Реферат: Микропроцессоры и микроЭВМ

Министерство Образования РоссийскойФедерации

Воронежский Государственный ТехническийУниверситет

Естественно-технический колледж

<img src="/cache/referats/16270/image002.gif" " v:shapes="_x0000_s1037">


                                                       

Реферат на тему:

«Микропроцессоры и микроЭВМ»

                                               Выполнил:

                                                        студент гр. РАС-012

                                                        Казачков Сергей Сергеевич

                                               Проверил:

                                                        преподаватель

                                                        ЗаикаВалентина Степановна

г. Воронеж 2003г.

         Содержание:

 

Введение

Развитие микропроцессоров

Достоинства микропроцессоров

Структурная схема, принцип работы микропроцессора

Архитектуры, типы, характеристики и параметры микропроц.

Микропроцессор AMDDuron1100 (Morgan)

Современные технологии полупроводникового производства

Список литературы, источники

3

5

8

9

15

19

20

27

KaZaK (BALABESKA)

[kazaker@mail.ru]  (www.programz.by.ru)

<img src="/cache/referats/16270/image003.gif" " " v:shapes="_x0000_s1038">


         Введение.

Характернойчертой  научно-технического прогресса,определяющей мощный дальнейший подъем общественного производства, является широкое внедрение электроники  во все отрасли народного хозяйства.

   Современная  электронная цифровая вычислительная техника широко применяется  в народном хозяйстве. В настоящее времясоздано четыре поколения  ЭВМ сулучшающимися  технико-экономическимипоказателями, что  способствует  дальнейшему расширению  сферы

применения ЭВМ  и  их эффективности.

   Четвертоепоколение ЭВМ на основе интегральных схем с  большой степенью интеграцииэлементов (БИС)  появилась в начале70-х  годов и существенно изменилопараметры  ЭВМ всех   классов. Вместе с тем возник совершенноновый  класс ВТ на  основе БИС — микропроцессорные вычислительныемашины — микроЭВМ.

    В конце 70-хгодов в результате интеграции всех электронных устройств ЭВМ в одном кристаллебыли созданы однокристальные микроЭВМ, вычислительная мощность которых неуступает  вычислительной  мощности средних ЭВМ начала 70-х  годов.

  Микропроцессоры  и микроЭВМ стали новым массовым классом ЭВМвследствие  малой   материалоемкости и стоимости, низкогоэнергопотребления и высокой надежности. Отечественной промышленностью ежегоднопроизводится несколько десятков тысяч микроЭВМ), сотни тысяч микропроцессоров имикрокалькуляторов на их основе. Разрабатываются операционные системы общегоприменения и стандартное программное обеспечение микроЭВМ.

  Массовость этого нового класса и еговысокие  технико-экономические параметрыоказывают революционизирующее влияние на целое поколение приборов,оборудования, агрегатов со встроенными микропроцессорными средствами.   

 Микропроцессоры и микроЭВМ применяют вразличных областях народного хозяйства (в управлении технологическимипроцессорами, информационных и измерительных комплексах, энергетике, медицине идр.). На базе выпускаемых микропроцессоров и микроЭВМ созданывысокопроизводительные устройства числового программного управления.Крупносерийное производство ряда моделей мини-ЭВМ позволяет начать работы посозданию нескольких типов проблемно-ориентированных комплексов дляавтоматизации научных исследований и технологических процессов. Особое значениемикроЭВМ приобретают в связи с реализацией школьной реформы.  МикроЭВМ положены в основу  организуемых в каждой школе учебных классовпо дисциплине «Основы информатики и вычислительной техники».

 Построение ЭВМ на основе микропроцессорных БИС позволяет уменьшитьстоимость микроЭВМ, сравнимых по  своимпараметрам с ранее созданными ЭВМ, в 103  — 104 раз, габаритнымразмерам — в (2-3)x104 раз, по мощностипотребления — в 105 раз. Это означает, чтобез увеличения общих затрат микроэлектронная технология позволяет  обществу произвести в сотни и тысячи раз больше ЭВМ, чем ранее.

