Мікропроцесори

Мікропроцесор являє собою процесор, складові частини якого мініатюризовані та розміщені в одній або декількох мікросхемах. Історія мікропроцесорів почалася в 1971 р., коли фірма Intel розробила перший у світі чотирирозрядний процесор 4004, а через рік – восьмирозрядний 8008. На основі мікропроцесорів створено нову елементну базу – мікропроцесорні засоби, на яких будують сучасні комп’ютери. У наш час терміни “процесор” і “мікропроцесор” сприймають як синоніми.

Мікросхема, яка виконує функції мікропроцесора або його частини, називається мікропроцесорною. Сукупність мікропроцесорних та інших мікросхем, які сумісні за конструктивно-технологічним виконанням і призначені для спільного використання, називається мікропроцесорним комплектом (МПК).

До характеристик мікропроцесорних ІМС відносяться: розміри кристала і кількість транзисторів у ньому, тип корпусу і кількість виводів.

Найбільш важливими статичними і динамічними електричними параметрами мікропроцесорів як мікроелектронних виробів є:

1. кількість джерел живлення та їхня напруга;

2. струм і потужність споживання;

3. кількість серій синхроімпульсів, їхні частота і амплітуда; рівні логічних сигналів;

4. вхідна і вихідна ємності, навантажувальна здатність;

5. час затримки розповсюдження сигналів, число операцій в секунду над операндами, які зберігаються в регістрах-акумуляторах.

Залежно від умов експлуатації до мікропроцесорних ІМС можуть пред’являтися спеціальні вимоги щодо додержання:

- температурного діапазону роботи і режиму зберігання;

- стійкості до радіаційних і електромагнітних впливів, вібрацій та ударів;

- маси і габаритів;

- інтенсивності відмов, напрацювання на відмову, надійності функціонування.

Мікропроцесор, призначений для використання функціонально повного набору операцій, є універсальним, інакше – спеціалізованим.

За конструкцією розрізняють такі мікропроцесори:

1. однокристальні – виконані у вигляді єдиної мікросхеми (див. рис. 2, а);

2. багатокристальні (модульні) – побудовані з мікросхем, кожна з яких виконує функції пристрою комп’ютера (див. рис. 2, б);

3. розрядно-нарощувальні (секційні); розрядність їхня може збільшуватися за рахунок декількох мікропроцесорних секцій, об’єднаних спільними шинами (див. рис. 2, в).

Рис. 2 – Конструкції мікропроцесорів: а – однокристальні; б – багатокристальні; в – секційні

(ІФ – інтерфейс; ПК – пристрій керування)

Усі мікропроцесори мають засоби сполучення із зовнішніми пристроями – інтерфейси (ІФ).

Для виробництва мікропроцесорів використовують усі види схемотехніки (технології): ТТЛШ, ЕЗЛ, І2Л, n-МОН, p-МОН, КМОН та ін.

Залежно від режиму роботи розрізняють такі процесори:

1. однопрограмні (виконують одну програму) і багатопрограмні (мають засоби для одночасного виконання кількох програм);

2. мультипроцесори (системи, в яких одночасно можуть бути активними декілька процесорів);

3. конвеєрні (команди виконуються послідовно рядом пристроїв, причому різні пристрої можуть одночасно обробляти відповідні частини декількох команд);

4. матричні (мають спеціальну архітектуру, розраховану на оброблення числових масивів);

5. співпроцесори (арифметичні розширювачі) – призначені для розширення списку команд ЦП; самостійно не використовуються;

6. периферійні – виконують функції введення-виведення інформації (асоціативні процесори, в яких характер обробки даних визначається змістом самих даних).

За видом інформації, що обробляється розрізняють цифрові (звичайні) та аналогові мікропроцесори. В аналогових мікропроцесорах на вході використовують АЦП для перетворення аналогових величин в цифровий код, а на виході – схеми ЦАП, які перетворюють цифрові дані в аналогові.

Дата добавления: 2014-01-20