Виды микропроцессорных систем
Микропроцессорная система — это вычислительный комплекс или микро электронно-вычислительная машина, построенная на основе больших и/или сверхбольших интегральных схем.
В состав микропроцессорного комплекта могут входить микропроцессорные и интегральные схемы различного схемотехнического типа, в том случае, если они являются совместимыми по конструкции, архитектуре и электрическим параметрам.
Микропроцессорные системы различают по:
- Архитектуре.
- Области применения.
- Конструктивному исполнению.
Архитектура микропроцессорной системы описывается тремя составляющими: принцип функционирования; набор инструкций и машинных команд; структурная организация, состав и характеристики системы. Архитектура микропроцессорных систем реализует три основных принципа. Первый принцип — принцип магистрально-модульной структуры, второй — принцип хранимых в памяти программ, третий — принцип адресного обращения между устройствами системы.
Одной из самых важных характеристики микропроцессорной системы является количество центральных процессоров. По данному признаку выделяют однопроцессорные и многопроцессорные системы, вычислительные комплексы, микро электронно-вычислительные машины, микроконтроллеры.
Микроконтроллер — это однокристальный компьютер, который используется для управления электронными устройствами.
Микроконтроллер на одном кристалле сочетает функции периферийных устройств и процессора, содержит оперативное запоминающее устройство и/или постоянное запоминающее устройство.
Этапы проектирования микропроцессорной системы
Микропроцессорные системы могут отличаться объемом программных средств, параметрами надежности и т.п. Процесс проектирования микропроцессорной системы подразумевает решение вопросов об организации памяти, особенностях взаимодействия между процессорами, организации процесса обмена устройств с окружающей средой, согласовании функционирования устройств (которые имеют различную скорость работы). Процесс проектирования микропроцессорной системы индивидуален для каждого случая. В зависимости от технического задания и имеющихся ресурсов процесс проектирования микропроцессорной системы может состоять из следующих этапов:
- Формализация требований к системе.
- Разработка архитектурных и структурных систем.
- Разработка и изготовление программного обеспечения и аппаратных средств системы.
- Приемосдаточные мероприятия и комплексная отладка.
На первом этапе проектирования формализуется техническое задание, перечисляются необходимые функции системы, составляются внешние спецификации, а также излагаются основные замыслы разработчиков в виде официальной документации. На втором этапе должны быть определены основные функции и возможности программных средств и отдельных устройств, подбираются микропроцессорные наборы, на базе которых будет реализовываться система, а также определяются временные характеристики отдельных программ и устройств и взаимодействия между программными и аппаратными средствами.
На третьем этапе, после определения функций, которые реализуются аппаратурой и программным обеспечением. Исполнители начинают разработку и изготовление опытного образца и программных средств. Данные процессы состоят из разработки и изготовления прототипа, структурных и функциональных схем, а также автономно отладки. Разработка программного обеспечения включает в себя написание исходных программ, автономной отладки и трансляции исходных программ в объектные.
На этапе комплексной отладки используются статистическое и детерминированное тестирование, в результате которого микропроцессорная система проверяется при условии изменения исходных переменных в соответствии с законами функционирования источников информации. Существует всего пять основных приемов, использующихся при комплексной отладки микропроцессорной системы. Первый способ подразумевает остановку в работе системы при возникновении определенного события. Суть второго способа заключается в временно согласовании программ. При использовании третьего способа осуществляется отслеживание поведения системы в реальном времени. Четвертый способ заключается в изменении содержимого памяти или регистров системы. Пятый способ основан на пошаговом поведении микропроцессорной системы.
Процесс комплексной отладки системы заканчивается приемосдаточными испытаниями, которые показывают соответствие готовой спроектированной системы условиям и требованиям технического задания. Средствами комплексной отладки могут быть логические анализаторы, а также оценочные, отладочные комплексы.