Микропроцессор– функционально законченное устройство обработкиинформации, управляемое хранимой в памяти программой. Появлениемикропроцессоров (МП) стало возможным благодаря развитию интегральнойэлектроники. Это позволило перейти от схем малой и средней степени интеграции кбольшим и сверхбольшим интегральным микросхемам (БИС и СБИС).

По логическимфункциям и структуреМП напоминаетупрощенный вариант процессора обычных ЭВМ. Конструктивно он представляет собойодну или несколько БИС или СБИС.

По конструктивному признаку МП можно разделить наоднокристальные МП с фиксированной длиной (разрядностью) слова и определеннойсистемой команд; многокристальные (секционные) МП с наращиваемой разрядностьюслова и микропрограммным управлением (они состоят из двух БИС и более).

В последнее время появились однокристальные МП смикропрограммным управлением.

Архитектура многокристального МП с микропрограммнымуправлением позволяет достичь гибкости в его применении и сравнительно простымисредствами организовать параллельное выполнение отдельных машинных операций,что повышает производительность ЭВМ на таких МП. 

Несмотря на то, что возможности многокристальных МПсущественно выше, чем у однокристальных, многие прикладные задачи успешнорешаются на основе однокристального микропроцессора.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

         Развитиемикропроцессоров.

         ЭВМ получили широкое распространение, начиная с 50-х годов.Прежде это были очень большие и дорогие устройства, используемые лишь вгосударственных учреждениях и крупных фирмах. Размеры и форма цифровых ЭВМнеузнаваемо изменились в результате разработки новых устройств, называемыхмикропроцессорами.

Микропроцессор (МП) — этопрограммно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное дляобработки цифровой информации и управления процессом этой обработки,выполненное на одной или нескольких интегральных схемах с высокой степеньюинтеграции электронных элементов.

В 1970 году Маршиан ЭдвардХофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своимфункциям центральному процессору большой ЭВМ — первый микропроцессорIntel-4004, который уже в 1971 году был выпущен в продажу.

15 ноября 1971 г. можносчитать началом новой эры в электронике. В этот день компания приступила кпоставкам первого в мире микропроцессора Intel 4004.

Это был настоящий прорыв,ибо МП Intel-4004 размером менее 3 см был производительнее гигантской машиныENIAC. Правда работал он гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременнотолько 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 битаодновременно), но и стоил первый МП в десятки тысяч раз дешевле.

Кристалл представлял собой4-разрядный процессор с классической архитектурой ЭВМ гарвардского типа иизготавливался по передовой p-канальной МОП технологии с проектными нормами 10мкм. Электрическая схема прибора насчитывала 2300 транзисторов. МП работал натактовой частоте 750 кГц при длительности цикла команд 10,8 мкс. Чип i4004 имеладресный стек (счетчик команд и три регистра стека типа LIFO), блок РОНов(регистры сверхоперативной памяти или регистровый файл — РФ), 4-разрядное параллельноеАЛУ, аккумулятор, регистр команд с дешифратором команд и схемой управления, атакже схему связи с внешними устройствами. Все эти функциональные узлыобъединялись между собой 4-разрядной ШД. Память команд достигала 4 Кбайт (длясравнения: объем ЗУ миниЭВМ в начале 70-х годов редко превышал 16 Кбайт), а РФЦП насчитывал 16 4-разрядных регистров, которые можно было использовать и как 88-разрядных. Такая организация РОНов сохранена и в последующих МП фирмы Intel.Три регистра стека обеспечивали три уровня вложения подпрограмм. МП i4004монтировался в пластмассовый или металлокерамический корпус типа DIP (DualIn-line Package) всего с 16 выводами. В систему его команд входило всего 46инструкций.

Вместе с тем кристаллрасполагал весьма ограниченными средствами ввода/вывода, а в системе командотсутствовали операции логической обработки данных (И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), всвязи с чем их приходилось реализовывать с помощью специальных подпрограмм.Модуль i4004 не имел возможности останова (команды HALT) и обработкипрерываний.

Цикл команды процессорасостоял из 8 тактов задающего генератора. Была мультиплексированная ША (шинаадреса)/ШД (шина данных), адрес 12-разрядный передавался по 4-разряда.

