1.6.1 Noțiuni de bază

Dezvoltarea tehnologiei face posibilă crearea pe un cip a unui număr tot mai mare de componente active - tranzistoare, care pot fi folosite pentru a implementa noi soluții arhitecturale și structurale care cresc performanța și extind funcționalitatea microprocesoarelor.

Tehnologia cu microprocesor include hardware și software utilizate pentru a construi diverse sisteme cu microprocesoare, dispozitive și microcalculatoare personale.

Microprocesor (MP) – un dispozitiv controlat de program care realizează procesul de prelucrare a informațiilor digitale și controlul acestuia și este construit, de regulă, pe un singur LSI.

Sistem cu microprocesor (MPS) este un produs complet funcțional, format din unul sau mai multe dispozitive, în principal microprocesor: microprocesor și/sau microcontroler.

Termen "microcontroller" (MK) a înlocuit termenul folosit anterior „microcomputer cu un singur cip”. Primul brevet pentru un microcomputer cu un singur cip a fost eliberat în 1971 pentru M. Cochren și G. Bun. Ei au propus să plaseze nu numai un microprocesor, ci și dispozitive de memorie, de intrare-ieșire pe un singur cip. Odată cu apariția microcalculatoarelor cu un singur cip, este asociat începutul erei automatizării computerelor în domeniul managementului. Aparent, această împrejurare a determinat termenul "microcontroller" (Control- management).

Cu toate acestea, ulterior, extinderea domeniului de utilizare a MC a condus la dezvoltarea arhitecturii acestora prin plasarea dispozitivelor (modulelor) pe un cip care reflectă specificul sarcinilor în curs de rezolvare cu funcționalitatea lor. Astfel de dispozitive suplimentare au devenit cunoscute sub numele de periferice. Prin urmare, nu este o coincidență faptul că un alt termen a fost introdus recent - „procesor integrat” (IP) , care definește o nouă clasă de dispozitive cu un singur cip cu capacitate funcțională cu un set diferit de module. În ceea ce privește numărul și compoziția dispozitivelor periferice, IP-urile sunt inferioare MK-urilor și ocupă o poziție intermediară între MP și MK. Din același motiv, au apărut nu doar familiile MK care combină MK-uri înrudite (cu același sistem de comandă, lungimea cuvântului), dar au început să iasă în evidență și subspeciile MK: comunicare, pentru control etc.

Microcontroler (MK) - computer cu un singur cip sau microprocesor de control.

MP-urile sunt utilizate în prezent în principal pentru producția de calculatoare personale, iar MC și IP sunt baza pentru crearea diferitelor sisteme încorporate, echipamente de telecomunicații și portabile etc.

Arhitectura procesorului este complexul hardware și software furnizat utilizatorului. Acest concept general include un set de registre accesibile prin software și dispozitive executive (operaționale), un sistem de comenzi de bază și metode de adresare, cantitatea și structura memoriei adresabile etc.

Arhitectură strâns asociat cu structura , care prevede prezența componentelor pentru implementarea funcțiilor procesorului.

1.6.2 Variante ale arhitecturii microprocesoarelor

în funcţie dinset de comenzi de executat și metode de adresare

CISC ( Complex instrucțiuni a stabilit calculator ) – arhitectura implementat în multe tipuri de microprocesoare care execută un set mare de instrucțiuni multi-format folosind numeroase metode de adresare.

De exemplu, microprocesoare din familia Pentium. Ei execută peste 200 de comenzi de complexitate diferită, care variază în dimensiune de la 1 la 15 octeți și oferă mai mult de 10 metode de adresare diferite).

O mare varietate de comenzi executabile și metode de adresare permite programatorului să implementeze cei mai eficienți algoritmi pentru rezolvarea diferitelor probleme. Cu toate acestea, acest lucru complică semnificativ structura microprocesorului, în special a dispozitivului său de control, ceea ce duce la o creștere a dimensiunii și a costului cristalului și la o scădere a productivității. În același timp, multe comenzi și metode de adresare sunt rareori folosite. Prin urmare, începând cu anii 1980, a primit o dezvoltare intensivă arhitectura procesorului prescurtat set de instructiuni ( RISC procesoare).

RISC ( Redus instrucțiuni a stabilit calculator ) – arhitectura se distinge prin utilizarea unui set limitat de instrucțiuni cu format fix și a unui număr redus de metode de adresare. Ca urmare, structura microprocesorului este simplificată semnificativ, dimensiunea și costul acestuia sunt reduse, iar performanța este semnificativ crescută.

Procesoarele RISC moderne implementează de obicei aproximativ 100 de instrucțiuni într-un format fix de 4 octeți. Numărul de metode de adresare utilizate este de asemenea redus semnificativ. De obicei, la procesoarele RISC, toate instrucțiunile de prelucrare a datelor sunt executate numai cu registru sau adresare imediată. În același timp, pentru a reduce numărul de accesări la memorie, procesoarele RISC au o cantitate crescută de stocare internă a registrelor - de la 32 la câteva sute de registre, în timp ce la procesoarele CISC numărul de registre scop general de obicei este 8-16. Accesul la memorie în procesoarele RISC este utilizat numai în operațiunile de încărcare a datelor în REU sau de transfer a rezultatelor din REU în memorie. În acest caz, se utilizează un număr mic dintre cele mai simple metode de adresare: registru indirect, index și altele.

Virtuțile arhitecturii RISC au condus la faptul că multe procesoare CISC moderne utilizează un nucleu RISC care realizează procesarea datelor. În acest caz, comenzile complexe și multi-formate primite sunt convertite preliminar într-o secvență de operații RISC simple care sunt efectuate rapid de acest nucleu de procesor.

Așa funcționează, de exemplu, cele mai recente modele de microprocesoare Pentium și K7, care, conform indicatorilor externi, aparțin procesoarelor CISC. Utilizarea arhitecturii RISC este o trăsătură caracteristică multor microprocesoare moderne.

VLIW ( Foarte mare instrucțiuni Cuvânt ) - o caracteristică a arhitecturii este utilizarea comenzilor foarte lungi (până la 128 de biți sau mai mult), câmpuri individuale ale cărora conțin coduri care asigură efectuarea diferitelor operațiuni. Astfel, o instrucțiune determină executarea mai multor operații în paralel în diverse dispozitive de operare incluse în structura microprocesorului.

