Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Микролроззессоры с млкропрограннамл упровлшшя работают под управлением определенной последовательности микрокоманд. Это уникальный тип микропроцессоров, позволяющих легко перестраиваться с одной программы на другую. Микропроцессоры могут выполняться в виде одной большой интегралыюй схемы и носят название однокристальные микропроцессоры. Если микропроцессоры выполнены по принципу секционирования, позволяющего расширение разрядности и увеличение ЗУ, то говорят о секционнровании микропроцессора, В агом случае формируется микропроцессорный комплект интегральных схем. То есть жикролродесгорш,ш комплект ялшесральчьт схем представляет собой конструктивно и электрически совместимые интегральные схемы.
Он позволяет сформировать как отцельные микропроцессоры, так н служат основой создания микро-ЭВМ и других вычислительных устройств с заданными техническими характеристиками. Микропроцессорный комплект может быть функционально расширен за счет других совместимых типов ИС ЗУ, интерфейсными ИС, контроллерами и т. л. 11.2. Мировой рынок микропроцессоров Первый микропроцессор родился на фирме !иге!. получивший название 3008. Это было начало семидесятых годов прошлого сголегия.
Затем появился !пге!-8080, йзге!-3085 и Часть П. Микроэлектроника 440 Таблица 11.1 Число Тактовая частота, Объем внутренней кэш-памяти Модель, начало выпуска транзисторов мрц до 40 пет 1386, октябрь 1985 г. 275 тыс ) до 100 8 Кбайт - — команды 8 Кбайт — данные 1,2 млп 1486, апрель 1989 г. 3,1 млн. Реп!нянь март !993 г.
до 200, 8 Кбайз — команды 8 Кбайт — данные !лепбвпз Рго, ноябрь 1995 г. 8 Кбайт — команды 8 Кбай г — данные до 200 5,5 млн Репйот ММХ, ~ 4,5 млн январь 1997 г. до 233 ~8 Кбайт — колганды 1 8 Кбайт в данные Г (Хеоп, лпонь 1998 г.) до 450 16 Кбайт — команды 16 Кбайт — ланпме ВЮьь — Ь Ф ло 750 Се!стоп, апрель 1998 г (ле~лл(вш П!, февраль 1999 г. (Хеоп, март 1999 г.) 8,5 млн.
до 1000 16 Кбайт — данные (до 700) Реп!полл 4, поябрь 2000 г. (Гоягсг, 2001 г.) ло !500 256 Кбайт — обшнй 42 лллн. 12 К вЂ” микрокомал!ль (до 2000) 8 Кбайт — данные 1ервые молели процессоров Реп!шт выполняли только поочсредную обработку !тань!ь ных о ИРинципу "одна команла-- одни ланпые" (818О, Яп81е (пя!гцсгюп — Яп81е Ра!а). ' созданием микропроцессора Репйнт ММХ был Реализован принцип групповой обр" отки "одна команда — много ланных" (8)м(3, Япй!е 1пгнгцсйоп — Мврйр(е Оага). )п!е1-8086, Именно (п!е1-8086 стал основой персональных компьютеров на платформе!ВМ РС, распространенных во всем мире.
С выходом!ВМ РС произошла техническая револкл ггия не только в средствах вычислительной техники, но и во всех отраслях, перечислять ~вторые займет много времени. Фирма !и!е) и ее микропроцессоры в течение многих ле.„ были основой, на которых создавались новые ллодели (ВМ РС, и не только персональны компьютеры этой фирмы. До конца прошлого века фирмы, специализирующиеся на вы. пуске микропроцессоров, могли создавать только дешевые клопы микропроцессоров )п!е), такие как 1пге) 286.
1п!е! 386. Фирма !п!е( в основу своих микропроцсссоров положила архитектуру 1А-32 (!и!е( Агой( !есшге-32) с системой команд Х86, которая на долгие годы была промышленным аппара том для всех 32-разрядных микропроцессоров (от !п!е) 386). В табл. 11.! приведены характеристики процессоров фирмы (п!е) с архитектурой !А-32, ! !. Микропроцессоры и компьютеры В 1999 году фирмы АМО (Айчапсеб М|сто Оегйсез) и Супх приступили к выпуску собственного оригинального процессора К7 Л!Ыоп, который полдерживал систему команд Х86. Однако эти процессоры не были обременены грузом генети <вских проблем архитектуры!А-32 и успешно конкурировали с продукцией фирмы |п!е| по цене, тактовой частоте и производительности. В 2000 году фирма!и!е! выпустила процессор Реп!|цш |В (ядро Соррегш|пс, кэш-память объемом 2 Мбайт), а фирма АМ0 воспроизвела процессор Л!Ыоп на основе ТЬцпоетЬ~гб с кэш-памятью (.-2256 Кбайт.
