Терминология курса
Для изучения микропроцессорной техники, литературы по этому вопросу необходимо познакомиться с терминологией, встречающейся в различных источниках. В настоящем разделе приводятся только наиболее общие термины. Другие понятия будут расшифрованы в соответствующих разделах.
Микропроцессор (МП) - программно управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессами этой обработки, и выполненное в виде одной (или нескольких) ИС с высокой степенью интеграции электронных компонентов.
Микропроцессорный комплект (МПК) - совокупность МП и других ИС, совместимых по конструкторско-технологическому исполнению и предназначенных для совместного применения при конструировании МП, микро-ЭВМ, и других управляющих систем.
Микропроцессорная система (МПС) - управляющая, информационная или иная специализированная цифровая система, построенная на базе МП или микро-ЭВМ, включающая в себя средства связи с объектом управления или с пользователем.
Аппаратные средства МПС - МП средства и схемы сопряжения с обслуживаемым объектом, имеющие некоторую конструктивную базу и соединенные согласно определенной принципиальной схеме.
Программные средства МПС - последовательность команд, программа или совокупность программ, размещенных на средствах носителях информации и реализующие требуемый алгоритм ее функционирования.
Однокристальная микро-ЭВМ (ОЭВМ) - МПС, реализованная на одном кристалле, и выполняющая основные функции управления и сопряжения с объектом.
Классификация и основные параметры МП
Сложность классификации МП средств связана с тем, что с одной стороны МП - это функциональное вычислительное устройство, а с другой стороны - это БИС. Поэтому для МП важны такие параметры БИС, как:
тип корпуса БИС,
количество источников питания,
требования к синхронизации,
мощность рассеяния,
температурный диапазон,
быстродействие,
уровни сигналов,
возможность наращивания,
нагрузочная способность и т.д.
Как функциональное устройство МП характеризуется следующими параметрами:
формат обрабатываемых данных,
количество, тип и гибкость системы команд,
методы адресации данных,
число внутренних регистров,
средства прерываний,
построение системы ввода-вывода и т.д.
Как и обычное устройство управления МП можно разделить на три части: операционную (в ней осуществляется преобразование данных), управляющую (осуществляет управление обработкой данных по программе) и интерфейсная (осуществляет связь МП с внешними устройствами). Первые две части характеризуются разрядностью, системой команд, системой прерываний и т.д., третья часть - разрядностью, возможностью подключения других частей системы и т.д.
Конструктивно все три части могут присутствовать в одном кристалле БИС, тогда этот МП называют однокристальным МП: или каждый кристалл МПС выполняет свою функцию - тогда МП называют многокристальным . Ряд МП допускают наращивание до необходимой разрядности, причем отдельно можно наращивать все три части МП. Тогда эти МП называют многокристальными секционированными, где каждая секция обрабатывает свою область разрядов данных. На рис. 0.1 условно показаны эти типы МП.
а) б) в)
УП- управляющая часть, ОП - операционная часть, ИП - интерфейсная часть
Рис. 0.1.
Поэтому по числу БИС в МПК МП классифицируются:
-однокристальные,
многокристальные,
многокристальные секционированные.
По назначению:
- универсальные - могут быть использованы для широкого круга задач, причем их эффективность слабо зависит от типа решаемой задачи,
- специализированные - они ориентированы на выполнение определенных функций, что позволяет существенно повысить эффективность при решении определенного класса задач. В частности, это специальные математические процессоры, процессоры обработки видеоданных и т.д. Производительность этих процессоров очень высока, но только для узкого круга решаемых задач.
По виду обрабатываемых данных:
- цифровые,
- аналоговые (МП - цифровые устройства, но на их входах и выходах стоят соответственно аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи).
По виду временной синхронизации:
- синхронные - МП, в которых начало и конец каждой операции задаются устройством управления и не зависят от вида команд и величины операндов,
- асинхронные МП - начало последующей операции определяется по фактическому окончанию предыдущей операции.
По организаций МПС:
- одномагистральная МПС - все устройства системы имеют один интерфейс и подключены к единой магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов,
- многомагистральная МПС - устройства группами подключаются к своей информационной магистрали, по которым можно осуществить одновременную передачу данных, адресов и управляющих сигналов.
По виду системы команд:
- МП с жестким набором команд - каждая команда такого МП не может быть разделена на более простые операции. Система команд такого МП не может быть изменена программным способом,
- МП с микропрограммированием - система команд такого МП может быть модифицирована за счет изменения последовательности микропрограмм. из которых состоит каждая команда такого МП. Мировая промышленность выпускает в настоящее время большое число МПК. Каждый из них предназначен для определенного применения, имеет свои особенности. Основной вопрос при применении МП средств - выбор определенного МПК. Как видно из предыдущего изложения, параметров МПК много, поэтому в табл. 0.1 указаны основные МПК, выпускаемые отечественной промышленностью, и некоторые особо важные их параметры.
Таблица 0.1
Обозначение серии
|
Наименование ЦПЭ
|
Технология
|
Разрядность, бит
|
Тактовая частота, МГц
|
Напряжения питания, В
|
Потребляемая мощность, мВт
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
К580
|
КР580ВМ80А
|
nМОП
|
8
|
2,5
|
-5,+5,+12
|
700
|
К584
|
К584ВМ1
|
И2Л
|
4п
|
0,5
|
+5
|
750
|
К588
|
К588ВС1
|
КМОП
|
16п
|
0,8
|
+5
|
1,0
|
К589
|
К589ИК02
|
ТТЛШ
|
2п
|
10,0
|
+5
|
850
|
К1800
|
К1800ВС1
|
ЭСЛ
|
4п
|
36,0
|
-5,2;-2
|
400
|
К1801
|
К1801ВМ1
|
nМОП
|
16
|
5,0
|
+5
|
600
|
К1802
К1804
|
КР1802ВС1
|
ТТЛШ
|
8п
|
8,0
|
+5
|
800
|
Примечание: при обозначении разрядности символ "n" обозначает возможность кратного наращивания разрядности (секционированные процессоры).
Как видно из табл. 0.1, технология изготовления БИС определяет многие параметры МПК: быстродействие, потребляемую мощность, плотность компоновки на кристалле, напряжения питания и т.п. В таблице указаны универсальные МП.
Как уже упоминалось во Введении, те МП, которые приведены в табл.0.1, уже давно не имеют никаких перспектив по использованию в современной радиоэлектронике. Вместо МП сейчас используются только микроконтроллеры (МК), как называются иначе однокристальные микро-ЭВМ. Ниже приведен краткий обзор современных МК.
|
