Дарис / Дәріс 13
.docДәріс 13. Микропроцессордың құрылымы және оның негізгі топтары. Микроконтроллер құрылымы.
1. Микропроцессор — жүйелік тақтаның ең маңызды құраласы, ол деректерді тікелей өңдейді, атап айтқанда, бөлектелген деректермен арифметикалық және логикалық амалдарды орындайды. Микропроцессор - бір немесе бірнеше үлкен интегралды кестеде орындалған, берілісті өңдейтін бағдарламалық құрылғы; көліктердің автоматты басқару агрегатында қолданылады.
Микропроцессор бір мезгілде қатарынан 8, 16 немесе 32 биттік деректерді өңдей алады. 8 биттік процессор бір мезгілде небары бір бит дерекпен ғана жұмыс істей алады. 16 биттік процессор бір мезгілде 2 байт, ал 32 биттік процессор — 4 байт өңдейді.
Есептеу техникасының дамуы орталық процессорлардың жетілдірілуімен бірге жүзеге асады.Процессорлардың жаңа модульдері тек өнімділіктің өте жоғарылығымен ғана емес,сонымен қатар жаңа мүмкіндіктерімен де ерекшелінеді (жаңа регисторлар, архитектурадағы жаңа компьютерлік жинақтар және жаңа өзгертулер). Процессорлардың жаңа модульдерін жасаушылар қайтарымды сыйымдылық принципіне негізделеді,яғни процессорлардың жаңа моделі қолданыста бар архитектура негізінде жасалады.
Қазіргі кездегі процессорларда кремнийдің өте кішкене кристалында ойып жасалған миллиондаған транзисторлар бар. Оның өлшемі қолдың үлкен саусағының тырнағындай-ақ. Процессордың негізгі сипаттамасы – оның тактілік жиілігі. Тактілік жиілік мегагерцпен және гигагерцпен өлшенеді. 1 мегагерц - процессор секундына 1 миллион операция орындайды деген сөз.
Микропроцессордағы транзисторлардың саны неғұрлым көп болған сайын оның тактілік жиілігі, сәйкесінше оның жылдамдығы да соғұрлым жоғары болады. Мысалға, қазіргі ең танымал процессорлардың бірі Pentium 4 процессорында 42 миллион транзистор орналасады.
Микропроцессор интеграл схеманың тым үлкен түрінде орындалған. Олардың саны бірнеше миллиондарға жетеді. Компьютердің жүйелік плата өнімділігі жоғарыры. Процессордың элемент мөлшер микросы бірнеше микрометрден құрастырылады. Микропроцессор арифметикалық – логикалық және басқару одағымен міндетті. Ол арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуының артынан жауап береді, ал басқару құрылғысы барлық компоненттердің жұмысын және процестердің орындалуын үйлестіреді. Микропроцессор мінездемелерімен частота жиілігі шеберлікті қызмет етеді . Частота жиілік компьютер жұмыс ырғағына сұрау қояды. Компьютер өнімділігі астында қосу үлгісі элементарлық операцияларының санының секундта орыдалуын түсінеді. Процессор жұмыстары ырғақты жиілік тактілердің санын секундта анықтайды . Такті деп біз уақыттардың арасын түсінеміз, соның ішінде екі сандарды қосу үлгісін элементарлық операция немесе шапшаң жадқа процессордан сан жіберуі мүмкіндігін орындайды. Замандас арнайы компьютерлер секундына миллион элементарлық операцияларды орындай алады. Ырғақты жиілікті мегагерцтерде оның мағынасы өлшеу және анықтауға болады (МГц). Секундыға миллион тактіні құрастырады. Процессор шеберлігі машиналы сөз мөлшерін анықтайды, және компьютермен өңделеді. Сөз мөлшері артуымен хабар көлемі, өңделетін процессормен бір тактінің артынан, не тактілердің сан азаюына жүргізеді. Сопроцессор қажеттілердің күрделі операциялардың орындалуына арналған . Сонымен қатар, компьютер көбірек мөлшер сөзбен, және үлкен көлемімен жұмыс істей алады. 32-разрядты процессорлармен замандас компьютерлер жабдықталады. Және сөз шеберлігі артуына тенденция мінездемелі мыналар жанында олардың ішкі жады замандас микропроцессорларға арналған 16,32,64 Мбайт-тан құрастырады және ырғақты жиілік жоғарылауына мүмкіндік болды. Негізгі микропроцессор басқа көптегендерді мамандандырылған компьютерлерде болады.
2. Программаланатың контроллерлер (ПК) құралдар мен электр энергиясын тұтыну каутазын қамтамасыз ету және автоматтык өзгеpic желілері баскару ушің колданылады. Бұл кұрылғылар өздерінің икемділікпен ерекшеленеді және оларды ic жузінде кез келген өрістік процесті автоматтандыруға пайдалануға болады.
XX ғасырдың 70-жылдарының басында арифметикалық нұскаулардын кай ретің есте сактайтын шагың есептеу кұрылгысы — программаланатың калькулятор жасалды. 80-жылдардың басыңда IBM фирмасы дербес компьютер (ДК) ұғымын кенінен колданды, ол арзан, шағын ЭЕМ тобына жатты. Дегенмен дербес комьпютер де, программаланатын калькулятор да тұтастай барлық технологиялық процесің баскаруға арналған ПК түрі болып табылмайды. Тек қана ПК зауыт кұрал-жабдыктарың автоматтандыруға, әcipece, өнеркәсіптік жабдыктармен автоматтык желілерді басқару жүйесің жузеге асыруға үлкен мумкіндік туғызды.
ПК электр желсінен қоректенеді Алайда ол аса қуатты басқару схемасын 380 В, тіпті одан да жоғары кернеумен коректедіре алады. ПК-мен бipre алмалы-салмалы модуль-программатор пайдаланылады. ПК құрамындағы интерфейс кұрылғылары мен міндеттерді өндіру-шығару курылғылары косалқы алмалы-салмалы модуль ретінде болады. Программаланатын контроллерді ЭЕМ-нің бip тypi деп есептеуге болады. Ceбебі ПК-да ЭЕМ тәрізді орталык процессоры (ОП) бар. Шыныңда да программаланатын калькулятор, дербес компьютер және программаланатын контроллер — бәрінің базалық элементі ретінде микропроцессорлык негізінзде тұрғызылған. Әйтсе де, ЭЕМ мен ПК арасында айтарлыктай ерекшеліктер бар. Мысалы, ЭЕМ операция тізбегін үлкен жылдамдықпен орындайды.
ЭЕМ мен ПК арасындағы тағы бip айырмашылыққа атқару программасын басқару және көрсету жатады.