
- •Эвм и вычислительные системы».
- •Часть I.
- •Лекция №1 общие сведения о микропроцессорах и микропроцессорных системах.
- •Предисловие
- •1.1 . Основные определения и классификация микропроцессорных систем.
- •1.2. Однокристальные мп.
- •1.2.1 Краткий исторический обзор развития.
- •Лекция №2 обзор микропроцессоров фирм клонмейкеров. Современный уровень развития однокристальных микропроцессоров.
- •2.1. Микропроцессоры-клоны.
- •2.2. Современные универсальные однокристальные микропроцессоры.
- •Процессоры Pentium II.
- •2.2.1. Процессоры фирмы amd
- •2.2.2.ПроцессорыфирмыCyrix.
- •2.2.3. Сравнительный анализ мп различных семейств.
- •2.2.4. Перспективы развития.
- •2.3. Программируемые микроконтроллеры.
- •Лекция №3 обзор микропроцессоров с микропрограммным управлением и микропроцессоров с сокращенным набором команд.
- •3.1. Мп с микропрограммным управлением.
- •3.2. Мп с сокращенным набором команд.
- •3.2.1. Risc-процессоры: предпосылки создания.
- •3.2.2. Принципы risc
- •3.2.3. Особенности risc-процессоров.
- •3.2.4. Представители группы risc-процессоров.
- •3.2.5. Цифровые процессоры обработки сигналов.
- •Лекция №4 представление информации в мпс.
- •4.1. Способы кодирования информации в мпс.
- •4.2 Двоичный формат.
- •4.3. Двоично-десятичная система кодирования.
- •4.4. Шестнадцатиричная система счисления.
- •4.4. Формат с плавающей точкой.
- •4.5. Кодирование команд.
- •Лекция №5 архитектура мп и мпс.
- •5.1. Понятие организации и архитектуры мп и мпс.
- •5.2 Обобщенная функциональная схема мп.
- •5.2.1 Устройство управления на основе аппаратной реализации.
- •5.2.2. Программируемая логическая матрица.
- •Лекция №6 архитектура мп и мпс.(продолжение)
- •6.1. Функциональная схема однокристального мп.
- •6.2 Структура адресного пространства мпс.
- •6.3 Взгляд программиста на адресное пространство.
- •6.4 Понятие стека.
- •Лекция №7 способы адресации
- •7.1 Основные определения.
- •7.2 Однокомпонентные способы адресации.
- •7.2.1 Прямой способ адресации.
- •7.2.3 Способы адресации с автомодификацией.
- •7.3 Многокомпонентные способы адресации.
- •Лекция №8 основы проограммирования на языке ассемблера для мп i8086.
- •8.1. Формат команд на языке встроенного ассемблера.
- •8.2. Архитектура мп i8086.
- •8.2.1 Сегментация памяти мп i8086.
- •8.2.2 Структура мп i8086.
- •8.2.3 Устройство шинного интерфейса.
- •8.2.4 Операционное устройство(оу).
- •8.3 Основные команды языка Ассемблер для мп i8086.
- •8.3.1 Команды пересылки данных.
- •Лекция №9 основы проограммирования на языке ассемблера для мп i8086. (продолжение).
- •9.1. Арифметические команды.
- •9.2. Логические команды.
- •9.3. Команды передачи управления.
- •9.4. Команды управления мп.
- •Лекция №10 запоминающие устройства.
- •10.1 Основные характеристики полупроводниковых запоминающих устройств.
- •10.2 Способы организации бис зу.
- •10.3 Классификация полупроводниковых зу.
- •10.3.1. Статические озу (Static Random Access Memory).
- •10.3.2. Озу динамического типа (Dynamic Random Access Memory dram).
- •10.3.4. Кмоп - озу.
- •Лекция №11 запоминающие устройства. (продолжение)
- •11.1. Постоянные зу. (Read Only Memory - rom).
- •11.2. Flash-память.
- •11.3. Корпуса модулей зу.
- •11.4. Наращивание объема и разрядности памяти, построенной на полупроводниковых зу.
- •Лекция № 12 организация магистралей мпс.
- •12.1 Типы магистралей мпс.
- •12.2 Циклы обращения к магистрали.
- •12.3 Примеры архитектур системных магистралей современных мпс.
- •Лекция №13 методы расширения адресного пространства мпс.
- •13.1 Предварительные замечания.
- •13.2 Метод окна.
- •13.3 Метод базовых регистров.
- •13.4 Метод банков.
- •13.5 Метод виртуальной памяти.
- •Лекция №14 система прерываний.
- •14.1 Понятие системы прерываний, классификация систем прерываний.
- •14.2. Организация радиальной системы прерываний.
- •14.3. Расширение радиальной системы прерываний методом поллинга.
- •14.4. Организация векторной системы прерываний.
- •Лекция №15 организация связи мпс с переферийными устройствами.
- •15.1. Классификация способов обмена информацией в мпс.
- •Прямой ввод/ вывод
- •15.3 Условный ввод-вывод.
- •15.4. Режим прямого доступа к памяти.
- •Лекция №16 интерфейсы мпс.
- •16.1. Принципы организации и классификация интерфейсов.
- •16.2. Элементная база интерфейсов.
- •16.3. Средства параллельного ввода/вывода.
- •Лекция №17 расширитель интерфейса для ibm-совместимых пк. Программируемый интервальный таймер.