Arhitectură a apărut relativ recent - în anii 1990.

în funcţie privind implementarea utilizată a memoriei și organizarea selecției comenzilor și datelor Următoarele arhitecturi sunt implementate în microprocesoarele moderne:

arhitectura princeton , denumită adesea arhitectura Von Neumann, se caracterizează prin utilizarea RAM partajată pentru a stoca programe și date. Pentru a accesa această memorie, se folosește o magistrală comună de sistem, prin care atât comenzile, cât și datele intră în procesor.

Avantaje arhitecturi:

a) Prezența unei memorii comune vă permite să redistribuiți rapid volumul acesteia pentru stocarea matricelor individuale de comenzi, date, în funcție de sarcinile rezolvate. Acest lucru asigură posibilitatea utilizării eficiente a volumului disponibil memorie cu acces aleatorîn fiecare caz specific de aplicare a microprocesorului;

b) utilizarea unei magistrale comune pentru transmiterea comenzilor și a datelor simplifică foarte mult depanarea, testarea și monitorizarea curentă a sistemului, crește fiabilitatea acestuia.

Principalul dezavantaj arhitectura este nevoia de preluare secvențială a comenzilor și a datelor procesate printr-o magistrală comună de sistem. În acest caz, autobuzul comun devine un „gât de sticlă” (gât de sticlă – „gât de sticlă”), ceea ce limitează performanța sistemului digital.

Arhitectura Harvard caracterizată prin separarea fizică a memoriei de instrucțiuni (programe) și a memoriei de date. Fiecare memorie este conectată la procesor printr-o magistrală separată, ceea ce face posibilă preluarea și decodarea următoarei instrucțiuni simultan cu citirea-scrierea datelor în timpul execuției instrucțiunii curente.

Demnitate arhitectura are o performanță mai mare decât utilizarea arhitecturii Princeton, datorită separării fluxurilor de comandă și date și combinației operațiunilor lor de preluare.

dezavantaje arhitecturile sunt asociate cu necesitatea unui număr mai mare de magistrale, precum și cu o cantitate fixă ​​de memorie alocată pentru comenzi și date, al cărei scop nu poate fi redistribuit rapid în conformitate cu cerințele sarcinii de rezolvat.

Prin urmare, este necesar să se utilizeze o cantitate mai mare de memorie, al cărei factor de utilizare, atunci când se rezolvă o varietate de probleme, se dovedește a fi mai mic decât în ​​sistemele cu arhitectura Princeton. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiei microelectronice a făcut posibilă depășirea în mare măsură a acestor neajunsuri.

GarArhitectura secției utilizat pe scară largă în structura internă a microprocesoarelor moderne de înaltă performanță, unde o memorie cache separată este utilizată pentru a stoca instrucțiuni și date. În același timp, structura externă a majorității sistemelor cu microprocesoare implementează principiile Arhitectura Princeton.

Structura tipică a unui sistem cu microprocesor

Majoritatea sistemelor cu microprocesor au o structură trunk-modulară, în care dispozitivele individuale (module) care alcătuiesc sistemul fac schimb de informații printr-un magistrala de sistem– autostrăzi (Figura 1.7).

Modulul principal al sistemului este un microprocesor, care include

aranja management (woo) ,

dispozitiv de operare ,

înregistrează gura de depozitare roire (RZU) – memoria internă implementată ca un set de registre.

Operă dispozitiv de stocare activ (BERBEC) servește la stocarea programului în curs de execuție (sau a fragmentelor acestuia) și a datelor de prelucrat. În cele mai simple sisteme cu microprocesor, cantitatea de RAM este de zeci și sute de octeți, iar în computerele personale, serverele și stațiile de lucru moderne, ajunge la sute de MB sau mai mult. Deoarece accesarea RAM prin magistrala de sistem necesită o perioadă semnificativă de timp, majoritatea microprocesoarelor moderne de înaltă performanță introduc în plus memorie intermediară de mare viteză (cache) volum limitat (de la câțiva KB la sute de KB).

Memorie numai pentru citire (ROM) servește la stocarea constantelor și a programelor standard (neschimbabile). ROM-ul conține de obicei programe pentru inițializarea inițială (boot) a sistemelor, programe de testare și diagnosticare și alte programe de service care nu se modifică în timpul funcționării sistemelor. În sistemele cu microprocesor care gestionează anumite obiecte folosind programe fixe sau rar modificate, acestea sunt de obicei stocate în ROM (ROM - Read-Only Memory) sau ROM reprogramabil (EEPROM - Electrically Erased Programmable Read-Only Memory sau memorie flash).

Inter dispozitive faciale (ID) sunt folosite pentru a conecta la magistrală alte dispozitive care sunt externe sistemului. DUT-urile implementează anumite protocoale de comunicație paralelă sau serială. Dispozitivele externe pot fi o tastatură, un monitor, dispozitive de stocare externe (VSD) care utilizează dischete sau discuri magnetice rigide, discuri optice (CD-ROM), benzi magnetice și alte tipuri de medii de informare, senzori și convertoare de informații (analog-digital sau digital-analogic), o varietate de actuatoare (indicatoare, imprimante, motoare electrice, relee și altele).

Pentru a implementa diferite moduri de operare, la sistem pot fi conectate dispozitive suplimentare - controlere de întrerupere, controlere de acces direct la memorie și altele care implementează funcțiile speciale de control necesare.

Această structură corespunde arhitecturii Von Neumann propusă de acest om de știință în anii 1940 pentru a implementa primele modele de calculatoare digitale.

UU - dispozitiv de control

OS - dispozitiv de operare

RZU - dispozitiv de stocare a registrelor

RAM - Memorie cu acces aleatoriu

ROM - Memorie numai pentru citire

DUT - dispozitiv de interfață

Figura 1.7 - Structura tipică a unui sistem cu microprocesor

Autobuz de sistem conține câteva zeci (în sistemele complexe mai mult de 100) conductoare, care, în conformitate cu scopul lor funcțional, sunt împărțite în magistrale separate:

magistrala de adrese A, servește la transferul adresei, care este formată de microprocesor și vă permite să selectați celula de memorie necesară a RAM (ROM) sau ID-ul necesar atunci când accesați un dispozitiv extern;

magistrala de dateD, servește la preluarea comenzilor venite din RAM sau ROM către CU al microprocesorului și pentru transferul datelor procesate (operanzi) între microprocesor și RAM sau IM (dispozitiv extern);

magistrala de control C, servește la transmiterea unei varietăți de semnale de control care determină modurile de funcționare a memoriei (scriere sau citire), dispozitive de interfață (intrare sau ieșire de informații) și microprocesor (pornire, solicitări de dispozitive externe pentru service, informații despre modul curent lucru) și alte semnale.