1 апреля 1972 г. фирма Intelначала поставки первого в отрасли 8-разрядного прибора i8008. Кристаллизготавливался по р-канальной МОП-технологии с проектными нормами 10 мкм исодержал 3500 транзисторов. Процессор работал на частоте 500 кГц придлительности машинного цикла 20 мкс (10 периодов задающего генератора).

В отличие от своихпредшественников МП имел архитектуру ЭВМ принстонского типа, а в качествепамяти допускал применение комбинации ПЗУ и ОЗУ.

По сравнению с i4004 числоРОН уменьшилось с 16 до 8, причем два регистра использовались для храненияадреса при косвенной адресации памяти (ограничение технологии — блок РОНаналогично кристаллам 4004 и 4040 в МП 8008 был реализован в виде динамическойпамяти). Почти вдвое сократилась длительность машинного цикла (с 8 до 5состояний). Для синхронизации работы с медленными устройствами был введенсигнал готовности READY.

Система команд насчитывала65 инструкций. МП мог адресовать память объемом 16 Кбайт. Егопроизводительность по сравнению с четырехразрядными МП возрасла в 2,3 раза. Всреднем для сопряжения процессора с памятью и устройствами ввода/выводатребовалось около 20 схем средней степени интеграции.

Возможности р-канальнойтехнологии для создания сложных высокопроизводительных МП были почти исчерпаны,поэтому «направление главного удара» перенесли на n-канальную МОПтехнологию.

1 апреля 1974 МП Intel 8080был представлен вниманию всех заинтересованных лиц. Благодаря использованиютехнологии п-МОП с проектными нормами 6 мкм, на кристалле удалось разместить 6тыс. транзисторов. Тактовая частота процессора была доведена до 2 Мгц, адлительность цикла команд составила уже 2 мкс. Объем памяти, адресуемойпроцессором, был увеличен до 64 Кбайт.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

За счет использования40-выводного корпуса удалось разделить ША и ШД, общее число микросхем,требовавшихся для построения системы в минимальной конфигурации сократилось до6 (рис. 1).

<img src="/cache/referats/16270/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 1. МикропроцессорIntel 8080.

В РФ были введены указательстека, активно используемый при обработке прерываний, а также двапрограммнонедоступных регистра для внутренних пересылок. Блок РОНов былреализован на микросхемах статической памяти. Исключение аккумулятора из РФ ивведение его в состав АЛУ упростило схему управления внутренней шиной.

Новое в архитектуре МП — использование многоуровневой системы прерываний по вектору. Такое техническоерешение позволило довести общее число источников прерываний до 256 (допоявления БИС контроллеров прерываний схема формирования векторов прерыванийтребовала применения до 10 дополнительных чипов средней интеграции). В i8080появился механизм прямого доступа в память (ПДП) (как ранее в универсальных ЭВМIBM System 360 и др.).

ПДП открыл зеленую улицу дляприменения в микроЭВМ таких сложных устройств, как накопители на магнитныхдисках и лентах дисплеи на ЭЛТ, которые и превратили микроЭВМ в полноценнуювычислительную систему.

Традицией компании, начинаяс первого кристалла, стал выпуск не отдельного чипа ЦП, а семейства БИС,рассчитанных на совместное использование.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

         Достоинствамикропроцессоров.

         Микропроцессор, иначе, центральный процессор — Central ProcessingUnit (CPU) — функционально законченное программно-управляемое устройствообработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) илисверхбольших (СБИС) интегральных схем.

ДляМП на БИС или СБИС характерны:

простота производства (по единой технологии); низкая стоимость (при массовомпроизводстве); малые габариты (пластина площадью несколько квадратных сантиметров или кубик со стороной несколько миллиметров); высокая надежность; малое потребление энергии.

Микропроцессорвыполняет следующие функции:

чтение и дешифрацию команд из основной пам яти; чтение данных из ОП и регистров адаптеров внешних устройств; прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; обработку данных и их запись в ОП и регистры адаптеров ВУ; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК. <span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

         Принципработы микропроцессора.

