Изделия встроенного управления (микроконтроллеры)

Встраиваемые управляющие процессоры и контроллеры предназначены для программирования и решения специализированных задач (проблемно-ориентированные микропроцессоры (микроконтроллеры (МК))). Например, устройства для автоматизации учережденческой деятельности: ксероксы, лазерные принтеры, модемы, аппараты факсимильной связи), бытовые электронные приборы (видеомагнитофоны, микроволновые печи, кондицио­неры, телевизоры), а также в системах авиационной и автомобильной электроники, для автоматизации производства (промышленные роботы) и т.д. Все микроконтроллеры по назначению можно разделить на две группы:

- управления событиями (объектами) в реальном времени;

- управления данными для сбора и обработки данных.

К каждому типу МК предъявляются свои требования по различным ха­рактеристикам: точности обрабатываемых данных (разрядности), быстро­действию, емкости памяти программ и данных, количеству и типам пор­тов ввода-вывода, типам периферийных БИС в составе системы и другие. Фирма ведет разработку и производство пяти базовых семейств встраи­ваемых контроллеров:

- 8-разрядные МК первого поколения (семейство MCS-48);

- современные 8-разрядные МК (семейство MCS-51);

- современные 16-раз-ные МК (семейство MCS-96) реального времени;

- современные 16-разрядные МП (80С186);

- 32-разрядные МП (семейства i960, i376).

В каждое семейство входит большое число модификаций МК и МП, от­личающиеся составом технических средств на кристалле или плате кон­троллера, техническими характеристиками и стоимостью.

Большинство МК обеспечивает работу в реальном времени в конкрет­ной области применения для поддержки программ с малыми объемами дан­ных, другие требуют размещения на кристалле или плате дополнительных ОЗУ данных, ПЗУ программ и средств ввода-вывода.

Основные отличительные особенности цп семейства Pentium

Первые процессоры Pentium имели следующие отличительные особенности:

• близкая к суперскалярной архитектура;

• раздельные кэш-памяти команд и данных по 8 Кбайт;

• введение предистории переходов;

• высокопроизводительные операции с ПЗ;

• усовершенствованная 64-разрядная шина данных;

• введение средств обеспечения целостности данных (системы контроля);

• SL-технология со средствами управления энергопотреблением;

• поддержка мультипроцессорности (протокол MESI для доступа к кэш-памяти);

• поддержка различных размеров страниц (4Кб и 4 Мб);

• два конвейера команд (до 10 команд находится одновременно в обработке);

• конвейеризация циклов обращения к шине.

Pentium ММХ

• поддержка мультимедийного набора команд;

• удвоенный объем кэш-памятей команд и данных по 16 Кб;

• улучшенная логика предсказания переходов (вместо двух буферов переходов - 4);

• расширенный конвейер команд (6 стадий конвейеризации вместо 5). Новая стадия получена путем разбиения второй стадии выборки команды и ее дешифрирования с сегментным преобразованием логического адреса на две стадии: выборки и определения формата команды и дешифрирования с сегментным преобразованием логического адреса;

• использована технология ММХ, позволившая расширить систему команд на 57 дополнительных команд мультимедийной обработки;

• введены новые типы данных и циклы шины: упакованные байты (8 в 64-битном пакете или четыре 16-разрядных слова или два 32-разрядных двойных слова или учетверенное слово, которые обрабатываются параллельно благодаря наличию двух конвейеров)

Pentium Pro (P6)

• используется новая конструкция корпуса ЦП, который состоит из двух микросхем, размещенных в одном керамическом корпусе;

• используются новые архитектурные и технологические новшества:

• разнесенная архитектура;

• динамическое выполнение команд;

• двойная независимая шина данных;

• за счет технологии:

• исполнение команд с опережением (суперскалярное);

• переупорядочение команд;

• предсказание переходов;

• новая архитектура кэш-памяти DIP (двойная независимая шина), т.е. внешняя кэш-память связана с процессорным ядром и ОП через разные шины, по которым обмен осуществляется с разной частотой (одна шина на частоте процессора, другая с частотой системы), что увеличивает скорость обмена с ОП в 3 раза;

имеет раздельные внутренние кэш-памяти команд и данных по 8 Кбайт и общую внешнюю кэш-память емкостью 256 или 512 Кбайт

Внутренняя кэш-память данных двухпортовая с возможностью за такт выполнять операцию загрузки и записи.

Буфер адресов перехода на 512 элементов с возможностью подзагрузки команд на основе конвейера и имеет три декодера команд, работающих параллельно.

Внешняя кэш-память располагается на кристалле.

Pentium II (развитие Pentium Pro)

Отличия:

• динамическое исполнение команд;

• ММХ технология;

• двойная независимая шина.

Внешняя кэш-память вынесена с кристалла на материнскую плату.

Увеличена емкость внутренних кэш-памятей команд и данных до 32 Кбайт каждая.

Производительность ниже, чем Pentium Pro, но повышена надежность ЦП.

Новые разработки ведутся в направлении:

• разработки нового интерфейса Slot 2, обеспечивающего работу до четырех процессоров в системе;

• повышение тактовой частоты до 100 Мгц;

• повышение тактовой частоты работы внешней кэш-памяти до частоты процессора.