Организация шин

Шина (информационная- отличие от электротехнической) – информационный канал, который объединяет определенные функциональные блоки МПС

Первый микропроцессор (Intel 4004), был изготовлен в 1971г. Он содержал 2300 транзисторов и имел рабочую частоту 108 кГц.

Сегодня – это самый употребляемый термин в современной микроэлектронике. Само понятие «микро» излишне, т.к. не «микро» процессоров не бывает. Совр. МП содержит более 200млн. транзисторов и работает на тактовой частоте до десятков гГц и выше.

Обобщенная структура микро-ЭВМ или микропроцессорной системы.

  ПАМЯТЬ

Первые МПС строились по так называемой Принстонской (г. Принстон в США) архитектуре (или фон Неймана), в которой память команд и данных является общей. И в настоящее время эта структура широко используется.

+ Команды можно рассматривать как данные и машина сама может менять свои команды. Это позволяет повысить эффективность использования дорогостоящей памяти.

Возможность оперативно перераспределять память между областями хранения команд и данных, например среди решаемых ею задач могут быть задачи научных расчетов, где много команд и мало исходных данных и наоборот, задачи статистического или бухгалтерского плана, где по простым алгоритмам обрабатывают большой объем данных.

Ограничена производительность, т.к. используется одна шина

Чуть позже появилась архитектура называемая Гарвардская (Гарвардский университет в Кембридже- США). Память разделена на память команд и память данных, причем каждая имеет свою шину для общения с процессором. При этом можно выполнять параллельные действия.

+ Выше производительность и быстродействие

Сложнее структура, т. к. больше шин.

Прежде, чем можно будет перейти к вопросам программирования МП, необходимо иметь общее представление о составе и функциях отдельных элементов процессора.

АЛУ- комбинационная схема на основе сумматора, которая сигналами управления настраивается на выполнение определенной арифметической или логической операции, а также сдвиги, сравнения и другие.

АЛУ осуществляет действия над операндами, поступающими из памяти или регистров. Операнд – данные – содержимое регистров или памяти. Например - при сложении – это слагаемые и др.

УУ – вырабатывает управляющие сигналы для всех блоков МПС в соответствии с кодами команд, внешними управляющими воздействиями и сигналами синхронизации.

По архитектурному признаку, связанному с характером системы команд МП делятся на:

CISC – Complex Instruction Set Computer сложная система команд, большой набор разноформатных команд, многие способы адресации

+ позволяет использовать эффективные алгоритмы решения

- сложная система и высокая стоимость

RISC – Reduced ………………………. сокращенная система команд, уменьшено число используемых способов адресации

+ проще, и, следовательно, дешевле

выше быстродействие для простых задач

- ниже производительность для решения сложных задач.

Последними (10 лет назад) появились VLIW – Very Long Instruction Word, использующие очень длинные команды (16 и более байт), отдельные операции которых могут выполняться одновременно. Громадная производительность.

Процесс обработки команды:

Команды и данные хранятся в виде двоичных чисел. Такое представление называется машинным языком или машинным кодом.

Например: 0100 - сложить содержимое ячейки памяти с содержимым аккумулятора

Запомнить человеку все эти коды невозможно, а при написании программ возможны многочисленные ошибки. Поэтому изготовители предлагают набор мнемонических обозначений.

Числовой материал представляется чаще всего шестнадцатеричными кодами.

Сложить – ADD, переслать – MOV, загрузить – LDA итд

При написании таких программ они становятся похожи на программы на языках высокого уровня, хотя расписывают все операции значительно подробнее.

Передача данных с прерыванием программы – это тип обмена данными, при котором для выполнения ввода-вывода производится прерывание программы. Данный тип работы необходим при непредсказуемом моменте возникновения необходимости передать данные. Обмен инициируется периферийным устройством. За время исполнения каждой машинной операции МП автоматически проверяет наличие сигнала прерывания. У процессора есть вход прерываний INT, на который приходит сигнал прерывания от любого периферийного устройства через логику «ИЛИ».

Дата добавления: 2014-12-08