Этн процессоры работали на частоте 1,3 ГГц. Однако продукция фирмы АМ0 бьша дешевле. В этом же 2000 году фирма 1п!е| представила процессор Репццш 4 с принципиачьно новым ядром ь(е!Ьцгз! (пакетно-сетевая), ориентированным на эффективную работу с интернет-приложениями. В Реп!щт |У используется гиперконвейерная технология выполнения, позволяющая одновременно выполнять 20 команд, находящихся на различных шалиях их реализации. На кристалле процессора Репйщп 4 располагается 42 млн транзисторов, выполненных по КМОП-технологии с топологическими нормами 0,18 мкм Кристаллы работают на частоте 1,5 ГГц н размещаются в 423 выводных корпусах чипа РРОА (Р|азйс Рш Опд Аггау).
В перспективе планируется переход на 0,13 мкм технологию с использованием шестислойиой системы медных соединений. Это позволит обеспечить работу микропроцессора на тактовой частоте 3 и ц. Микропроцессор Репйцш 4 прелназначен для работы с ОЗУ типа ЕАЫВВВ (й0йАМ) с частотой системной шины 400 МГц. Это дорогая память. В это же время процессоры фирмы АМ0 А|Ыоп работаот с ОЗУ типа 01Ж КОКАМ на скоростях до 266 МГц и поэтому гораздо дешевле. Для улучшения своих позиций на рьшке фирма |п!е! снизила цены вдвое н тем самым атаковала фирму АМ0, на что АМ0 ответила разработкой нового процессора с ядром Ра|опппо, работающим на частоте 1,533 ГГц. Одновременно АМ0 выпустила процессор Оцтоп, который по цене начал теснить Се|стоп.
В последние годы появилась тайваньская компания У|А, которая уже поглотила фирму Супх и выпустила микропроцсссор У!А Супх 1П (Зашце1) по 0,15 мкм технологии. Тактовая частота этого процессора составляет 733 МГц, и он имеет 128 Кбайт кэш-памяти первого уровня и 64 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Отличительными особенностями этого процессора являются рекордно низкое энергопотребление (5 Вт) и низкая цена. 11.3. Микропроцессорные системы Микропроцессоры и устройства на его основе в современной микроэлектронике являются наиболее значимыми и распространенными изделиями.
Однако применение микропроцессора без системной поддержки ряда других устройств употребляется весьма ограничено. Микропроцессор, прежде всего, нуждается в расширении оперативной постоянной памяти. Оперативное ЗУ и запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) используется с микропроцессорами для хранения системных переменных н в качестве рабочей области поля оперативной памяти. ОЗУ в операционной системе требуется для размещения управляющей программы в целях организации стека для временного хранения 44в Часть!Л Микроэлектроника данных.
Часть ОЗУ предназначена для оперативного хранения неболыцих программ данных. При использовании растрового дисплея часть ОЗУ применяется для экраннои памяти. Постоя>шое запоминающие устройство Г13У в микропроцессорных системах использует. ся для хранения управляющих программ, операционных систелз и интерпретаторов язы. ков программирования высокого уровня. Поэтол1у применяются различные типы ПЗУ. программируемые ПЗУ с плавкими перемычками и масочные Г13У, стираемые ПЗУ, ре. программируемые ПЗУ.
Микрокоитлрсилер представляет собой микропроцессорную систелзу, предназначеннун, для управления, которая выполнена на основе одной или нескольких микропроцессорны~ БИС и способна к программированию. другими словами, если к микропроцессору добавить ОЗУ и ПЗУ, можно сформировать микроконтроллер, Для микроконтроллеров характерны лшлая потребляемая мощность, расширенные воз- можности работы с памятью, низкая стоимость.
Большинство современных микроконтроллеров имеют ИБС-ядро (Кеоцсег) (пв1гцсйоп Бе( Сошрцгег, ядро с сокращеннылг набором команд) и соответствуют промышленному стан- дарту производительностью 5 млн операций в секунду. В основе К!БС-архитектуры лежат четыре основополагающих принципа: 0 любая операция выполняется за один такт; С) система команд содержит минимальное число инструкций одинаковой длины; операция обработки данных реализуются в форл1ате "регистр — регистр"; 13 результаты формируются со скоростью одно слово за такт. Если в системные шины встроить интерфейс, генератор сигналов, дисплей и блок пита- ния, то можно говорить о микро-ЭВМ.
МикрглЭВЛг' представляет собой конструктивно завершенное вычислительное устройство, реализованное на бате микропроцессорного комплекта СБИС и оформленное в виде авто- номного устройства с источником питания, интерфейсом, устройством отображения ин- формации и комплектом програл1много обеспечения. Микро-ЭВМ получили название персональных компьютеров (Г!К) и широко распростра наны во всех сферах человеческой деятельности. На рис. 11.2 представлена структурная схема (архитектура) микро-ЭВМ, сформированная на базе микропроцессоров и микропроцессорного комплекта БИС. На базе микропроцессоров создаются мультипроцессорные системы, в которых испол' зуются более одного микропроцессора и которые предназначены для обработки инфор мацни, атом числе и для параллельной обработки, Указанное архитектурное решение вычислительной машины повторяет классическу"э енв фон-неймановскую систему, в которой исповедуется принцип последовательного оома информацией между процессором и памятью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
