Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 58
Текст из файла (страница 58)
ко широким, что построенные на их основе различного рада микропр цессорные системы сбора и обработки информации, управления и ко„. троля технологическими процессами и т.п. стали проникать почти во вс отрасли человеческой деятельности — от научных исследований и произ. водственной сферы до медицины и повседневного быта. Микропроцессо. Ры позволили РазРешить казавшиесЯ Ранее несовместимыми тРебо. вания резкого увеличения скорости обработки информации и объема памяти и столь же резкого снижения размеров, стоимости и знергопот реблення ЭВМ.
Вслед за первыми однокристальными МП было освоено массовое производство нескольких видов микропроцессорных комплек тов и наборов. представляющих собой совокупность микропроцессорных и других ИС, номенклатура и количество которых необходимы и доста точны для построения любого конкретного изделия вычислительной я управляющей техники На их основе были созданы многочисленные персональные ЭВМ ~ПЭВМ), впервые появившиеся на рубеже 80-х годов, а также совершенно новый класс малопотребляющих компактных лашин — микрокомпьютеров, быстродействие которых почти не уступает настольным вариантам, но их размеры н масса таковы, что они вполне помещаются в небольшом чемоданчике.
Эволюция архитектуры микропроцессоров пошла по нескольким различным направлениям, в результате чего появились следующие их классы: простые однокристальные 4- и 8- разрядные контроллеры относительно невысокой производительности для применения в бытовых приборах и небольших подсистемах', быстродействующие секционные комплекты микропроцессорных БИС для создания ЭВМ произвольной разрядности с наращиваемой систе. мой команд: мощные однокристальные 16- и 32- разрядные ССБИС микропроцессоров с фиксированной системой команд для персональных ЭВМ, произ водительность которых приближается к возможностям полупрофессио нальных и миниЭВМ: специализированные процессоры цифровой обработки, предназначен ные для ускоренного выполнения арифметических операций и алгорит мов спектрального анализа сигналов; аналоговые процессоры — устройства с аналоговым входом и выхо дом.
внутри которых вся обработка сигналов ведется в цифровом виде Построенные на основе универсальных и специализированных ми~ ропроцессоров средства вычислительной техники относят к ЭВМ чет вертого поколения. Они представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, отличающиеся высокой надежностью и быстродействием ( десятки миллионов операций в секунду ). До недавнего времени появление каждого следующего поколения ЭВМ в основном связывалось с созданием новой элементной базы.
Отличительной чертой перехода к ЭВМ пятого поколения считается разработка новых конфигураций центральных и специализированных микропроцессоров, а не применение новой элементной базы, поскольку ССБИС микропроцессоров использовались ранее и в составе ЭВМ четвертого поколения. В настоящее время выпускается много модификаций перспективных высокопроизводительных 32-разрядных МП, на основе которых построены некоторые модели микрокомпьютеров, относящиеся по реализованным в них идеям к ЭВМ пятого поколения.
Совершенствование микропроцессоров шло параллельно с развитием микроэлектронной технологии, позволяющей размещать в одном кристалле все большее и большее количество транзисторов. Достигнутое можно проследить на примере семейства МП фирмы "1п1е1", до настоящего времени прочно удерживающей лидирующие позиции в этой области. Это семейство началось с выпущенного впервые в 1971 г.
4-разрядного МП 1п1е1 4004, выполненного на 2300 п-МОП транзисторах и ориентированного на применение в микрокалькуляторах. Значительно более совершенный 8-разрядный МП 1п1е1 8080 (отечественный аналог— МП КР580ВМ80А ) был выпущен в 1974 г. и уже содержал примерно 4500 транзисторов. В 1978 г. на основе высокоплотной п-МОП технологии выпускается 16-разрядный МП 1п1е1 8086 (отечественный аналог— МП КМ1810ВМ86) на 29000 транзисторах. На МП этой серии впервые были построены широко распространенные во всем мире ПЭВМ серии 1ВМ. Наконец, к началу 1986 г.
на основе совместного использования экономичных КМОП-схем и отличающихся более высоким быстродействием и-МОП схем был создан перспективный 32-разрядный МП 1п1е1 80386, содержащий до 275000 транзисторов. В этой связи также отметим разработанный фирмой "Неи~1ей РасКапГ 32-разрядный МП Росии, выполненный на 450000 транзисторах на МОП-кристалле.
Такая высокая степень интеграции была достигнута путем существенного снижения (до 1,5 мкм по ширине и 1 мкм для интервалов между соседними областями) размеров транзисторов. Одновременно производительность МЛ выросла более, чем на три порядка. В 1989 г. фирма "1п1е1" сообщила оразработке еще более совершенного МП 14860Х. Одним из важнейших событий 1991 года вполне можно считать появление нового МП 1486БХ, производительность которого примерно на 40;0 превышала показатели лучших образцов МП 1п1е! 313 80386 РХ/БХ.
С начала 90-х годов 32-разрядные МП стали широко использоваться для производства на их основе портативных компьюте ров ( типа ноутбук или лэптоп ), однако обычные микросхемы 180386РХ7 БХ не полностью отвечали требованиям разработчиков. Для удовлетва рения этих требований в 1990 г.
