Минобрнауки РФ

Федеральное ГОСУДАРСТВЕННОЕ бюджетное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Кафедра Кибернетических систем

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По курсу: «Микропроцессорные системы автоматизации и управления»

для студентов очного и заочного обучения специальности 220201–

«Управление и информатика в технических системах», бакалавриата 220200 – «Автоматизация и управление»

Тюмень 2012

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

Составитель: д.т.н., профессор Кузяков О.Н.

Рецензент:

© Федеральное бюджетное государственное образовательное

учреждение высшего

профессионального образования

«Тюменский государственный

нефтегазовый университет», 2012

Введение

Микропроцессорная техника сейчас все активнее входит в нашу жизнь, постепенно замещая и вытесняя традиционную цифровую технику “ на жесткой логике”. Универсальность, гибкость, простота проектирования аппаратуры, практически неограниченные возможности по усложнению алгоритмов обработки информации – все это обещает микропроцессорной технике большое будущее. На долю традиционной техники остаются только узлы и устройства, требующие максимального быстродействия, а также устройства с простейшими алгоритмами обработки информации. Обычная цифровая техника сегодня применяется для увеличения возможностей микропроцессорных систем, для их сопряжения с внешними устройствами, для увеличения их возможностей, то есть играет вспомогательную роль. Поэтому традиционную цифровую технику в самом недалеком будущем ждет участь аналоговой техники, область применения которой в свое время сильно сузилась с появлением цифровой.

Микропроцессоры и микроконтроллеры совершенствуются невероятно быстро, их быстродействие исчисляется сотнями миллионов операций в секунду, а тактовая частота ядра составляет единицы ГГц.

Они являются главными компонентами современных компьютерных устройств, активно внедряются в повседневный быт: используются в программируемых стиральных машинах, средствах связи, автомобилях, электронных игрушках и т.д.

Таким образом, этапы развития средств вычислительной техники в последнее время определяются поколениями развития микропроцессоров.

1. Микропроцессоры

Электронная система – это электронный узел, блок или комплекс, состоящий из отдельных компонентов.

Задача – это набор функций, выполнение которых требуется от электронной системы.

Микропроцессор служит главным элементом для обработки и управления.

Гибкость – это способность системы подстраиваться под различные задачи.

Интерфейс – это связь двух и более устройств. В техническом смысле это совокупность трёх основных компонентов:

1. физической линии связи;

2. аппаратного обеспечения;

3. программного обеспечения.

Избыточность – это показатель степени соответствия возможностей системы решаемой задаче.

Выделяют различные принципы построения систем и устройств в зависимости от используемых шин (различные архитектуры):

1. Пристонская (Фон-неймановская) – имеется общая шина, к которой подключаются три основных блока: процессор, память, устройства ввода/вывода.

2. Гарвардская – предполагает разделение шины команд и шины данных. В данном случае повышается быстродействие системы.