<img src="/cache/referats/16270/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

       В состав МП (рис. 1) входятарифметическо-логическое устройство, устройство управление и блок внутреннихрегистров.

Арифметическо-логическое устройствосостоит из двоичного сумматора со схемами ускоренногопереноса, сдвигающего регистры и регистров для временного хранения операндов.Обычно это устройство выполняет по командам несколько простейших операций:сложение, вычитание, сдвиг, пересылку, логическое сложение (ИЛИ), логическоеумножение (И), сложение по модулю 2.

Устройство управленияуправляет работой АЛУ и внутренних регистров впроцессе выполнения команды. Согласно коду операций, содержащемуся в команде,оно формирует внутренние сигналы управления блоками МП. Адресная часть командысовместно с сигналами управления используется для считывания данных изопределенной ячейке памяти или для записи данных в ячейку. По сигналам УУосуществляется выборка каждой новой, очередной команды.

Блок внутренних регистровБВР, расширяющий возможности АЛУ, служит внутреннейпамятью МП и используется для временного хранения данных и команд. Он такжевыполняет некоторые процедуры обработки информации.

На рисунке (2)приведена более подробная структурная схема однокристального МП. Здесь блоквнутренних регистров содержит регистры общего назначения и специальныерегистры: регистр-аккумулятор, буферный регистр адреса, буферный регистрданных, счетчик команд, стека, признаков.

Регистры общего назначения (РОН), число которых может изменятся от 4 до 64,определяют вычислительные возможности МП. Их функция – хранение операндов. Номогут выполнять также и роль регистров. Все РОН доступны программисту, которыйрассматривает их как сверхоперативное запоминающее устройство.

Регистр – аккумулятор(«накопитель»), предназначен для временного храненияоперанда или промежуточного результата действий производимой в АЛУ. Разрядностьрегистра равна разрядности информационного слова.

Буферный регистр адресаслужит для приема и хранения адресной частивыполняемой команды. Возможное количество адресов, определяетсяразрядностью  регистра.

Буферный регистр данныхиспользуется для временного хранения выбранного изпамяти слова перед передачей его во внешнюю шину данных. Его разрядностьопределяется количеством байт информационного слова.

Счетчик командсодержит адрес ячейки памяти, в которой помещены байты выполняемой команды.

Регистр командпринимает и хранит код очередной команды, адрес которой находится в счетчикекоманд. По сигналу УУ в него передается из регистра хранимая там информация.

Регистры стекаделятся на стек и указатель стека. В МП стек – набор регистров, хранящих адресакоманд возврата при обращении к подпрограммам или состояние внутреннихрегистров при обработке прерываний. Стек может быть выполнен не только навнутренних регистрах МП, составляя его часть, но и находиться в ОЗУ, занимаятам отведенную для него зону. В последнем случае для обращения к нему необходимспециальный регистр – указатель стека.

Указатель стекахранит адреса последней занятой ячейки стека, которую называют вершиной.Содержащее в указателе число указывает, где находится вершина стека. Когда встек записывается очередное слово, то число в указателе стека соответственноувеличивается. Извлечение слова из стека сопровождается, наоборот, уменьшениемчисла, заполняющего указатель стека. Кроме такой процедуры предусматриваетсявозможность считывания без разрушений содержимого любой ячейки стека принеизменном числе, хранимом в указателе стека.

Регистр признаковпредставляет собой набор триггеров – флажков. В зависимости отрезультатов операций, выполняемых АЛУ, каждый триггер устанавливается всостояние 0 или 1. Флажковые биты, определяющие содержимое регистра, индицируютусловные признаки: нулевого результата, знака результата, перевыполнения и т.п. Эта информация, характеризующая состояние процессора, важна для выборадальнейшего пути вычислений.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

        Рассмотрим более подробноосновные части микропроцессора (рис. 2).

<img src="/cache/referats/16270/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">Внутренняя шина данных соединяет собойосновные части МП.

Шинойназывают группу линий передачи информации, объединенных общим функциональнымпризнаком. В микропроцессорной схеме используется три вида шин: данных, адресови управления.

