Лекция: Основные сведения и классификация МП.

Под процессором понимают функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа программного управления. С точки зрения различий в реализации процессоров, определяемых возможностями используемой элементной базы – и технологии, процессоры подразделяются на микропроцессоры (МП), реализованные на БИС, и процессоры, построенные на основе схем малой и средней степени интеграции,

Микропроцессоры как ИМС характеризуются типом корпуса, числом выводов, наличием источников тактовых сигналов, типом и числом источников питания, мощностью рассеивания, температурным диапазоном, помехоустойчивостью, надежностью и т.д.

Для описания МП как вычислительного устройства необходимы системные характеристики: число ИМС используемых для его построения, система прерывания, возможность расширения набора выполняемых операций, организации различных структур памяти, возможность организации различных типов обменов информации с внешними устройствами.

На характеристики МП влияют так же требования, предъявляемые при программировании (длина слова, набор команд, способы адресации памяти, число регистров в МП), микропрограммирование, а так же методы обработки данных, быстродействие, max адресуемая емкость памяти, информационная емкость СОЗУ, языки программирования и т.п. перечисленные характеристики позволяют классифицировать МП.

По назначению различают универсальные и специализированные микропроцессоры.

Универсальные МП характеризуются алгоритмически универсальным набором команд. Это означает, что с помощью такого набора команд можно осуществлять преобразование информации в соответствии с любым заданным алгоритмом.

Такие МП могут быть использованы для решения широкого круга задач, их производительность слабо зависит от специфики решаемых задач.

Специализированные МП предназначены для решения определенного класса задач и, может быть для решения одной, конкретной задачи. Особенностями таких МП является низкая стоимость, малая потребляемая мощность, компактность, простота управления. Среди специальных МП можно выделить микроконтроллеры, используемые в управлении тех процессами, измерениях. Существуют такие МП повышенной производительности для выполнения арифметических операций за счет методов параллельной обработки данных.

По числу БИС различают однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные МП.

Однокристальные МП реализуются в виде одной БИС или СБИС. Возможности однокристальных МП ограничены предельно допустимым числом активных элементов в кристалле, сложностью выполнения разветвленных связей между элементами, допустимым числом выводов.

Логическая структура многокристального МП разбивается на функционально законченные части, каждая из которых реализуется в виде БИС. Функциональная законченность БИС многокристального МП означает возможность выполнения определенных функций при автономной работе с минимумом связей при построении полной схемы МП.

Многокристальные секционные (разрядно-модульные) МП используются для построения много разрядных МП при параллельном включении МП секций. МП секция представляет собой БИС для обработки нескольких разрядов данных. Многокристальные секции МП имеют разрядность 2…16 бит.

По разрядности МП делятся на МП с фиксированной и наращиваемой разрядностью слова. При фиксированной разрядности наибольшее распространение получили 8 и 16-разрядные МП. В последнее время также 32 разрядные. При наращиваемой разрядности из секций разрядностью 2, 4, 8 строятся 8, 16, 32 разрядные МП.

По способу управления различают МП с микропрограммным и жестким (аппаратным) управлением. Микропрограммное управление характерно для МП секций с наращиваемой разрядностью. Это позволяет устанавливать собственный набор команд для реализации некоторых конкретных задач. Жесткое управление принимается как правило в однокристальном и многокристальном МП.

По возможности прерываний выполняемой программы МП могут не иметь или иметь одно – или многоуровневую систему прерывания. В многоуровневых системах прерывания разрешается прерывание прерывания. Такие МП используются в МП, работающих в реальном масштабе времени.

Наряду с МП выпускаются микроЭВМ (однокристальные) которые содержат на кристалле помимо МП ОЗУ небольшой емкости.

МП дополняются БИС для хранения, ввода вывода данных, управления и синхронизации, сопряжения МП с другими устройствами и т. п. совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и параметрам. Такие наборы БИС получили название МПК.