фирмой "1п!е!" был разработан эконо мичный вариант МП 180386Я., который содержал 885 тысяч транзнсто ров. Эта позволило создавать на площади, ненамного превышающей раз меры игральной карты, 32-разрядные весьма миниатюрные компьщте ры. Последующая разработка этой фирмы ( 1992 г. ) ИС МП 1486Я. представляла собой, пожалуй, самый производительный процессор серии БЬ. По производительности этот процессор не уступает 1486РХ, но благодаря пониженному напряжению питания ( 3,3 В ) и высокой экономичности только за счет использования нового МП среднее время автономной работы компьютера-блокнота (окола трех часов) увеличивается примерно на один час.
С марта 1993 г. начались промышленные поставки новейшей версии МП, объявленного ранее как 586 или Р5, но зарегистрированного корпорацией "1п!е1" под торговой маркой Реп11шп. Новая ИС была выполнена по 0,8-микронной КМОП техналагииисодержала около 3,1 млн. транзисторов. Современные персональные компьютеры, построенные на базе МП Репйшп, полностью совместимы со 100 миллионами ПЭВМ, использующих МП 1пге1 8086, 8088, 80286, 80386 и 1486, Отметим, что повышение производительности процессоров всегда сопровождается существенным увеличением мощности потребления энергии Так, первые МП версии Репйит, па скоростным параметрам оставляя далеко позади всех своих предшественников, имели машность рассеивания около 14 Вт. С марта 1994 г.
начат выпуск второго поколения ( более экономичных ) МП Реп11пш с кодовым названием Р54С, при производстве которых была использована О,б-микронная КМОП-технология, что позволило снизить мощность рассеивания МП да 4 Вт при напряжении питания 3,3 В. Количество транзисторов в этих ИС была увеличено до 3,3 млн, С 1995 г. фирма "1п!е!" объявила а начале коммерческих поставок микропроцсссоров нового поколения Реп!1шп Рго, число транзисторов основного кристалла которого составляет примерно 5,5 млн.
Внутренняя архитектура этого процессора оптимизирована для работы с 32-разрядными приложениями, где он существенно опережает даже самые быстродействующие модели Реп!шш В планах корпорации "!и!с1" — совместная разработка с фирмой "НеМей Раскагд" к концу 1997 г совершенно необычного процессора Р7 с базовой 64-разрядной архитектурой н ожидаемым быстродействием до 1 млрд. операций в секунду 314 Рис 7.1 Базовая конфигурация современной микропроцессорной системы На рис. 7.1 представлена базовая конфигурация современной микронроиессорной системы ( МС ), ядром которой служит центральный процессор, выполненный на основе БИС МП Помимо МП в состав любой МС также входит и ряд вспомогательных устройств: устройства ввода'вывода (УВВ) и запоминающее устройство (ЗУ), без "поддержки" которых даже самый совершенный МП практически бесполезен В ЗУ хранятся последовательности двоичных кодов управляющих программ и набора данных, необходимые МП для выполнения обработки информации, а УВВ обеспечивают его взаимодействие с внешними устройствами.
В свою очередь, ЗУ мажет включать в себя постоянное запоминаюи~ее устройство ( ПЗУ ), обеспечивающее хранение управляющих программ и набора исходных данных для организации процесса обработки информации, а также оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — для хранения изменяющейся части обрабатываемой информации. Некоторые специализированные МП снабжаются внутренней памятью ( для хранения программ и данных ) и встроенными УВВ, называемыми входными / выходными портами Для таких МП требуется минимальное количество внешних вспомогательных ИС, и они идеально подходят для недорогих МС Обычно их называют однокристальными Компьютерами Особа отметим наличие в МС трех типов шин (данных, управления.
адреса), каждая из которых выполняется в виде набора проводников. связывающих основные элементы МС между собой По шине данных пере- даются двоичные сигналы, соответствующие кодам данных и команд уп равляющих программ. МП определяет устройство — источник данных (откуда их нужно считать) и их получателя или приемник (куда надо записать данные) и передает по шине управления соответствующие сиг палы о направлении передачи информации. Наконец, шина адреса слу жит для указания места расположения данных, по ней МП передает двоичный код соответствующей ячейки памяти (откуда взять или куда записать двоичный код, передаваемый по шине даннь1х).
Как правило, все неиспользуемые в данный момент вспомогательные устройства в составе МС переводятся в ' третье состояние ", обеспечивающее их отключение от шин. Вопрос 7.1. Какова главная отличительная особенность ЭВМ четвертого поколения по сравнению с более ранними нх моделями? Варианты ответа: 7.1.1. ЭВМ четвертого поколения используют ИС более высокой степени интеграции. 7,1,2. ЭВМ четвертого поколения отличаются более высокой производительностью 7.1.3. ЭВМ четвертого поколения используют более сложное программное обеспечение. 7.1.4, ЭВМ четвертого поколения используют микропроцессоры. Вопрос 7.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