Разрядностьвнутренней шины данных т. е. количество передаваемых по ней одновременно(параллельно) битов числа соответствует разрядности слов, которыми оперируетМП. Очевидно, что разрядность внутренней и внешней шин данных должна быть однойи той же. У восьмиразрядного МП внутренняя шина данных состоит из восьми линий,по которым можно передавать последовательно восьмиразрядные слова – байты.Следует иметь в виду, что по шине данных передаются на только обрабатываемыеАЛУ слова, но и командная информация. Следовательно, недостаточно высокаяразрядность шины данных может ограничить состав (сложность) команд и их число.Поэтому разрядность шины данных относят к важным характеристикаммикропроцессора – она в большей мере определяет его структуру (числа разрядовуказаны на рисунке в скобках рядом с названиями блоков).

Шина данных МПработает в режиме двунаправленной передачи, т. е. по ней можно передавать словав обоих направлениях, но не одновременно. В этом случае требуется применениеспециальных буферных схем и мультиплексного режима обмена данных между МП ивнешней памятью. Мультиплексный режим(от английского слова multiple – многократный, множественный), иногданазываемый многоточечным, — режимодновременного использования канала передачи большим числом абонентов сразделением во времени средств управления обменом.

Мультиплексор– устройство, которое выбирает данные от одного, двух (или более) входныхинформационных каналов и подает эти данные на свой выход. Схема мультиплексорасостоит из двухвходовых логических элементов И – ИЛИ, управляемых распределителемимпульсов. Промышленностью выпускаются мультиплексоры, которые могут входить всостав, а также в виде отдельных БИС (например, восьмивходовый одноразрядный;двухвходовый четырехразрядный; трехвходовый четырехразрядный и др.).

Демультиплексор– устройство, выполняющее противоположную мультиплексору функцию, — подаетданные, подводимые к его входу, на один (или более) выходной информационныйканал.

Мультиплексоры идемультиплексоры позволяют компоновать из микропроцессорных элементов микроЭВМдля любой длины машинного слова. Предположим, что задача обработки данныхзаключается в сложении двух операндов, каждый из которых представляет собойвосьмиразрядное двоичное число – байт.

Восьмиразрядное арифметически – логическое устройствовыполняет все арифметические и логические операции.На первый вход АЛУ поступает байт из восьмиразрядного аккумулятора, а на второй вход – из восьмиразрядного промежуточного регистра. Результатсложения указанных двух байтов передается с выхода АЛУ через внутреннюю шинуданных в аккумулятор. Такая организация удовлетворяет одноадресной организациимикропроцессора. Для нее характерно то, что один из операндов, участвующих вобработке, всегда находится в аккумуляторе, адрес которого задан неявно.Поэтому при выполнении операции сложения двух операндов требуется указыватьтолько один адрес – второго операнда, содержащегося, например в одном извосьми  регистров общего назначения (РОН). К АЛУ подключены  регистр признаков, предназначенный дляхранения и анализа признаков результата операции, и  схемадесятичной коррекции (на рис. 2 не показана), позволяющая проводитьобработку данных в двоично-десятичном коде.

В составмикропроцессора входят также указатель стек, счетчик команд, буферный регистрадреса, ОЗУ. Первые два РОН – регистры W и Z – предназначены длякратковременного хранения данных во время выполнения команды (эти регистрынедоступны программисту), остальные шесть РОН – регистры B, C, D, E, H и L –cлужат ячейками внутренней памяти, называемой сверхоперативным запоминающим устройством(СОЗУ). В них хранятся операнды, подлежащие обработки в АЛУ, результатыобработки данных, выполненных в АЛУ, и управляющие слова. В каждом регистрепомещается один байт. Обращение к РОН – адресное. Попарное расположениерегистров Bи C, Dи E, Hи L  даетвозможность проводить обработку двухбайтовых слов, называемую обработкой“удвоенной точности”. Обмен данными с РОН (считывание и запись информации)осуществляется через мультиплексор,причем требуемый регистр выбирается с помощью селектора регистров по сигналу УУ.

