Лекция: Структура МПС на основе МП с микропрограммным управлением

Основным преимуществом МП с микропрограммным управлением при их появлении была большая скорость обработки информации, что позволяло управлять и контролировать очень быстро протекающие процессы, например, ядерные реакции. В настоящее время их роль существенно снизилась, так как современные многоразрядные МП с жестким управлением и высокой тактовой частотой позволяют обрабатывать информацию еще быстрее. Основная идея разработки МП состояла в том, что логическая

схема АЛУ (рис.1.1) разрезается вертикально на секции с

небольшим числом разрядов (2,4,8). Далее на одной БИС

размещаются секция АЛУ и устройство управления, что

обеспечивает выполнение арифметических и логических операций

для небольшого количества разрядов. Таким образом, большая

часть потенциальных и управленческих связей, реализующих

вычислительные алгоритмы, замыкается внутри микросхемы. И при

этом минимизируется число внешних выводов на кристалле.

Воп рос-3 Система шин (магистралей), которая связывает МП с другими

частями микропроцессорной системы (МПС), называется

интерфейсом. Интерфейс отличается тем, что все шины

стандартизованы по назначению сигналов, контактов разъемов, по

временным диаграммам обмена информацией и по уровням

сигналов. Микропроцессор характеризуется очень большим числом параметров и качеств. Это

такие качества и параметры как: тип корпуса, количество источников питания, требования к

синхронизации, мощность рассеивания, температурный диапазон, возможность расширения

разрядности, цикл выполнения команд (микрокоманд), уровни сигналов,

помехоустойчивость, нагрузочная способность, долговечность и т.д. Понятие архитектуры высокопроизводительной системы является достаточно широким, поскольку под архитектурой можно понимать и способ параллельной обработки данных, используе-мый в системе, и организацию памяти, и топологию связи между процессорами, и способ исполнения системой арифметических операций. Применительно к вычислительным системам термин «архитекту-ра» может быть определен как распределение функций, реали-зуемых системой, между ее уровнями. Архитектура первого уровня определяет, какие функции по обработке данных выполняются МП в целом, а какие возлагаются на внешний мир.Архитектура второго уровня может разграничивать опре-деленные уровни внутри программного обеспечения. Третий, уровень отражает основную линию разграничения системы, а именно границу между системным про-граммным обеспечением и аппаратурой. Архитектура четвертого уровня определяет разграничение функций между процессорами ввода/вывода и контроллерами внешних устройств. Виды архитектур: реги-стровая, стековая и ориентированная на оперативную память. В микропроцессорах с регистровой архитектурой рабочие области регистров размещаются в логических частях процессоров. Однако малая плотность логических схем по сравнению с плотностью схем памяти ограничивает возможность регистровой архи-тектуры. Достоинство этой архи-тектуры в отношении смены контекстов связано с выполнением только одной команды для передачи полного вектора контекста. Стековая архитектура микропроцессора дает возможность создать поле памяти с упорядоченной последовательностью запи-си и выборки информации. Основным недостатком МП этого типа является то, что стек, реализованный на кристалле микропроцессора, как правило имеет малую информационную емкость. Архитектура микропроцессора, ориентированная на оперативную память, обеспечивает высокую скорость работы и большую информационную емкость рабочих регистров и стека при их организации в ОЗУ. Архитектура микропроцессора, ориентированная на опера-тивную память, обеспечивает экономию площади кристалла МП. Существует два основных типа архитектур: фон Неймана и гарвардская. Особенностью архитектуры фон Неймана является то, что программа и данные хранятся в общей памяти, доступ к которой осуществляется по одной шине данных и управления.

Вопрос-4