Мікропроцесори та еом Лекція № 2

1 Загальний огляд типів і особливостей мікроконтролерів (ОЕОМ). Сімейства МК і виробники.

2.Будова (структура, архітектура) однокристальних мікроЕОМ.

3.Архітектура сімейства МК MCS-51.

4. (Ознайомлення з PIC, AVR)

Універсальні мікропроцесори орієнтовані на використання в різних обчислювальних, інформаційних та керуючих системах, в яких вимагається обробка великих обсягів інформації (наприклад, для цифрової обробки зображень, управління базами даних, візуалізації даних оператора).

Універсальні мікропроцесори не є самодостатніми пристроями, і для побудови обчислювальної системи вимагають підключення ряду додаткових мікросхем (пам'ять, контролери, порти). Тому зазвичай для конкретного універсального МП розроблений т.зв. мікропроцесорний комплект, який містить різні буферні елементи і контролери, функціонально і електрично сумісні з цією моделлю МП (chipset).

Однокристальні мікроконтролери (МК, ОЕОМ) являє собою мікропроцесорну комп’ютерну систему, реалізовану в одному кристалі. Типова архітектура МК включає в себе власне процесор, генератор тактовим імпульсів (ГТВ), блоки пам'яті (ОЗУ і ПЗУ), порти вводу-виводу, таймери, контролер переривань. Функціональні можливості цих блоків нижче, ніж у відповідних спеціалізованих ВІС з МПК. Основними перевагами МК є конструктивна і схемотехнічна єдність всіх блоків, загальний електричний інтерфейс, зручність програмної установки режимів роботи всіх підсистем. Завдяки цьому мікроконтролери є популярним засобом для побудови вбудованих цифрових керуючих систем.

МК для задач логічного управління - логічні процесори - мають спеціальні апаратні розширення (пам'ять з бітової адресацією, порти з індивідуальною настройкою кожній лінії) і розширений набір команд логічної обробки даних.

Поняття структури (архітектури) процесорного ядра МК

Поняття архітектури мікропроцесора визначає його складові частини, а також зв’язки та взаємодію між ними. Архітектура містить:

• структурну схему самого МП;

• програмну модель МП (опис регістрів);

• опис організації процедур введення/виведення.

• інформацію про організацію пам’яті програм і даних (єдність пам’яті та способи її адресації);

2 типи структур ЦП і МК: 1 - фоннейманівська, 2 – гарвардська

З погляду системи команд і способів адресації операндів МП реалізують 1 із 2 принципи побудови процесорів:

• процесори з CISC-архітектурою, які реалізують так звану повну систему команд (Complicated Instruction Set Computer);

• процесори з RISC-архітектурою, що реалізують скорочену систему команд (Reduced Instruction Set Computer).

а) б)

Рис. 6.1 –Типи архітектури: а – фоннейманівська, б - гарвардська

1. Технічні характеристики мікропроцесорів

Властивості мікропроцесорів описуються багатьма характеристиками:

Основними характеристиками, які визначають продуктивність процесорного ядра МК є:

1. Алгоритмічні:

• Розрядність (4; 8; 16; 32) - довжина інформаційного слова, що може бути одночасно оброблена мікропроцесором. Вона може бути фіксованою або нарощуваною (у багатокристальних мікропроцесорів).

• Тактова частота. Швидкодія. У довідниках найбільш часто її характеризують тривалістю виконання однієї операції.

• набір регістрів для обміну (збереження, оперування з) даними;

• система команд процесора;

• способи адресації операндів у просторі пам'яті;

• ємність пам'яті.

• Принцип управління: програмне управління з «жорсткою логікою», мікропрограмне управління («зашита» в пам'ять логіка керування).

• організація процесів виборки і виконання команди.