Secțiunea 1 Arhitectura de calcul cu microprocesor

Tema 1.1 Arhitectura microprocesorului

Plan:

1 Arhitectura microprocesorului. Clasificare

Tehnologia cu microprocesor (MPT) include hardware și software utilizate pentru a construi diverse sisteme cu microprocesoare, dispozitive și microcalculatoare personale.

Sistem cu microprocesor (MPS) este un produs finit funcțional, format din unul sau mai multe dispozitive, în principal microprocesor: microprocesor și/sau microcontroler.

Dispozitiv cu microprocesor (MPU) este un produs complet funcțional și structural, format din mai multe microcircuite, care includ un microprocesor; este conceput pentru a îndeplini un set specific de funcții: primirea, procesarea, transmiterea, transformarea informațiilor și gestionarea.

Microprocesor (MP) numit dispozitiv controlat de program care realizează procesul de procesare și gestionare a informațiilor digitale și este construit, de regulă, pe un singur LSI.

Diferiți MP sau MC sunt combinați în familii atât tehnologia „microkernel”, care este nucleul procesorului care interacționează cu dispozitivele periferice de diverse nomenclaturi, cât și principiile inerente sistemelor deschise: compatibilitatea ( compatibilitate ), scalabilitate ( scalabilitate ), portabilitate ( portabilitate ) și interacțiunea aplicației ( introperabilitate).

Microprocesoarele fabricate sunt împărțite în clase separate, în conformitate cu arhitectura, structura și scopul lor funcțional. Principalele direcții în dezvoltarea microprocesoarelor sunt creșterea productivității și extinderea funcționalității acestora, ceea ce se realizează atât prin creșterea nivelului de tehnologie microelectronice utilizată pentru producția de microprocesoare, cât și prin utilizarea unor noi opțiuni arhitecturale și structurale pentru implementarea acestora.

Figura 1 prezintă clasificarea microprocesoarelor moderne pe o bază funcțională.

Figura 1 - Clasificarea microprocesoarelor moderne pe o bază funcțională

Microprocesoare de uz general concepute pentru a rezolva o gamă largă de probleme de prelucrare a unei varietăți de informații. Domeniul lor principal de utilizare este computerele personale, stațiile de lucru, serverele și altele sisteme digitale aplicare în masă.

Microprocesoare specializate concentrat pe rezolvarea unor probleme specifice de gestionare a diverselor obiecte. Conțin microcircuite (interfețe) suplimentare care asigură aplicații specializate. Au un design special, fiabilitate sporită.

Microcontrolere sunt microprocesoare specializate care se concentrează pe implementarea dispozitivelor de control încorporate într-o varietate de echipamente. O trăsătură caracteristică a structurii microcontrolerelor este plasarea pe același cip cu procesorul central al memoriei interne și un set mare de dispozitive periferice.

Procesoare de semnal digital (DSP) reprezintă o clasă de microprocesoare specializate axate pe procesarea digitală a datelor primite semnale analogice. O caracteristică specifică a algoritmilor de procesare a semnalului analogic este necesitatea de a executa secvenţial un număr de instrucţiuni de multiplicare-adunare cu acumularea unui rezultat intermediar într-un registru acumulator. Prin urmare, arhitectura DSP este axată pe implementarea execuției rapide a operațiunilor de acest gen. Setul de instrucțiuni al acestor procesoare conține instrucțiuni speciale MAC (Multiplicare cu acumulare) ) care implementează aceste operațiuni.

Arhitectura procesorului este complexul hardware și software furnizat utilizatorului. Acest concept general include un set de registre accesibile prin software și dispozitive executive (operaționale), un sistem comenzi de bazăși metode de adresare, cantitatea și structura memoriei adresabile, tipurile și metodele de gestionare a întreruperilor.

Când se descrie arhitectura și funcționarea procesorului, reprezentarea acestuia este de obicei folosită ca un set de registre accesibile de software care formează Inregistreaza-te sau model de programare . Aceste registre conțin datele procesate (operanzi) și informații de control. În consecință, modelul de registru include grup de registre de uz general, angajați pentru stocarea operanzilor și un grup registre de servicii, asigurarea controlului asupra execuției programului și asupra modului de funcționare al procesorului, organizarea accesului la memorie (protecția memoriei, organizarea segmentelor și paginilor etc.).

Registrele de uz general formează RZU - memoria de registru internă a procesorului. Compoziția și numărul de registre de servicii sunt determinate de arhitectura microprocesorului. Acestea includ de obicei:

Contor de programe PC (sau CS + IP în arhitectura microprocesorului Intel);

Registrul de stare SR (sau EFLAGS);

Registru de control al modului procesorului CR (Registrul de control);

Registre care implementează organizarea de segmente și pagini a memoriei;

Registre care oferă programe de depanare și de testare a procesorului.

În plus, diverse modele de microprocesoare conțin o serie de alte registre specializate.

Compoziția dispozitivelor și blocurilor incluse în structura microprocesorului și mecanismele implementate ale interacțiunii lor sunt determinate de scopul funcțional și domeniul de aplicare al microprocesorului.

Arhitectura și structura microprocesorului sunt strâns legate. Implementarea anumitor caracteristici arhitecturale necesită introducerea hardware-ului necesar (dispozitive și blocuri) în structura microprocesorului și asigurarea unor mecanisme adecvate pentru funcționarea lor în comun. Următoarele arhitecturi sunt implementate în microprocesoarele moderne.

CISC ( Complexinstrucțiunia stabilitcalculator) - arhitectura este implementată în multe tipuri de microprocesoare care execută un set mare de instrucțiuni multi-format folosind numeroase metode de adresare. Ei execută peste 200 de comenzi de complexitate diferită, care au o dimensiune de la 1 la 15 octeți și oferă mai mult de 10 metode de adresare diferite. O astfel de mare varietate de comenzi executabile și metode de adresare permite programatorului să implementeze cei mai eficienți algoritmi pentru rezolvarea diferitelor probleme.

