Классификация мп-ров.
МП характеризуется большим числом параметров и качеств, так как с одной стороны они являются функционально сложными программно управляемыми устройствами ЭВМ, а с другой стороны, интегральные схемы с высокой степенью интеграции электронных элементов.
Поэтому для МП является важным тип корпуса, количество источников питания, требования к синхронизации, мощность рассеяния, температурный диапазон, возможность расширения разрядности, цикл выполнения команд, уровни сигнала (1 или 9), помехоустойчивость, нагрузочная способность, надежность, долговечность и т. д.
МП как функциональное устройство ЭВМ обеспечивает эффективное автоматическое выполнение операций обработки числовой информации в соответствии с заданным алгоритмом.
Почти во всех современных МП-х используется сложная система команд их ядра, состоящие из наборов универсальных команд, реализующихся в ЦП.
Специальные части набора команд реализуется вспомогательными или периферийными устройствами.
При описании МП-ров как функциональных устройств, необходимо характеризовать формат обрабатываемых данных и команд, кол-во и тип команд, методы адресации, число регистров общего назначения (РОН), возможности адресации стеков.
Для сопоставления МП-ров существуют множество классификационных признаков:
По числу БИС в МП-ном комплекте:
- однокристальные (ОМП)
- многокристальные (ММП)
- многокристальные секционные МП (МСМП)
Для обоснования данной классификации необходимо распределить все аппаратурные блоки МП между 3мя основными функциональными частями:
- управляющей
- операционной
- интерфейсной
Сложность управляющей и операционной частей МП-ра определяется их системой команд, разрядностью, требованиями к системе прерываний.
Сложность интерфейсной части определяется разрядностью и возможностью подключения других устройств.
Однокристальные МП получаются при реализации всех аппаратных средств в виде одной БИС или СБИС.
По мере возрастания степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса, параметры однокристальных МП-ров улучшаются.
Однако, возможности однокристальных МП-ров ограничены аппаратурными ресурсами кристалла и корпуса.
Поэтому широко применяются многокристальные и многокристальные секционные МП.
Для получения ММП необходимо провести разбиение логической структуры МП-ра на функционально законченные части и реализовать их в виде БИС или СБИС.
Функциональная законченность БИС МП-ра означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автоматически.
БИС УП. – выполняет функции выборки, декодирования и вычисления адресов, операндов и команд.
БИС ОП – служит для обработки данных.
БИС УП – позволяет подключать внешние устройства и память к МП-ру, а также выполняет функцию прямого доступа к памяти.
Выбираемые из памяти команды, выполняются каждой частью МП-ра автономно, т.е. в данном случае работает режим одновременной работы всех БИС МП, что позволяет увеличить производительность МП.
МСМП получается путем разбиения логической структуры МП-ра вертикальными плоскостями на секции.
МП-ная секция – это БИС, предназначенная для обработки несколько разрядных данных или выполнения определенных управляющих операций.
Секционность БИС МП-ра определяет возможность наращивания разрядности обрабатываемых данных или усложнения устройства управления МП-ра при одновременном включении большого числа БИС.
2) По виду технологий изготовления
- р – МОП
- п – МОП
- к – МОП
р – МОП технология – самая простая технология, но не обеспечивает высокого быстродействия и в настоящее время устарела.
п – МОП – более сложная технология, которая обеспечивает высокое быстродействие МП-ра, но не обеспечивает низкое энергопотребление.
Самая сложная к-МОП – технология, которая обеспечивает низкое энергопотребление при достаточно высоком быстродействии. В настоящее время доминирует.
3) по назначению
- универсальные МП, (для выполнения широкого круга задач).
- специализированные МП (микроконтроллеры, ориентированные на выполнение сложной последовательности логических операций; математические МП – для повышения производительности при выполнении арифметических операций).
С помощью специализированных МП можно эффективно решать задачи параллельной обработки данных, особенностью их является простота управления и компактность аппаратурных средств.
4) По виду обрабатываемых выходных сигналов
- цифровые МП
- аналоговые МП
АМП – выполняет функции аналоговой схемы, производит генерацию колебаний, модуляцию, фильтрацию, кодирование и декодирование сигналов, заменяя сложные схемы, состоящие из операционных усилителей, катушек индуктивности, конденсаторов.
Особенностью АМП является способность к переработке большого объема численных данных, т.е. к выполнению операций сложения и умножения с большой скоростью.
5) По характеру временной организации работы:
- синхронные (начало и конец выполнения операций которых, задается УУ. В этом случае время выполнения операции не зависит от вида выполняемых команд и величин операндов. Все процессы в МП синхронизированы сигналами тактового генератора).
- асинхронные (позволяют начало выполнения каждой следующей операции определять по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции. Все процессы в МП протекают асинхронно, без участия тактового генератора).
6) По организации структуры МП-ных систем:
- одномагистральные микроЭВМ (все устройства имеют одинаковый интерфейс и подключены к единой информационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов).
- многомагистральные микроЭВМ (все устройства подключаются группами к своей информационной магистрали, что позволяет осуществлять одновременно передачу информационных сигналов по нескольким магистралям).
7) По количеству выполняемых команд:
- однопрограммные
- многопрограммные МП (выполняются несколько программ одновременно).
8) По ширине шины данных
- 8-разрядные (для простых МП-ных систем).
- 16-разрядные (для построения микроЭВМ).
- 32 разрядные (для построения ЭВМ высокой производительности).
- секционные МП (для построения МП-ной системы с произвольной шириной шины данных).