Главная/

Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства. /

Микропроцессоры

                                - 1 -

                             КУРСОВАЯ РАБОТА.

          СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  16-ТИ  И  32-Х РАЗРЯДНЫХ

                             МИКРОПРОЦЕССОРОВ.

     Микропроцессор.

     Самым главным элементом в компьютере, его "мозгом", является мик-

ропроцессор - небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема,

выполняющая все вычисления и обработку информации. МП умеет произво-

дить сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько

десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. В компьютерах

типа IBM PC используются МП фирмы INTEL, а также совместимые с ними

МП других фирм.

     Каждый МП имеет определенное число элементов памяти, называемых

регистрами, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управ-

ления (УУ). Регистры используются для временного хранения выполняемой

команды, адресов памяти, обрабатываемых данных и другой внутренней

информации (инф.) МП.

     В АЛУ производится арифметическая и логическая обработка данных.

УУ реализует временную диаграмму и вырабатывает необходимые управляю-

щие сигналы для внутренней работы МП и связи его с другой аппаратурой

через внешние шины МП.

     Структуры различных типов  МП  могут  существенно  различаться,

однако с точки зрения пользователя наиболее важными параметрами явля-

ются архитектура, адресное пространство памяти, разрядность шины дан-

ных, быстродействие. Архитектуру МП определяет разрядность слова и

внутренней шины данных МП. Первые МП основывались на 4-разрядной

архитектуре. Первые ПЭВМ использовали МП с 8-разрядной архитектурой,

а современные МП основаны на МП с 16- и 32-разрядной архитектурой.

     МП с 4- и 8-разрядной архитектурой использовали последовательный

принцип выполнения команд, при котором очередная операция начинается

только после выполнения предыдущей. В некоторых МП с 16-разрядной

архитектурой используются принципы параллельной работы, при котором

одновременно с выполнением текущей задачи (команды) производятся

дополнительная выборка и хранение последующих команд. В МП с 32-

разрядной архитектурой используется конвейерный метод выполнения

команд, при котором несколько внутренних устройств МП работают

параллельно, производя одновременно несколько последовательных команд

программы.

     Адресное пространство памяти определяется разрядностью адресных

регистров и адресной шины МП. В 8-разрядных МП адресные регистры

обычно составляются из двух 8-разрядных регистров, образуя 16-разряд-

ную шину, адресующую 64 Кбайта памяти. В 16-разрядных МП, как правило,

                                - 2 -

используются 20-разрядные адресные регистры, адресующие 1 Мбайт

памяти. В 32-разрядных МП используются 24- и 32-разрядные адресные

регистры, адресующие от 16 Мбайт до 4 Гбайт памяти.

     Для выработки  команд  и  обмена  данными с памятью МП имеют шину

данных, разрядность которой,  как правило,  совпадает  с  разрядностью

внутренней шины данных, определяемой архитектурой МП. однако для упро-

щения связи с внешней аппаратурой внешняя шина данных может иметь раз-

рядность меньшую, чем внутренняя шина данных и регистры данных. Напри-

мер, некоторые МП с 16-разрядной архитектурой имеют 8-разрядную  внеш-

нюю шину данных.  Они представляют собой специальные модификации обыч-

ных 16-разрядных МП и обладают практически той же вычислительной мощью.

     Одним из важных параметров МП является быстродействие, определяе-

мое тактовой частотой его работы,  которая  обычно  задается  внешними

синхросигналами. Для разных МП эта частота имеет пределы 0,4...33 МГц.

Выполнение простейших команд (например, сложение двух операндов из ре-

гистров или пересылка операндов в регистрах МП) минимально двух пери-

одов тактовых импульсов ( для выборки команды и ее выполнения). Более

сложные команды  требуют для выполнения до 10-20 периодов тактовых им-

пульсов. Если операнды находятся не в регистрах,  а в памяти, дополни-

тельное время расходуется на выборки операндов в регистры и записи ре-

зультата в память.

     Скорость работы МП определяется не только тактовой частотой, но

и набором его команд , их гибкостью, развитой системой прерываний.

     Электронная память. Содержит операнды и программу, которую выпол-

няет МП. Обычно имеются слова, соответствующие разрядности шины данных

МП, которые адресуются адресным пространствам МП. Используются два ти-

па эл. памяти: постоянно запоминающие устройства (ПЗУ) и оперативные

запоминающие устройства (ОЗУ).

     В ПЗУ хранится инф.,  которую ЭВМ может использовать сразу  после

выключения питания.  Она включает программы инициализации программно-

управляемых периферийных микросхем, программы ядра ОС и в некоторых

приложениях интерпритатор  какого-либо диалогового языка программиро-

вания или наиболее часто используемые прикладные программы.

    Для реализации ПЗУ часто применяют микросхемы с прожигаемыми пере-

мычками К556РТ5 (512 байт), К556РТ7 (2 Кбайта), К573РФ4 (8 Кбайт).

В современных ЭВМ емкость ПЗУ достигает сотен Кбайт.

     ПЗУ является энергозависимой памятью:  после  выключения  питания

инф. в нем сохраняется. Инф. в ОЗУ разрушается при выключении питания.

В ОЗУ хранятся оперативные данные и программ, используемые МП. Поэтому

микросхемы ОЗУ  по быстродействию должны быть согласованы с МП,  а ем-

кость ОЗУ (вместе с ПЗУ) должна приближаться к приделу, определяемому

адресным пространством МП.

     Бывают ОЗУ статистические и динамические.  Стат. ОЗУ легко сопря-

гаются с шинами МП, но имеют меньшую емкость по сравнению с динамичес-

                                - 3 -

кими. В качестве стат.  ОЗУ часто используются микросхемы  серии  К537

емкостью до 64 Кбайт.