Глава 1. Микропроцессор (мп), микропроцессорная система (мпс), основные понятия
1.1 Определение микропроцессора, классификация мп
Микропроцессор (МП) – цифровая интегральная схема, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций, обработки информации под управлением программы, выполненная по технологии БИС или СБИС.
Впервые микропроцессоры появились в 70-е годы 20 века в США, причем именно для решения задач управления, и разрядность их составляла 4 бита.
Микропроцессорная система — это система, предназначенная для решения вычислительных задач, задач управления, измерения, контроля, диагностики, основным устройством обработки информации в которой является МП.
В минимальный состав микропроцессорной системы должны входить:
арифметическо - логическое устройство (АЛУ);
устройство управления;
память;
устройство ввода/вывода информации.
Мультимикропроцессорная (или многопроцессорная) система — система, которая образуется объединением некоторого количества универсальных или специализированных МП, благодаря чему обеспечивается параллельная обработка информации и распределенное управление.
Микропроцессоры классифицируют по таким признакам: функциональное назначение; количество БИС; разрядность; тип архитектуры.
Классификация МП:
По функциональному назначению (рис. 1.1):
универсальные (с фиксированной разрядностью и неизменной системой команд);
общего назначения;
специализированные, которые, в свою очередь, подразделяются на:
- микроконтроллеры (8-, 16- и 32-разрядные МК). В микроконтроллерах, в отличие от МП, присутствует память программ, значительно превышающая память данных;
- цифровые процессоры сигналов (DSP, сигнальные процессоры), которые могут оперировать данными с фиксированной точкой (16, 24 разряда) или данными с плавающей точкой (32 разряда).
Рис.1.1 Классификация современных микропроцессоров
по функциональному признаку
По количеству БИС, необходимых для реализации микропроцессора:
- однокристальные;
- секционированные (с наращиваемой разрядностью и системой команд, разрабатываемой для эффективного решения определенного круга задач).
По разрядности (определяется разрядностью шины данных):
4-разрядные;
8-разрядные;
16-разрядные;
32-разрядные;
64-разрядные.
По типу архитектуры:
принстонская или фон Неймана;
гарвардская.
1.2 Микропроцессорный комплект (мпк)
Микропроцессорный комплект (МПК) – это набор интегральных схем, изготовленных на одном технологическом уровне, совместимых по электрическим, информационным и конструктивным параметрам, входящих в состав одной серии и предназначенных для создания микропроцессорных систем.
В типичный состав МПК входят:
- БИС микропроцессора (один или несколько корпусов интегральных схем);
- БИС сопроцессоров;
- БИС оперативных запоминающих устройств (ОЗУ);
- БИС интерфейсов или контроллеров внешних устройств;
- служебные БИС (тактовый генератор, регистры, шинные формирователи, контроллеры шин, арбитры шин).
БИС постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) в состав микропроцессорного комплекта могут входить не всегда.
Разные БИС микропроцессорного комплекта могут выполняться по разным технологиям, например, если последние разработки микропроцессоров реализуются на основе КМОП (CMOS) технологии, то шинные формирователи, которые работают на линии системной магистрали и должны обеспечивать крутые фронты, могут иметь технологию ТТЛШ.