RISC ( Redusinstrucțiunia stabilitcalculator) - arhitectura se distinge prin utilizarea unui set limitat de instrucțiuni cu format fix. Modern RISC -procesoarele implementează de obicei aproximativ 100 de instrucțiuni într-un format fix de 4 octeți. Numărul de metode de adresare utilizate este de asemenea redus semnificativ. De obicei în RISC -procesatori, toate instructiunile de prelucrare a datelor se executa numai cu registru sau adresare directa.

VLIW ( FoartemareinstrucțiuniCuvânt) - arhitectura a apărut relativ recent - în anii 1990. Particularitatea sa este utilizarea unor comenzi foarte lungi (până la 128 de biți sau mai mult), câmpuri individuale ale cărora conțin coduri care asigură efectuarea diferitelor operațiuni. Astfel, o instrucțiune determină executarea mai multor operații în paralel în diverse dispozitive de operare incluse în structura microprocesorului.

Pe lângă setul de comenzi executabile și metode de adresare, o caracteristică arhitecturală importantă a microprocesoarelor este implementarea memoriei utilizate și organizarea comenzilor și a preluarii datelor. După aceste caracteristici, se disting procesoarele cu arhitecturi Princeton și Harvard.

arhitectura princeton , care este adesea denumită arhitectura Von Neumann, se caracterizează prin utilizarea RAM partajată pentru stocarea programelor, datelor și organizarea stivei. Pentru a accesa această memorie, se folosește o magistrală comună de sistem, prin care atât comenzile, cât și datele intră în procesor. Această arhitectură are o serie de avantaje importante. Prezența memoriei partajate vă permite să redistribuiți rapid volumul acesteia pentru a stoca matrice individuale de comenzi, date și implementare a stivei, în funcție de sarcinile rezolvate.

Arhitectura Harvard caracterizată prin separarea fizică a memoriei de instrucțiuni (programe) și a memoriei de date. Versiunea sa originală a folosit, de asemenea, o stivă separată pentru a stoca conținutul contorului programului, care a oferit posibilitatea de a executa subrutine imbricate. Fiecare memorie este conectată la procesor printr-o magistrală separată, ceea ce face posibilă preluarea și decodarea următoarei instrucțiuni simultan cu citirea-scrierea datelor în timpul execuției instrucțiunii curente. Datorită acestei separări a fluxurilor de comandă și de date și combinației operațiunilor lor de preluare, mai mult performanta ridicata decât atunci când se folosește arhitectura Princeton.

Ieșire:

Astfel, putem concluziona că microprocesoarele sunt clasificate în funcție de caracteristicile lor funcționale, de organizarea arhitecturilor, de organizarea datelor și a memoriei programelor, de setul de comenzi executabile și de metode de adresare, precum și de bitnessul datelor, adresare și control.

­ Întrebări de test:

1 Ce este un microprocesor?

2 Cum sunt clasificate microprocesoarele moderne pe baze funcționale?

3 Enumerați opțiunile pentru arhitecturile procesoarelor.

4 Explicați caracteristicile CISC arhitecturi de procesoare.

5 Explicați caracteristicile arhitecturii procesorului RISC.

Microprocesorul se caracterizează prin: 1) frecvența ceasului, care determină timpul maxim pentru comutarea elementelor din calculator; 2) adâncimea de biți, adică numărul maxim de cifre binare procesate simultan.

Capacitatea MP se notează cu m/n/k/ şi include: m - capacitatea registrelor interne, determină apartenenţa uneia sau alteia clase de procesoare; n - lățimea de biți a magistralei de date, determină viteza de transfer a informațiilor; k - lățimea de biți a magistralei de adrese, determină dimensiunea spațiului de adrese. De exemplu, MP i8088 este caracterizat de valorile m/n/k=16/8/20; 3) arhitectura. Conceptul de arhitectură a microprocesorului include un sistem de comenzi și metode de adresare, posibilitatea de a combina execuția comenzilor în timp, prezența dispozitivelor suplimentare în microprocesor, principiile și modurile de funcționare a acestuia. Distinge între microarhitectură și macroarhitectură.

Microarhitectura microprocesorului este organizarea hardware și structura logică a microprocesorului, registrelor, circuitelor de control, unităților logice aritmetice, dispozitivelor de stocare și autostrăzilor informaționale care le conectează.

Macroarhitectura este un sistem de instrucțiuni, tipuri de date prelucrate, moduri de adresare și principii de funcționare a microprocesorului.

În cazul general, arhitectura computerului este înțeleasă ca o reprezentare abstractă a mașinii în ceea ce privește principalele module funcționale, limbajul computerului și structura datelor.

Structura unui microprocesor tipic

Arhitectura unui sistem de calcul mic tipic bazat pe un microcalculator este prezentată în fig. 2.1 Un astfel de microcalculator conține toate cele 5 blocuri principale ale unei mașini digitale: un dispozitiv de introducere a informațiilor, o unitate de control (CU), o unitate logică aritmetică (ALU) (care fac parte din coordonatele microprocesorului de funcționare a tuturor dispozitivelor sistemului digital). folosind magistrala de control (CS). Pe lângă CS, există o magistrală de adresă de 16 biți (SHA), care servește la selectarea celule specifice memorie, portul de intrare sau portul de ieșire. O magistrală de informații de 8 biți sau o magistrală de date (SD) efectuează transferul bidirecțional de date către și de la microprocesor. Este important de reținut că MP-ul poate trimite informații către memoria microcomputerului sau către unul dintre porturile de ieșire, precum și să primească informații din memorie sau de la unul dintre porturile de intrare.

microprocesor), dispozitive de stocare (memorie) și dispozitiv de ieșire a informațiilor.

Orez. 2.1. Arhitectura unui microprocesor tipic.

Memoria de doar citire (ROM) din microcomputer conține un anumit program (în practică, programul de inițializare a computerului). Programele pot fi încărcate într-o memorie cu acces aleatoriu (RAM) și de pe un dispozitiv de stocare extern (OVD). Acestea sunt programe de utilizator.

