1.Принципы организации классической эвм и определение микропроцессорной системы

1.1.Принципы организации эвм Дж. Фон-Неймана

Широко известная концепция построения ЭВМ предложена профессором Принстонского института Джоном фон-Нейманом в 1946г. в работе «Предварительное обсуждение логического конструирования электронно-вычислительного устройства».

Основные принципы организации ЭВМ, сформулированные Дж. фон Нейманом, следующие /2,3/:

• структура ЭВМ: классическая ЭВМ состоит из следующих основных блоков – процессора, памяти и устройства ввода-вывода;

• принцип программного управления: ЭВМ выполняет вычисления под управлением про­граммы, состоящей из набора команд, исполняемых автоматически друг за другом в определенной последовательности;

• принцип хранимой в памяти программы: команды программы представляются в числовой форме и хранятся в том же блоке памяти, что и данные, поэтому имеется возможность выполнять над кодами команд программы арифметические и логические операции такие же, как и над кодами данных;

• принцип двоичного кодирования: для представления кодов команд и данных с целесообразно использовать двоичную систему счисления, технически реализуемую более просто, чем другие системы счисления;

• принцип условного перехода, благодаря которому число команд в программе во много раз меньше, чем число выполняемых машинных команд, что позволяет существенно увеличить эффективность работы программиста;

• принцип иерархичности памяти, на основе которого в ЭВМ можно создавать быстродействующую недорогую память большого объема, причем память реализуется как многоуровневая, например, оперативная память и внешняя память;

• принцип адресуемости оперативной памяти, в соответствии с которым оперативная память должна состоять из пронумерованных ячеек, каждая из которых доступна программе в любой мо­мент времени по ее двоичному адресу или по присвоенному ей имени.

Принципы организации ЭВМ, предложенные фон Дж. фон-Нейманом, были в дальнейшем развиты Н. Винером, российскими учеными академиками. С. А. Лебедевым, В.М. Глушковым и нашли свое воплощение в первых ЭВМ – ENIAC, UNIAC, МЭСМ, созданных уже в конце 40-х – начале 50-х годов.

Эти принципы, разработанные для ЭВМ первых поколений, были реализованы в последующих поколениях ЭВМ, выполненных на базе микропроцессоров - микропроцессорных вычислительных и управляющих системах различного применения – от офисного компьютера до встраиваемых в объект микроконтроллеров.

1.2.Определение микропроцессора и микропроцессорной системы

В 1971 г. фирмой INTEL (США) была выпущена качественно новая интегральная схема – микропроцессор (МП). Первый МП i4004 был 4 – разрядным, за ним на рынок поступили более совершенные МП, среди которых следует выделить 8 – ми разрядный МП i8080, который благодаря удачной архитектуре и удобной системе команд стал своего рода стандартом для разработок 8 – разрядных МП. Этот МП стал прототипом для создания первого отечественного МП КР580ВМ80А /4,5/, принципы работы, структурная организация и программирование которого в дальнейшем будут рассматриваться в качестве примеров при описании работы 8 – разрядных микропроцессоров.

Микропроцессор – универсальное программно – управляемое устройство, предназначенное для цифровой обработки информации и управления процессом этой обработки, выполненное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Для изготовления микропроцессорной системы кроме МП необходимо использовать ряд других БИС, которые образуют микропроцессорную серию или комплект.

Микропроцессорный комплект или серия – совокупность микропроцессорных и других БИС, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению, электрическим параметрам, благодаря чему обеспечивается возможность их совместного функционирования.

На базе МП изготавливают микропроцессорные системы (МС) – устройства для цифровой обработки информации, содержащие один или несколько МП, устройства памяти для хранения программ и данных, устройства ввода – вывода информации, объединенные системной шиной.

К микропроцессорным системам относятся различные классы устройств. Среди них выделяется персональные компьютеры – универсальные вычислительные устройства, работающие в диалоговом режиме с пользователем. Особую группу представляют программируемые контроллеры – МС, предназначенные для работы в промышленной среде для управления технологическими процессами. Для применения во встраиваемых приложениях удобны микроконтроллеры (МК) и цифровые процессоры сигналов (ЦПС) – функционально завершенные МС, реализованные в одном кристалле – чипе.