- •17.1. Расширитель интерфейса рс на основе ппа кр580вв55.
- •17.2 Программируемый интервальный таймер.
- •17.3. Модуль преобразования цифрового кода в шим-сигнал на базе пит.
- •Лекция №18 интерфейсы последовательной связи.
- •18.1. Общая характеристика последовательной связи.
- •18.2. Асинхронные последовательные интерфейсы.
- •18.3. Бис для организации последовательного интерфейса.
- •18.4. Модем.
- •18.5. Стандарты физической связи. Стандарт rs -232- c.
2.2.3. Сравнительный анализ мп различных семейств.
Сравнительный анализ производительности перчисленных выше МП позволяет сделать следующий достаточно интересный вывод: никакого существенного разрыва в производительности процессоров Pentium III, Pentium II и Celeron нет. Самый быстрый Pentium III (500 МГц) опережает самый медленный Celeron (300 МГц с кэшем, без кэша уже не выпускаются) по производительности примерно в полтора раза, различие же в цене . в 10 раз. Самый быстрый Pentium III (500 МГЦ) быстрее процессоров Celeron 400-466 МГц на 5-20% при разнице в цене в несколько раз. То есть реальное разделение процессоров Intel на сегменты происходит прежде всего по уровню цен, а не по уровню производительности. Процессоры К6-2 и К6-Ш для всех случаев, кроме чисто офисных приложений, из-за слабой производительности по операциям с плавающей точкой уступают даже процессорам Celeron. Так что процессоры Celeron вполне заслуженно претендуют на большую часть рынка.
2.2.4. Перспективы развития.
Дальнейшее развитие технологии производства микропроцессоров будет идти в направлении увеличения плотности транзисторов на кристалле, роста числа слоев металлизации и повышения тактовой частоты, наряду с уменьшением напряжения питания и удельной (на один транзистор) потребляемой электрической и выделяемой тепловой энергии.
Технологический предел линейных размеров транзисторов на кристалле, обусловленный физическими ограничениями, составляет около 0, 05 мкм. С каждым поколением линейные размеры элементов уменьшаются в 0, 7 раза и к 2001 г. достигнут 0,1 мкм. Тактовая частота будет составлять 750-1000 МГц.
Возрастают сроки изготовления микропроцессоров. Так процессор Pentium производится за шесть месяцев, а более новый Pentium Pro - за девять.
В перспективных планах корпорация Intel предусматривает переход на 0,18 микронную технологию производства процессоров. На кристалле будет размещено 40 миллионов транзисторов. При тактовой частоте процессора 900 МГц ожидаемая производительность составит 2400 миллионов операций в секунду.
2.3. Программируемые микроконтроллеры.
Универсальность и большие возможности МП с программным управлением создали благоприятные условия для построения компактных и дешевых МПС различного назначения от ПК до управляющей ЭВМ.
Особую группу МПС образуют системы с хранимым в постоянной памяти прикладным программным обеспечением. Такие системы, встраиваемые в аппаратуру потребителя и предназначенные для управления ею в реальном масштабе времени, называются программируемыми микроконтроллерами (МК).
Интерес к организации МК и принципу их использования особенно возрос в конце 70-х годов с появлением однокристальных приборов данной группы.
В 78-79 годах фирмой Intel разработано получившее широкое распространение семейство 8-ми разрядных однокристальных микроконтроллеров с программным управлением iМСS-48, базовым представителем которого является прибор 8048. Отечественными аналогами однокристальных микроконтроллеров 1-ого поколения являются микро-ЭВМ серии 1816 (ВЕ35, ВЕ48 и т.д.).
К следующему поколению микроконтроллеров, обладающих расширенными функциональными возможностями относится микроконтроллер iМСS_51, предложенный фирмой Intel в 1981 году. Отечественным аналогом является БИС К1816ВЕ51.
Основными характеристиками однокристального МК ВЕ51 являются: 8-разрядный центральный процессор; управляющее постоянное запоминающее устройство команд емкостью 8 кБ; внутреннее оперативное запоминающее устройство данных - 256 бит; четыре параллельных 8-разрядных порта для ввода-вывода данных; канал последовательного ввода-вывода; два 16-разрядных таймера счетчика; двухуровневая система прерывания.
Все эти средства размещены непосредственно на одном кристалле.
Современным представителем однокристальных микроконтроллеров являются МК семейства MCS-96,196,296. По сравнению с перечисленными выше МК они обладают следующими достоинствами:
- расширенной разрядной сеткой, позволяющей выполнять операции с данными в форматах .байт. (8 бит) и .слово. (16 бит), а некоторые операции и в формате .двойное слово.(32 бит);
- расширенной системой команд, содержащей операции умножения и деления для чисел со знаком и без знака при разных форматах и некоторые другие сложные операции;
- многообразием расположенных на кристалле периферийных устройств, позволяющих разрабатывать малогабаритные и надежные устройства с минимальным числом дополнительных микросхем;
- наличием большого числа программных и программно-аппаратных средств поддержки разработки аппаратуры на базе микроконтроллеров данного семейства.
Серия MCS-196,296 . имеет уникальную регистр/регистровую архитектуру, эффективную систему команд и широкую гамму встроенных периферийных устройств. Отличительной особенностью MCS-296, представленного в 1996г., является наличие на кристалле микроконтроллера сопроцессора для цифровой обработки сигналов.