- •2. Классификация микропроцессорных систем (по назначению, по разрядности, по способу управления, по конструктивно-технологическим признакам);
- •3. Применение микропроцессорных систем (по выбору студента);
- •4. Архитектура микропроцессорных систем;
- •Организация подсистемы обработки информации;
- •Структура простейшей обрабатывающей части мп и порядок её функционирования (на примере выполнения команды пересылки);
- •Организация управления процессом обработки информации. Жёсткое и микропрограммное управление;
- •Принстонская архитектура микропроцессорных систем (машина Фон-Неймана);
- •Гарвардская архитектура микропроцессорных систем;
- •Блочная структура микропроцессорной системы, её достоинства и недостатки;
- •Шинная структура микропроцессорной системы, её достоинства и недостатки;
- •Структура памяти микропроцессорных систем; ???
- •Характеристики систем полупроводниковой памяти;
- •Цикл чтения из микросхем озу и его временная диаграмма;
- •Цикл записи в микросхему озу и его временная диаграмма;
- •Микросхемы озу статического типа;
- •Типы статической памяти
- •Асинхронная статическая память
- •Синхронная статическая память
- •Конвейерная статическая память
- •Микросхемы озу динамического типа и её регенерация;
- •Схемная реализация системы памяти;
- •Страничная организация памяти;
Принстонская архитектура микропроцессорных систем (машина Фон-Неймана);
Вар 1.
Основные преимущества Фон-Неймоновской архитектуры:
– простота аппаратной реализации
– универсальность исполнения команд
Отличие архитектуры Фон Неймана заключается в принципиальной возможности работы над управляющими программами точно так же как над данными. Это позволяет производит загрузку и выгрузку управляющих программ в произвольное место памяти процессора, которая в этой структуре не разделяется на память программ и память данных. Любой участок памяти может служить как памятью программ, так и памятью данных. Причём в разные моменты времени одна и та же область памяти может использоваться и как память программ и как память данных. Для того, чтобы программа могла работать в произвольной области памяти, её необходимо модернизировать перед загрузкой, то есть работать с нею как с обычными данными. Эта особенность архитектуры позволяет наиболее гибко управлять работой микропроцессорной системы, но создаёт принципиальную возможность искажения управляющей программы, что понижает надёжность работы аппаратуры. Эта архитектура используется в универсальных компьютерах и в некоторых видах микроконтроллеров.
В настоящее время используются обе архитектуры памяти: Гарвардская в несложных восьми - разрядных контроллерах, Фон-Неймоновская в универсальных 16- разрядных и выше.
Вар 2.
Фон Нейман впервые предложил в 40-х годах XX века концепцию хранимой программы, основные принципы которой заключаются в следующем:
Двоичное кодирование: вся информация (как команды, так и данные) кодируется двоичными цифрами 0 и 1, поскольку двоичное кодирование по теории информации близко к оптимальному, а кроме того, легче реализовать элементы с двумя устойчивыми состояниями (магнитные сердечники, триггеры).
Программное управление: команды программы, так же как и данные, хранятся в памяти машины; хранимая программа позволяет выполнять команды в естественном порядке следования либо осуществлять произвольный переход от одной команды к другой.
Однородность памяти: Вид хранимой информации (команды или данные непосредственно в памяти) неразличим, а зависит от последующего использования; команды могут обрабатываться так же, как и числовые данные (модификация команд – сейчас не поощряется), либо порождать в процессе обработки другие команды (трансляция – широко применяется).
Адресность: в команде указываются не сами данные, а адреса их размещения в памяти.
Основные особенности первых машин, построенных по изложенным принципам и называемых сейчас машинами фон неймановского типа, состоят в следующем:
-наличие единого вычислительного устройства, включающего один процессор, память и некоторые внешние устройства;
-использование линейной структуры адресации памяти со словами фиксированной длины;
-централизованный принцип управления выполнением программы по последовательному алгоритму;
-низкий уровень машинных команд, позволяющих выполнять только элементарные операции.