Ca exemplu care ilustrează funcționarea unui microcalculator, să luăm în considerare o procedură, pentru implementarea căreia este necesar să se efectueze următoarea secvență de operații elementare: 1. Apăsați tasta cu litera „A” de pe tastatură. 2. Puneți litera „A” în memoria microcomputerului. 3. Afișați litera „A” pe ecranul de afișare.

Aceasta este o procedură tipică de intrare-stocare-ieșire, a cărei luare în considerare face posibilă explicarea principiilor utilizării unor dispozitive incluse într-un microcomputer.

Pe fig. 2.2 prezintă o diagramă detaliată a execuției procedurii intrare-stocare-ieșire. Rețineți că comenzile sunt deja încărcate în primele șase locații de memorie. Programul stocat conține următorul lanț de comenzi: 1. Introduceți datele de la portul de intrare 1. 2. Stocați datele în locația de memorie 200. 3. Trimiteți datele la portul de ieșire 10.

Orez. 2.2. Diagrama de execuție a procedurii intrare-stocare-ieșire.

Există doar trei comenzi în acest program, deși în Fig. 2.2, se poate părea că există șase instrucțiuni stocate în memoria programului. Acest lucru se datorează faptului că echipa este de obicei împărțită în părți. Prima parte a comenzii 1 din programul de mai sus este comanda de introducere a datelor. A doua parte a comenzii 1 specifică de unde să introduceți datele (de la portul 1). Prima parte a comenzii, care prescrie o acțiune specifică, se numește cod de operație (COP), iar a doua parte este operandul. Opcode și operand sunt plasate în locații separate de memorie de program. Pe fig. 2.2 CPC-ul este stocat în locația 100 și codul operandului în locația 101 (portul 1); acesta din urmă specifică de unde să obțină informațiile.

În MP din fig. 2.2, sunt alocate încă două blocuri noi - registre: acumulatorul și registrul de comandă.

Luați în considerare trecerea comenzilor și a datelor în interiorul microcalculatorului folosind cercuri numerotate din diagramă. Reamintim că microprocesorul este nodul central care controlează mișcarea tuturor datelor și execuția operațiilor.

Deci, atunci când se efectuează o procedură tipică de intrare-stocare-ieșire într-un microcalculator, are loc următoarea secvență de acțiuni: 1. MP emite adresa 100 către magistrala de adrese. Pe magistrala de control este primit un semnal care setează memoria programului (un microcircuit specific) în modul citire. 2. Memoria programului trimite prima comandă („Introducere date”) prin magistrala de date, iar MP-ul primește acest mesaj codificat. Instrucțiunea este plasată în registrul de instrucțiuni. MP decodifică (interpretează) comanda primită și determină că comanda are nevoie de un operand. 3. Problemele MP se adresează 101 către SHA; SHU este folosit pentru a pune memoria programului în modul de citire. 4. Operandul „Din portul 1” este trimis din memoria programului către SD. Acest operand este localizat în memoria programului în locația 101. Codul operandului (conținând adresa portului 1) este transmis prin SD către MP și trimis în registrul de instrucțiuni. MP decodifică acum comanda completă („Introduceți date de la portul 1”). 5. MP, folosind SHA și SHU care îl conectează cu dispozitivul de intrare, deschide portul 1. Codul digital al literei "A" este transferat în acumulatorul din interiorul MP ​​și stocat. Este important să rețineți că atunci când procesați fiecare comanda programului, MP-ul funcționează conform execuției fetch-decode-. 6. MP se referă la celula 102 pe SHA. SHU este folosit pentru a pune memoria programului în modul de citire. 7. Codul de comandă „Remember data” este introdus în SD și trimis către MP, unde este plasat în registrul de comandă. 8. MP decodifică această comandă și determină că are nevoie de un operand. MP accesează celula de memorie 103 şi activează intrarea de citire a cipurilor de memorie de program. 9. Codul de mesaj „În celula de memorie 200” este trimis din memoria programului către SD. MP preia acest operand și îl plasează în registrul de instrucțiuni. Instrucțiunea completă „Store data in memory location 200” este preluată din memoria programului și decodificată. 10. Acum începe procesul de executare a comenzii. MP transmite adresa 200 către SHA și activează intrarea de scriere aferentă memoriei de date. 11. MP direcționează informațiile stocate în acumulator către memoria de date. Codul literei „A” este transmis prin SD și înregistrat în celula 200 a acestei memorie. A doua comandă executată. Procesul de memorare nu distruge conținutul acumulatorului. Conține încă codul pentru litera „A”. 12. MP accesează celula de memorie 104 pentru a selecta următoarea instrucţiune şi pune memoria programului în modul de citire. 13. Codul de comandă de ieșire a datelor este trimis prin SD către MP, care îl plasează în registrul de comandă, decriptează și determină că este necesar un operand. 14. MP emite adresa 105 către SHA și setează memoria programului în modul citire. 15. Din memoria programului, MP-ul primește prin SD codul operandului „To port 10”, care este apoi plasat în registrul de comenzi. 16. MP decriptează comanda completă „Ieșire date în portul 10”. Cu ajutorul lui SHA și SHU, conectându-l cu dispozitivul de ieșire, MP deschide portul 10, transmite codul literei „A” (încă în baterie) peste SD. Litera „A” este transmisă prin portul 10 către ecranul de afișare.

În majoritatea sistemelor cu microprocesor (MPS), informațiile sunt transmise într-o manieră similară cu cea discutată mai sus. Cele mai semnificative diferențe sunt posibile în blocurile de informații de intrare și de ieșire.

Subliniem încă o dată că microprocesorul este nucleul sistemului și controlează toate operațiunile. Lucrarea sa prezintă o implementare secvențială a microprocedurilor fetch-decrypt-execute. Cu toate acestea, secvența reală a operațiilor din MPS este determinată de instrucțiunile stocate în memoria programului.

Astfel, în MPS, microprocesorul îndeplinește următoarele funcții: - preluarea instrucțiunilor programului din memoria principală; - decriptarea comenzilor; - executarea operaţiilor aritmetice, logice şi de altă natură codificate în comenzi; - gestionarea transferului de informații între registre și memoria principală, între dispozitivele de intrare/ieșire; - prelucrarea semnalelor de la dispozitivele de intrare/ieșire, inclusiv implementarea de întreruperi de la aceste dispozitive; - conducerea si coordonarea activitatii principalelor unitati ale MP.