В левой части рис. 2расположены регистр команд, дешифратор кода операции и УУ (хотя дешифраторотносится к УУ, он нарисован отдельно для большей наглядности). Стековыйрегистр адреса на рисунке отсутствует, так как стек представляет собойопределенную зону ОЗУ.

Обмен информациеймежду регистрами и другими блоками микропроцессора производится черезвнутреннюю шину данных, причем передачи команд и данных разделены во времени.Связь с внешней шиной данных осуществляется через  буферный регистр данных.

Микропроцессор – этопрограммно-управляемое устройство. Процедура выполняемой им обработки данныхопределяется программой, т. е. совокупностью команд. Команда делится на двечасти: код операции и адрес. В коде операции заключена информация о том, какаяоперация должна быть выполнена над данными, подлежащими обработке. Адресуказывает место, где расположены эти данные (в регистрах общего назначениямикропроцессора, т. е. во внутренней или внешней памяти). Слово данных,подвергаемое обработке, представляет один байт. Команда может состоять изодного, двух или трех байтов, последовательно расположенных в памяти.

Первый байт командысодержит код операции. Считанный в начале интервала выполнения команды,называемого циклом команды, ее первый байт поступает по внутренней шине данныхв регистр команд, где хранится в течение всего цикла. Дешифратор кода операциидешифрует содержимое регистра команд – определяет характер операции и адресаоперандов. Эта информация подается в УУ, которое вырабатывает управляющиесигналы, направляемые в блоки микропроцессора, участвующие в выполнении даннойкоманды.

В том случае, когдакод операции непосредственно указывает адрес данных – объекта обработки,операция начинается сразу после считывания первого байта команды. Если же вкоманде содержится более одного байта, то остальные байты, несущие информациюоб адресе ячейки памяти, где хранятся данные, передаются либо в буферныйрегистр адреса, либо в один из РОН только после завершения всей процедурысчитывания команды или, иначе говоря, после получения полной информации оместонахождении операндов и о том, какая операция должна выполнятся, начинаетсяоперация.

Рассмотрим примервыполнения операции сложения двух операндов. Первый операнд хранится ваккумуляторе, второй в одном из РОН (его адрес указан в команде), откуда онпередается в промежуточный регистр. Согласно коду операции АЛУ суммируетпоступающие на его вход байты и выдает результат, который фиксируется ваккумуляторе. Этот результат можно использовать при дальнейших этапахобработки.

Наряду смногокристальными и однокристальными МП используются секционированные илиразрядно-модульные МП. Основной их отличительной особенностью является то, чтокаждый модуль предназначен для обработки нескольких разрядов машинного слова, аслово в целом обрабатывается группой модулей или секций, соединенных междусобой.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

       Архитектура микропроцессора (Architecture)– принцип его внутренней организации, общаяструктура, конкретная логическая структура отдельных устройств.

     Понятиеархитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации,возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительныхустройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Выделяютпонятия микроархитектуры и макроархитектуры.

     Микроархитектура микропроцессора — этоаппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры,управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства исвязывающие их информационные магистрали.

     Макроархитектура микропроцессора — этосистема команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работымикропроцессора.

     В общемслучае под архитектурой ЭВМ понимается абстрактное представление машины втерминах основных функциональных модулей, языка ЭВМ, структуры данных.

1. В соответствии с архитектурными особенностями,определяющими свойства системы команд, различают:

·<span Times New Roman"">      

Микропроцессоры сCISCархитектурой.

CISC(ComplexInstructionSetComputer) — Компьютер со сложнойсистемой команд. Исторически они первые и включают большое количество команд.Все микропроцессоры корпораций Intel(IntegratedElectronics)  и AMD(AdvancedMicroDevices) относятся к категории CISC.

·<span Times New Roman"">      

Микропроцессоры сRISCархитектурой.

RISC(ReducedInstructionSetComputer) — Компьютер с сокращенной системой команд. Упрощенасистема команд и сокращена до такой степени, что каждая инструкция выполняетсяза единственный такт. Вследствие этого упростилась структура микропроцессора, иувеличилось его быстродействие.

Пример микропроцессора с RISC-аpхитектуpой — PowerPC. Микропроцессор PowerPCначалразрабатываться в 1981 году тремя фирмами: IBM, Motorola, Apple.

