалежно від того, чи застосовується вона у калькуляторі чи у вольтметрі.

Контрольні питання

1.Що відноситься до електронних комплектувальних ви робів?

2.Наведіть класифікацію електронних комплектувальних виробів.

3.Визначте призначення резисторів, умови постачання та наведіть їх класифікацію та основні електричні параметри.

4.Визначте поняття, види, призначення, основні парамет ри електронних конденсаторів.

5.Наведіть приклади маркірування конденсаторів.

6.Визначте види та призначення електронних та електрон но променевих приладів.

7.Назвіть параметри та розкрийте принципи позначення електронно променевих трубок.

54

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

8.Наведіть класифікацію та визначте призначення іонних приладів.

9.Наведіть класифікацію та призначення напівпровіднико вих приладів.

10.Визначте, що таке діоди, наведіть їх класифікацію та по значення.

11.Визначте, що таке транзистори, наведіть класифікацію та позначення транзисторів.

12.Визначте, що таке тиристори. Назвіть характеристику та позначення тиристорів.

13.Визначте, що таке інтегральні мікросхеми, їх позначен ня і функціональна класифікація.

14.Визначте, що таке мікропроцесор. Назвіть класифікацію та основні технічні характеристики мікропроцесорів.

55