Structura de bază a unui sistem cu microprocesor este

Sarcina de a gestiona sistemul îi este atribuită Procesor(CPU) la care este conectat memorieȘi sistem de intrare-ieșire prin canalele de memorie și, respectiv, I/O. CPU citește din memorie instrucțiunile care compun programul și le decodifică. În funcție de rezultatul decodării instrucțiunilor, acesta preia date din memoria m porturi de intrare, le procesează și le trimite înapoi în porturile de memorie sau de ieșire. De asemenea, este posibilă introducerea/ieșirea datelor din memorie către dispozitive externe și invers, ocolind CPU-ul. Acest mecanism se numește acces direct la memorie(RAP). Fiecare componentă a sistemului cu microprocesor are o structură internă destul de complexă.

Din punctul de vedere al utilizatorului, atunci când alegeți un microprocesor, este recomandabil să aveți câteva caracteristici complexe generalizate ale capabilităților microprocesorului. Dezvoltatorul trebuie să clarifice și să înțeleagă doar acele componente ale microprocesorului care se reflectă în mod clar în programe și trebuie luate în considerare atunci când elaborează scheme și programe pentru funcționarea sistemului. Astfel de caracteristici sunt definite de conceptul de arhitectură a microprocesorului.

arhitectura microprocesorului- aceasta este organizarea sa logica, considerata din punctul de vedere al utilizatorului; determină capacitățile microprocesorului în ceea ce privește implementarea hardware și software a funcțiilor necesare construirii unui sistem cu microprocesor. Conceptul de arhitectură a microprocesorului reflectă:

Structura sa, adică un set de componente care alcătuiesc microprocesorul și conexiunile dintre ele; este suficient ca utilizatorul să se limiteze la modelul de registru al microprocesorului;

Metode de prezentare și formate de date;

Metode de accesare a tuturor elementelor structurii care sunt accesibile din punct de vedere programatic utilizatorului (adresare la registre, celule de memorie cu acces permanent și aleator, dispozitive externe);

Un set de operații efectuate de un microprocesor;

Caracteristicile cuvintelor de control și ale semnalelor generate de microprocesor și furnizate acestuia din exterior;

Reacția la semnale externe(sistem de manipulare a întreruperii etc.).

După modul în care este organizat spațiul de memorie al unui sistem cu microprocesor, se disting două tipuri principale de arhitecturi.

Este numită organizația în care același spațiu de memorie este folosit pentru a stoca programe și date fundal arhitectura Neumann(numit după matematicianul care a propus programe de codificare într-un format corespunzător formatului de date). Programele și datele sunt stocate într-un singur spațiu și nu există semne care să indice tipul de informații din celula de memorie. Avantajele acestei arhitecturi sunt structura internă mai simplă a microprocesorului și mai puține semnale de control.

Organizația în care memoria de program CSEG (Segment de cod) și memoria de date DSEG (Segment de date) sunt separate și au propriile spații de adrese și modalități de accesare a acestora se numește Arhitectura Harvard(numit după laboratorul de la Universitatea Harvard care a propus-o). Această arhitectură este mai complexă și necesită semnale de control suplimentare. Cu toate acestea, permite o manipulare mai flexibilă a informațiilor, implementarea unui set codificat compact de instrucțiuni ale mașinii și, în unele cazuri, accelerarea funcționării microprocesorului. Reprezentanții acestei arhitecturi sunt microcontrolere din familia MCS-51 de la Intel.

În prezent, se produc microprocesoare cu arhitectură mixtă, în care CSEG și DSEG au un singur spațiu de adrese, dar mecanisme diferite de accesare a acestora. Un exemplu specific sunt microprocesoarele din familia 80x86 de la Intel.

La nivel fizic, microprocesorul interacționează cu memoria și sistemul I/O printr-un singur set de magistrale de sistem - autostrada intrasistem. Constă în general din:

Bus de date DB (Data Bus), prin care se fac schimb de date între CPU, memorie și sistemul exploziv;

AB address bus (Address Bus), folosit pentru a transfera adresele celulelor de memorie și porturile BB care sunt accesate;

Control bus CB (Control Bus), care transmite semnale de control care implementează cicluri de schimb de informații și controlează funcționarea sistemului.

Același set de autobuze este folosit pentru a organiza canalul DMA. Acest tip de autostradă se numește demultiplex sau trei magistrale cu magistrale separate de adrese si date.

În unele microprocesoare, pentru a reduce lățimea autostrăzii fizice, se introduc magistrală combinată adresa-date AD (Address/Data Bus), prin care sunt transmise atât adresele, cât și datele. Etapa de transfer de informații despre adresă este separată în timp de etapa de transfer de date și este controlată de un semnal special ALE (Address Latch Enable), care este inclus în CB. Această rută este denumită în mod obișnuit ca multiplex sau dual-bus cu magistrală combinată de adrese și date.

Schimbul fizic de date prin coloana vertebrală se face în cuvinte sau octeți în formă următorul prieten după alte apeluri către canal. Un cuvânt sau un octet este transferat într-un ciclu de acces la coloana vertebrală între CPU, memorie și sistemul I/O. Există mai multe cicluri tipice de schimb. Printre ei citirea memorieiȘi intrare de memorie.

Ciclu de citire a memoriei pe linia demultiplex.

Ciclul de scriere în memorie pe linia demultiplex.

Ciclul de citire din memorie pe coloana vertebrală multiplex.

Ciclul de scriere în memorie pe linia multiplex.

Cu un spațiu izolat de explozibili, se adaugă cicluri Citirea portului BBȘi Intrări de port BB.

Ciclul de citire a portului BB pe backbone Demultiplex

Ciclul de scriere în portul BB de pe linia demultiplex.

În cazul arhitecturii de tip Harvard, când memoria de program și memoria de date sunt separate, se introduce și ciclu de citire a memoriei programului.

Ciclul de citire a memoriei programului pe coloana vertebrală demultiplex.

