Встраиваемые микро-ЭВМ входят составным элементом в промышленные и транспортные системы, технические устройства и аппараты, бытовые приборы. Они способствуют существенному повышению их эффективности функционирования, улучшению технико-экономических и эксплуатационных характеристик.
В области мобильных и малогабаритных аппаратов традиционно применяются специализированные процессоры, такие как RISC-системы с архитектурой ARM, энергопотребление которых находится на уровне 3 Вт.
Промышленные компьютеры используются как автономные человеко-машинные интерфейсы (Human Machine Interface, HMI) и промышленные терминалы в приложениях с жесткими условиями эксплуатации. К ним предъявляются серьезные требования по защите поверхности и герметичности корпуса
Обобщенная структура ЭВМ и основные направления ее развития
Основные составные части:
- обрабатывающая подсистемы;
- подсистема памяти;
- подсистема ввода-вывода;
- подсистема управления и обслуживания.
Развитие обрабатывающей подсистемы идет по пути разделения функций и повышения специализации составляющих ее устройств. Создаются средства, которые осуществляют функции управления системой, освобождая от этих функций средства обработки. Такое распределение функций сокращает эффективное время обработки информации и повышает производительность ЭВМ. В то же время средства управления, как и средства обработки, становятся более специализированными.
Операционные устройства обрабатывающей подсистемы, кроме традиционных средств скалярной (суперскалярной) и логической обработки стали включать средства векторной обработки. При этом время выполнения операций можно резко сократить за счет увеличения частоты работы операционных устройств.
В устройствах скалярной обработки появляются операционные блоки, оптимизированные на эффективное выполнение отдельных операций, разрядность обрабатываемых слов возрастает.
Подсистема памяти имеет иерархическую структуру:
- сверхоперативный уровень (локальная память процессора, кэш-память первого и второго уровня);
- оперативный уровень (оперативная память, дисковый кэш);
- внешний уровень (внешние ЗУ на дисках, лентах и т.д.).
Эффективные методы повышения производительности ЭВМ: увеличение количества регистров общего назначения процессора, использование многоуровневой кэш-памяти, увеличение объема и пропускной способности оперативной памяти, буферизация передачи информации между ОП и внешней памятью.
Подсистема ввода-вывода. В состав входит набор специализированных устройств, между которыми распределены функции ввода-вывода, что позволяет свести к минимуму потери производительности системы при операциях ввода-вывода.
Основные направления развития: совершенствование системных контроллеров и контроллеров ввода-вывода, увеличение частоты и пропускной способности интерфейсов, совершенствование шинной архитектуры.
Подсистема управления и обслуживания - совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для обеспечения максимальной производительности, заданной надежности, ремонтопригодности, удобства настройки и эксплуатации. Обеспечивает проблемную ориентацию и заданное время наработки на отказ, подготовку и накопление статистических сведений о загрузке и прохождении вычислительного процесса, выполняет функции «интеллектуального» интерфейса с различными категориями обслуживающего персонала, осуществляет инициализацию, тестирование и отладку. Позволяет поднять на качественно новый уровень эксплуатацию современных ЭВМ.
Типы данных IA-32
Основными типами данных являются: байт, слово, двойное слово, квадрослово и 128-разрядное слово. Каждый тип данных может начинаться с любого адреса. На базе основных типов данных строятся все остальные типы, распознаваемые командами процессора.
Целочисленные данные - Четыре формата данных (байт, слово, двойное слово, квадрослово) с фиксированной точкой могут быть как со знаком, так и без знака. Под знак отводится старший бит формата данных. Представление таких данных и выполнение операций в арифметико-логическом устройстве производится в дополнительном коде.
Данные в формате с плавающей точкой - включает три поля: Знак , Порядок и Мантисса. Поле мантиссы содержит значащие биты числа, а поле порядка содержит степень 2 и определяет масштабирующий множитель для мантиссы. Поддерживаются блоком обработки чисел с плавающей точкой.