Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Структурная упрощенная схема однокристального микропроцессора

Классификация микропроцессоров

Микропроцессором называется программно-управляемое устройство для обработки цифровой информации и управления процессом обработки, построенное на одной или нескольких БИС.

Для описания микропроцессоров необходимо охарактеризовать формат обрабатываемых данных и команд; количество, тип, гибкость команд; методы адресации данных; число внутренних регистров общего назначения и регистров специального назначения; возможности организации и адресации стека; развитого интерфейса, а также средства построения системы прерываний программ.

По числу БИС в микропроцессорном комплекте различают микропроцессоры однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные.

Микропроцессоры даже самых простых ЭВМ имеют сложную функциональную структуру, содержат большое количество элементов и множество разветвленных связей.

Однокристальные микропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств в виде одной БИС или СБИС. По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются, но так как возможности ограничены аппаратными ресурсами кристалла, поэтому широкое применение получили многокристальные микропроцессоры и многокристальные секционные. В них проведено разбиение логической структуры на функционально-законченные части, реализованные в виде БИС или СБИС (функционально-законченные, то есть могущие работать автономно).

Секционность БИС микропроцессоров определяет “наращивание” разрядности обрабатываемых данных или усложнение устройств управления микропроцессором при “параллельном включении большого числа БИС, служащих для повышения производительности микропроцессоров.

По назначению микропроцессоры делятся на универсальные и специализированные.

Универсальные микропроцессоры — это такие, которые предназначены для решения задач с любым заданным алгоритмом.

Специализированные микропроцессоры предназначены для решения определенного класса задач, а иногда для решения конкретной задачи.

По характеру временной организации работы микропроцессоры делятся на асинхронные и синхронные.

По виду обрабатываемых входных сигналов различают цифровые и аналоговыемикропроцессоры.

Сами микропроцессоры — цифровые, но могут иметь встроенные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Входные аналоговые сигналы передаются в микропроцессор через АЦП в цифровой форме и после обратного преобразования через ЦАП в аналоговой форме поступают на выход.

По количеству выполняемых программ различают одно- и многопрограммные микропроцессоры.

В однопрограммных — переход к выполнению другой программы происходит после завершения текущей.

В много- или мультипрограммных микропроцессорах одновременно выполняются несколько (до нескольких десятков) программ.

 

Логическая структура однокристального микропроцессора

Микропроцессор имеет магистральную внутреннюю структуру. Все его узлы и блоки соединены между собой с помощью информационной магистрали.

 

Структурная упрощенная схема однокристального микропроцессора

 

В состав микропроцессора входят:

ГТИ — генератор тактовых импульсов

УУ — устройство управления

АЛУ — арифметическо-логическое устройство

БВР — блок внутренних регистров

 

Генератор тактовых импульсов задает цикл команды – интервал времени, необходимый для выборки команды из памяти и её исполнения, т.е. задает темп работы компьютера.

Таким образом, ритм работы любой ЭВМ, темп обработки потоков данных и команд определяется частотой синхронизирующих сигналов. В современных микропроцессорах ГТИ непосредственно встроен в микропроцессор.

Вычислительный процесс предварительно представлен для ЭВМ в виде программы - последовательности команд, записанных в порядке выполнения.

Микропроцессор последовательно извлекает команды программы из памяти, расшифровывает их и исполняет. Тип операций определяется кодом операции. В соответствии с этими кодами микропроцессор выполняет арифметические, логические или иные операции над числами, представленными в двоичном коде.

Числа, подвергающиеся операционным преобразованиям, называются операндами.

Операция в микропроцессоре производится над одним или двумя операндами.

Устройство управления обеспечивает выполнение микрооперации в соответствии с кодом команды в следующей последовательности:

1. выборка команды из оперативной памяти;

2. формирование исполнительных адресов операндов по информации, содержащейся в коде команды;

3. выборка операндов из оперативной или кэш-памяти;

4. выполнение действий в арифметическо-логическом устройстве;

5. отсылка результата выполнения операции в оперативную память и кэш-память.

Устройство управления предназначено для автоматического выполнения программы путём принудительной координации всех остальных устройств.

Арифметическо-логическое устройство по своим функциям является операционным блоком, выполняющим микрооперации, обеспечивающим приём из других устройств операндов, их преобразование и выдачу результатов преобразований в другие устройства.

Универсальные АЛУ — это микросхемы, которые включают в себя:

· блок регистров, предназначенных для приема и размещения операндов и результатов операций;

· арифметическо-логический блок для выполнения операций над логическими переменными;

· блок сумматоров для выполнения операций над операндами;

· блок местного управления, в котором формируется сигнал, координирующий взаимодействие всех блоков АЛУ между собой и другими блоками микропроцессора.

Блок внутренних регистров предназначен для промежуточного хранения операндов и результатов операций, играет роль СОЗУ или кэш-памяти, при этом каждый регистр служит в качестве ячейки памяти.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.