În unele cazuri, atunci când dispozitivele funcționează pe autostradă, a căror viteză este inferioară vitezei procesorului, durata strobozilor RD, WR etc. poate să nu fie suficientă pentru executarea corectă a operațiunii de schimb din partea modulului periferic. Apoi, pentru a organiza o finalizare fiabilă a funcționării portbagajului, în CB este introdus un semnal special READY. La fiecare ciclu de acces la canal, înainte de sfârșitul stroboscopului RD sau WR, CPU verifică starea semnalului READY. Dacă nu a fost încă resetat până în acest moment, atunci CPU-ul extinde strobe-ul corespunzător inserând așa-numitul. cicluri de așteptare WS (Wait State). Numărul maxim de WS poate fi limitat sau nu, în funcție de model specific microprocesorul și modul său de funcționare.

Bucle de citire cu bucle de așteptare.

ÎN Mod normal de lucru pe magistrală, există un singur dispozitiv activ în fața CPU, care inițiază toate ciclurile de schimb de date pe magistrală. Totuși, pot exista cazuri când există mai multe dispozitive active pe aceeași linie, care trebuie să funcționeze cu același bloc de memorie și bloc BB. Pentru ca un alt dispozitiv activ să transmită date prin magistrală, CPU trebuie să fie dezactivat pentru acest timp. În aceste scopuri, majoritatea microprocesoarelor moderne suportă așa-numitele. modul „Acces direct la memorie” (DMA). Pentru a implementa acest mod, în CB sunt introduse semnale suplimentare HOLD și HLDA. Când un nivel activ este primit la intrarea HOLD, microprocesorul întrerupe execuția programului său, comută ieșirile tuturor magistralelor sale la o stare de impedanță ridicată și setează nivelul activ la ieșirea HLDA, care ar trebui să servească drept semnal pentru un alt dispozitiv activ că își poate începe ciclurile de schimb pe coloana vertebrală. Când acest dispozitiv își termină ciclurile de schimb, resetează semnalul HOLD, după care CPU revine la starea sa normală și continuă să execute programul.

Un alt mod de funcționare al procesorului care îi cere să schimbe cursul normal al execuției programului este așa-numitul. modul „întreruperi”. Aproape toate microprocesoarele moderne au unul sau mai multe așa-numite. intrări externe de întrerupere INT0, INT1 etc., care primesc semnale care indică unele evenimente din sistem, la care CPU trebuie să răspundă într-un anumit mod. Când un nivel de semnal activ ajunge la una dintre aceste intrări, microprocesorul întrerupe execuția normală a programului, își amintește adresa comenzii la care a întrerupt lucrul și trece la executarea așa-numitului. o „rutină a serviciului de întrerupere” (ICP) scrisă către CSEG la o anumită adresă. Adresa acestei subrutine este stocată într-o locație specială de memorie numită „ vector de întrerupere". Fiecare sursă individuală de întrerupere are propriul său vector de întrerupere. După executarea POP-ului, conform unei comenzi speciale, care trebuie să se termine cu POP-ul, procesorul revine la execuția programului întrerupt la adresa reținută. Sursele de întrerupere pot fi fie externe (adică, alimentate la una dintre intrările microcircuitului, care sunt numite „intrări de cerere de întrerupere”), fie interne (adică generate în interiorul procesorului în anumite condiții). pentru că Mai multe solicitări diferite de întrerupere pot veni în același timp, apoi există o anumită disciplină care stabilește secvența pentru deservirea întreruperilor individuale. Această disciplină este asigurată de sistemul „ întreruperea arbitrajului de preempțiune”, implementat fie în interiorul procesorului, fie folosind un controler special. În conformitate cu acest sistem, fiecare sursă de întrerupere are propria sa prioritate specificată (constantă sau variabilă), care determină ordinea în care este deservită. Când mai multe solicitări de întrerupere sosesc în același timp, întreruperea cu o prioritate mai mare este deservită mai întâi și apoi cu una mai mică. O întrerupere cu prioritate mai mare poate întrerupe o rutină de întrerupere cu prioritate mai mică care a început deja, la fel cum întrerupe programul principal. În acest caz, așa-numitul. „întreruperi imbricate”.

În plus față de CSEG și DSEG, aproape toate microprocesoarele moderne au un spațiu mic de date special alocat numit un set de registre accesibile prin software RSEG (Sgment de înregistrare). Spre deosebire de CSEG și DSEG, registrele RSEG sunt situate în interiorul procesorului în imediata apropiere a ALU-ului său, ceea ce oferă acces fizic rapid la informațiile stocate în ele. De obicei, acestea stochează rezultate intermediare ale calculelor care sunt adesea folosite de CPU. Regiunea RSEG poate fi complet izolată de spațiul de date DSEG, se poate suprapune parțial cu acesta și poate fi în întregime o subparte a DSEG. Organizarea logică internă a RSEG este foarte diversă și joacă un rol important în clasificarea arhitecturilor microprocesoarelor.

Registrele microprocesorului sunt eterogene din punct de vedere funcțional: unele sunt folosite pentru a stoca date sau informații despre adrese, altele - pentru a controla funcționarea CPU. În consecință, toate registrele pot fi împărțite în registre de date, indicatoareȘi registre cu destinație specială. Registrele de date participă la operații aritmetice și logice, deoarece sursele operanzilor și destinațiile rezultatelor, registrele de adrese sau pointerii sunt folosite pentru a calcula adresele datelor și comenzilor aflate în memoria principală. Registrele speciale servesc pentru a indica starea curentă a CPU și pentru a controla funcționarea componentelor sale. Este posibilă o arhitectură în care aceleași registre sunt utilizate pentru a stoca atât date, cât și informații despre adrese. Se numesc astfel de registre registrele generale(RON). Modalitățile de utilizare a unuia sau altul tip de registre determină caracteristicile specifice ale arhitecturii microprocesorului.

Dintre registrele de date, se distinge adesea un registru, numit acumulator A (Acumulator), cu care sunt asociate majoritatea comenzilor pentru prelucrarea datelor aritmetice și logice. Aceasta înseamnă că instrucțiunile aritmetice și logice folosesc conținutul acumulatorului ca unul dintre operanzii lor și stochează rezultatul operației în el. Este referit implicit printr-un opcode. În acest caz, nu este nevoie în codul de instrucțiune să aloce o zonă specială pentru adresele operandului și rezultatului. Acest tip de arhitectură de microprocesor se numește reîncărcabil. Dezavantajele acestei arhitecturi includ performanțe relativ scăzute, datorită faptului că acumulatorul este un „gât de sticlă”, în care de fiecare dată trebuie să introduceți mai întâi operandul înainte de a efectua operația. Un exemplu de astfel de arhitectură sunt microcontrolerele din familia MCS-51 de la Intel.

