Особенности построения микро-ЭВМ

Рис.1.14. Функциональная схема ЭВМ, использующая центральный процессор

Вновь изобразим общую функциональную схему ЭВМ, используя понятие центрального процессора (рис.1.14). Эта схема наглядно иллюстрирует систему внутренних информационных связей между устройствами ЭВМ.

В ЭВМ, созданных до появления микропроцессоров, как правило, организовывалась одновременная и параллельная работа центрального процессора, АЛУ, устройств ввода-вывода, ОЗУ и ПЗУ. Такая организация позволяет обеспечить высокую производительность ЭВМ, однако требует наличия многочисленных соединений процессора с другими устройствами как одиночными проводниками, так многоразрядными шинами связи.

Обилие внешних связей препятствовало выполнению традиционных процессорных структур в виде одной или немногих интегральных схем, так как по условиям производства и применения микросхема не могла иметь слишком большое число выводов.

Поэтому при миниатюризации центрального процессора пришлось отказаться от жесткой, статической, выполненной раз и навсегда системы связей устройств вычислительной машины и организовать такую связь гибко, динамически с помощью общей для всех устройств шины (магистрали).

Функциональная схема ЭВМ с магистральной организацией приведена на рис.1.15.

Рис 1.15. Функциональная схема ЭВМ с магистральной организацией

Магистральная организация обеспечивает все связи между устройствами ЭВМ, предусмотренные общей функциональной схемой, но не параллельно, как в схеме (рис.1.15), а последовательно, с разделением во времени.

В каждый момент времени по общей шине взаимодействуют лишь два устройства вычислительной машины. Третье устройство отключено от шины с помощью выходов с открытым коллектором или тремя состояниями.

В рамках магистральной организации ЭВМ удалось разработать микроэлектронные центральные процессоры, реализованные на одной или нескольких микросхемах с числом выводов меньшим допустимого.

Такие микросхемы назвали микропроцессорами. ЭВМ с магистральной внутренней организацией и центральным процессором, построенным на микропроцессорах, стали называть микро-ЭВМ.

Магистральная организация микро-ЭВМ исключает параллельную обработку информации разными устройствами машины.

Поэтому производительность микро-ЭВМ оказывается относительно низкой. За малые размеры аппаратуры здесь заплачено ее быстродействием.

Следует указать, что за время, прошедшее с момента появления первого микропроцессора (1971 г.), технология производства и монтажа микросхем претерпела значительные изменения.

Соответственно увеличилось и допустимое число выводов микросхемы (от 40 в 1971 г. до нескольких сотен – в настоящее время).

Однако это обстоятельство не стимулировало отказа от магистральной организации микро-ЭВМ, так как такая организация оказалась очень удобной для модернизации, изменения состава устройств микро-ЭВМ и приспособления микро-ЭВМ к запросам конкретного пользователя.

Говорят, что магистральная организация обеспечивает открытость и гибкость построения микро-ЭВМ. Это очень полезные качества и, поэтому, не смотря на появление технических возможностей повышения производительности за счет отказа от магистральной организации, производительность микро-ЭВМ повышают только за счет увеличения быстродействия элементов и совершенствования процесса обработки информации в микропроцессоре (конвейерная обработка, кэширование, применение сопроцессоров).

Дата добавления: 2014-01-04