Классификация и основные характеристики микропроцессоров. Универсальные микропроцессоры
Микропроцессор – это программно управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом, выполненное в виде одной или нескольких больших интегральных схем.
Микропроцессор характеризуется большим количеством параметров и свойств, потому что с одной стороны он является функционально сложным вычислительным устройством, а с другой – изделием электронной промышленности. В качестве средства вычислительной техники микропроцессор характеризуется архитектурой, представляющей собой совокупность программно-аппаратных свойств, которые предоставляются пользователю. К таким свойствам относятся форматы и типы обрабатываемых данных, система команд, режимы адресации, распределение и количество регистров, принципы взаимодействия с внешними устройствами и оперативной памятью. По архитектуре микропроцессоры делятся на следующие типы:
- Универсальные микропроцессоры.
- Однокристальные микроконтроллеры.
- Секционированные микропроцессоры.
Универсальные микропроцессоры используются для решения задач цифровой обработки различной информации - от инженерных расчетов до работы с базами данных, которые не связаны жесткими ограничениями на время выполнения задания. Данный класс микропроцессоров является наиболее распространенным. Основными характеристиками универсальных микропроцессоров являются:
- Форматы и виды обрабатываемой информации.
- Система команд, режимы адресации операндов.
- Емкость прямоадресуемой оперативной памяти, которая определяется разрядностью шины адреса.
- Разрядность, которая определяется максимальной разрядностью целочисленных данных, обрабатываемых за один такт, то есть разрядностью арифметико-логического устройства.
- Частота внешней синхронизации. Как правило, для частоты синхронизации указывается ее максимально возможное значение, при котором гарантируется работоспособность схемы. Снижение частоты ниже этого предела может стать причиной отказа в работе схемы. Частота синхронизации в рамках одной архитектуры позволяет сравнивать производительность микропроцессоров.
- Производительность, которая определяется при помощи специальных тестов. В данном случае совокупность тестов подбирается таким образом, чтобы они покрывали характеристики микроархитектуры процессора, которые влияют на производительность.
Универсальные микропроцессоры делятся на CISC-процессоры и RISC-процессоры. В состав первых входит классический набор команд с развитыми режимами адресации операндов. В RISC-процессорах используется уменьшенное количество команд и режимов адресации.
Средства технического интерфейса
Технический интерфейс – это совокупность шин и средств управления процессом обмена в них.
Принятым стандартом определяются количество шин, их функциональное назначение, распределение сигналов в них, параметры сигналов и прочие параметры. Шины могут быть одно- и многоразрядные, одно- и двунаправленные. Когда к шине подключается несколько источников и приемников, между которыми обмен осуществляется в режиме реального времени, то шина называется магистралью. На структурном уровне большинство средств интерфейса прозрачны, а на функциональном и более низких уровнях они исполняют следующие функции:
- Обеспечение согласования источника с шиной.
- Увеличение нагрузочной способности передатчика.
- Согласование с шиной входа приемника.
- Восстановление искаженной формы сигнала.
- Снижение нагрузки от входа приемника на шину.
- Улучшение параметров входа приемника на шину.
- Согласование источников и приемников различных интегральных технологий.
- Обеспечение коммутации источников и приемников к магистрали.
- Отслеживание требуемых временных параметров сигналов в системе интерфейса.
Чтобы организовать технический интерфейс используются преобразователи уровня, усилители-формирователи передатчика, усилители-формирователи приемника, усилители, шинные формирователи, буферные регистры с входными и выходными преобразователями-передатчиками, магистральные передатчики, магистральные коммутаторы и т. п.