·<span Times New Roman"">      

Микропроцессоры сMISCархитектурой.

MISC(MinimumInstructionSetComputer) — Компьютер с минимальной системой команд.Последовательность простых инструкций объединяется в пакет, таким образом,  программа преобразуется  в  небольшое количество длинных команд.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

2. Разрядность– максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могутобрабатываться или передаваться одновременно.

Современные микропроцессоры построены на 32-х битной архитектуре   x86или IA-32(IntelArchitecture32 bit), но совсемскоро произойдет переход на более совершенную, производительную 64-х битнуюархитектуру IA-64(IntelArchitecture64 bit). Фактическипереход уже начался, этому свидетельствует массовый выпуск и выход в продажу в2003 году нового микропроцессора Athlon64корпорации AMD(AdvancedMicroDevices), этот микропроцессорпримечателен тем, что может работать как с 32-х битными приложениями, так и с64-х битными. Производительность 64-х битных микропроцессоров   намного выше.

<img src="/cache/referats/16270/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

     Разрядность микропроцессораобозначается m/n/k/ и включает:

m — разрядность внутренних регистров, определяет принадлежность к томуили иному классу процессоров;

n — разрядность шины данных, определяет скорость передачи информации;

k — разрядность шины адреса, определяет размер адресного пространства.(Например, микропроцессор i8088 характеризуется значениями m/n/k=16/8/20)

3. Объем адресуемой памяти –  максимальныйобъем памяти, который может обслужить микропроцессор.

 32-х разрядныймикропроцессор может обслужить 64 Гб (4х109 байт) памяти, а 64-хразрядный микропроцессор может обслужить 64 Тб (64х1012 байт) памяти.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

4. Набор дополнительных инструкций (InstructionSet) — применяются в современных CISC-микропроцессорах и способны значительноускорить их работу. Естественно только при условии поддержки данных наборов состороны приложения. Все традиционные современные процессоры поддерживают наборинструкций MMX, который был самым первым (разработан корпорацией Intel еще в1997 году). MMX расшифровывается как MultiMedia eXtensions (мультимедийныерасширения). Он представил дополнительные возможности, ориентированные наобработку цифрового изображения и звука. В основе технологии лежит концепция(микроархитектура) SIMD (Single Instruction Many Data – «одна команда,много данных»), когда при помощи одной инструкции одновременнообрабатывается несколько элементов данных. SSE, SSE2, 3DNow! — дальнейшееразвитие этой идеи. Микропроцессоры Intel Pentium 3 поддерживают SSE, а Pentium4 и AMD Athlon64 еще и SSE2 (это относится и к соответствующим микропроцессорам IntelCeleron). Процессоры AMD Athlon и Duronподдерживают наборы инструкций 3DNow!Professional и MMX, в Athlon XP быладобавлена поддержка SSE (на уровне микрокода ядра).

         Технологический процесс производства (ProcessTechnology) – техпроцесс определяет размеры элементов и соединениймежду ними в интегральной схеме. Измеряется в микрометрах (0,35 μm; 0,25 μm;…). Чемменьше число, тем меньше сам кристалл, следовательно, меньше потребляемаямощность и тепловыделение. А ведь тепловыделение сильно препятствует увеличениючастоты, на которой работает микропроцессор. Где-то в 1997 году произошел переход с 0,25 μmна 0,18 μmтехнологию производства. А уже в 2001 году произошелпереход на 0,13 μmтехнологию,что позволило намного увеличить частоту. Вот-вот произойдет переход на 0,09μm.

         Производительность микропроцессора определяется параметрами:

1. Тактовая частота (Частота ядра) (Internalclock)– это количество электрических импульсов в секунду. Каждыйимпульс несет в себе некую информацию — это могут быть команды процессору илиданные памяти. Тактовая частота задается кварцевым генератором — одним изблоков, расположенных на материнской плате. Тактовая частота кварцевогогенератора выдерживается с очень высокой точностью и лежит в мега илигигагерцовом диапазоне. Один герц — один импульс, один мегагерц — один милл

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам