October 18 2017 12:24:58
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Первое поколение микропроцессоров
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Развитие вычислительной техники и полупроводниковой технологии в середине прошлого столетия закономерно привели к созданию микропроцессора. Была подробно разработана теория программно управляемых автоматов и создан класс миниЭВМ на полупроводниковых приборах. Когда уровень интеграции достиг значений (более миллиона транзисторов на кристалле), позволивших разместить на чипе основную часть элементов вычислительной системы аналогичной миниЭВМ, появился микропроцессор. Гибкая структура преобразователя была получена за счет управления взаимодействием фиксированных аппаратных средств, расположенных на кристалле, с помощью последова-тельности внешних сигналов (команд управления) на каждом шаге обработки данных.

Первое поколение микропроцессоров имело структуру во многом повторяющую структуру процессоров: арифметическое логическое устройство (АЛУ) с регистровой памятью и устройство управления, объединенные общей магистралью для передачи данных, команд и сигналов управления. Для получения микрокомпьютера приведенный состав необходимо дополнить устройствами ввода – вывода, памятью достаточного быстродействия и емкости, а также организовать шины/магистрали для передачи данных.

Последующее совершенствование микропроцессоров охватывало как элементную базу, так и архитектуру (структуру, системы адресации и команд). Созданный в 1993 году микропроцессор Intel PENTIUM содержит на чипе 3 миллиона транзисторов, выполненных по технологии 0,35 мкм. Повышение быстродействие и увеличение нагрузочной способности обеспечивалось за счет применения  логических Би - КМОП вентилей с биполярным транзистором на выходе. Трехслойная металлизация позволила оптимизировать топологию межсоединений и увеличить быстродействие за счет уменьшения значений нагрузочных емкостей. Использованные аппаратные средства  совместно с архитектурными нововведениями (суперскалярная архитектура, предсказание правильного адреса перехода, наличие высокопроизводительного блока вычислений с плавающей запятой) позволили получить тактовую частоту 60-200 МГц при работе с 32-х разрядными числами.

Дальнейшие усовершенствования были направлены на создание широкой номенклатуры микропроцессоров с различными параметрами (повышение тактовой частоты, увеличение разрядности, оптимизация системы команд). Изменялось также и внешнее оформление микропроцессоров. Например, планарно-ленточный корпус (TCP – Tape Carrier Package) занимает на две трети меньшее пространство, чем стандартный SPGA корпус, что делает его незаменимым в мобильных и промышленных компьютерах.

Появились микропроцессоры, разработанные для применения в определенных приборах. По назначению различают универсальные и специализированные микропроцес-соры, обладающие существенно отличающимися характеристиками и параметрами.

Универсальные микропроцессоры предназначены для решения широкого круга весьма разнообразных задач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемной специфики решаемых задач.

Специализированные микропроцессоры обладают проблемной ориентацией на ускоренное выполнение определенных функций, позволяющей резко увеличить эффективную производительность при решении задач определенного класса. Среди специализированных МП можно выделить математические процессоры, предназначенные для быстрого выполнения арифметических операций; микроконтроллеры, обеспечивающие сбор данных и управление в реальном масштабе времени, МП для обработки данных (сигнальные микропроцессоры).

Свойства современных микропроцессорных вычислительных систем зависят от совокупности взаимосвязанных аппаратных и программных средств, образующих понятие архитектуры, которое определяет состав, назначение, логическую организацию и порядок взаимодействия всех функциональных средств. Для удобства выбора струк­туры вычислительной системы принято классифицировать их по назначению и особен­ностям применения (рис.8.1).

img363

Рис. 8.1. Классификация микропроцессорных систем.

По условиям эксплуатации выделяют офисные вычислительные средства (предназначены для работы в непроизводственных условиях) и промышленные системы (предназначены для непосредственного управления производственными и технологическими процессами), способные работать в условиях запыленности, больших перепадов температуры, вибрации и воздействия других факторов. В них обеспечена повышенная механическая прочность и стойкость к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, защита от электромагнитных помех.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.02 секунд 2,255,354 уникальных посетителей