Un alt exemplu de organizare a registrelor de date sunt așa-numitele. „registre de lucru” R0, R1 etc. În acest caz, operanzii și rezultatele operațiilor aritmetice și logice pot fi stocate nu într-unul, ci în mai multe registre, ceea ce extinde posibilitățile de manipulare a datelor. Spre deosebire de acumulator, registrele de lucru sunt adresate explicit în codul de instrucțiuni. Acest tip de arhitectură de microprocesor se numește Inregistreaza-te. Un exemplu de astfel de organizare sunt microprocesoarele din familia 80x86 de la Intel. Într-un număr de microprocesoare proiectate pentru funcționare în timp real, există nu unul, ci mai multe seturi de registre de lucru. În fiecare moment, este disponibil doar unul dintre seturile de registre, a cărui alegere se efectuează prin înregistrarea informațiilor corespunzătoare într-un anumit registru de servicii. Un exemplu de astfel de dispozitive sunt microcontrolerele din familia MCS-48 de la Intel.

O arhitectură în care procesorul este capabil să utilizeze celulele de memorie principală ca adrese ale operanzilor și rezultate ale unei operații se numește arhitectură memorie-la-memorie. Acest lucru elimină timpul petrecut cu rescrierea conținutului registrelor de lucru atunci când treceți de la o procedură la alta. Cu toate acestea, aceasta pierde acces rapid la date intermediare, deoarece nu sunt stocate în registre interne, ci în DSEG. Soluția la această problemă poate fi să plasați o parte din DSEG pe același cip cu procesorul și să utilizați acest segment RAM intern ca spații de lucru. Un exemplu de astfel de organizare sunt microcontrolerele din familia MCS-96 de la Intel.

În aproape toate microprocesoarele moderne, este alocată o zonă de memorie separată pentru așa-numitele "grămadă", folosit, în general, pentru a transmite parametri la proceduri și pentru a stoca adrese de retur de la acestea. Stiva poate fi amplasată în interiorul microprocesorului sau în afara acestuia. Poate ocupa o parte din spațiul de adrese DSEG sau RSEG sau poate fi situat separat de acestea. În acest din urmă caz, ei vorbesc despre așa-numitul. „stivă hardware”. Transferarea funcțiilor acumulatorului în partea de sus a stivei duce la așa-numitul. „arhitectura stivei”. Organizarea stivei face posibilă utilizarea comenzilor neadresate, al căror cod are cea mai mică lungime. Instrucțiunile neadresate operează pe datele din partea de sus a stivei și imediat sub aceasta. Când se efectuează o operație, operanzii sursă sunt scoși din stivă, iar rezultatul nu este împins în partea de sus a stivei. Arhitectura stivei are o eficiență de calcul ridicată. Există un limbaj special de nivel înalt FORTH construit pe baza comenzilor neadresate. Această arhitectură este utilizată în procesoarele specializate de înaltă performanță și, în special, în procesoarele RISC.

Registrele de serviciu situate în interiorul microprocesorului sunt destinate diverselor funcții de control al funcționării acestuia și de indicare a stării componentelor sale. Compoziția și organizarea lor depind de arhitectura specifică a procesorului și diferă în fiecare caz specific. Cele mai comune registre de funcții speciale sunt „contor de programe” PC (contor de programe), „indicator de stivă” SP (Stack Pointer) și „cuvânt de stare program” PSW (Cuvânt de stare program). Contorul de programe PC la un moment dat conține adresa instrucțiunii care urmează în CSEG pe cea din acest moment efectuat. Pointerul de stivă SP stochează adresa curentă a vârfului stivei. Cuvântul de stare a programului PSW conține un set de atribute curente ale rezultatului operației. Fiecărui indicator de rezultat este asociată o variabilă de semnalizare de un bit care corespunde unui anumit bit PSW. Casetele de selectare tipice includ:

- CF(Carry Flag) - steag de transport ALU de comandă superioară. Este egal cu 1 dacă, în urma unei operații aritmetice sau a unei operații de deplasare, a avut loc un transfer de la bitul de ordin superior al rezultatului;

- ZF(Zero Flag) - steag semn zero. Egal cu 1 dacă rezultatul operației este 0;

-SF(Sign Flag) - steag semn rezultat. Duplică bitul semn al rezultatului operației;

- AF(Auxilinary Carry Flag) - steag de transport suplimentar. Este egal cu 1 dacă, în urma unei operații aritmetice sau a unei operații de schimbare, rezultatul a fost transferat din tetrada inferioară în cea superioară. Adesea folosit în aritmetica BCD;

- DE(Owerfow Flag) - steag de debordare. Este egal cu 1 dacă, în urma unei operații aritmetice, grila de biți a rezultatului a depășit;

- PF(Pavilion de paritate) - steag de paritate. Este egal cu 1 dacă numărul 1 ca rezultat al operației este impar și invers.

- DACĂ(Interrupt Flag) - steag de activare a întreruperii. Indică dacă întreruperile sunt activate pe sistem.

Steaguri specifice sunt folosite de program pentru a analiza rezultatul comenzii anterioare și pentru a decide asupra cursului ulterioar al programului. Registrele speciale pot ocupa o parte din spațiul de adrese DSEG sau RSEG sau pot fi localizate separat de acestea.

Registrele de adrese sau pointerii sunt utilizați pentru a implementa anumite metode de adresare a operanzilor utilizați în instrucțiuni specifice microprocesorului. Setul și funcțiile lor specifice depind de metodele de adresare implementate într-un anumit model de microprocesor.

Sub metoda de adresare se referă la metoda de codificare a adresei unui operand sau a rezultatului unei operații într-un cod de instrucțiune.

În general, codul de instrucțiune al microprocesorului poate fi reprezentat după cum urmează

KOP

AOP1

AOP2

...

AR

KOP - cod de operare;

AOP1 - câmpul de adresă al primului operand;

AOP2 - câmpul de adresă al celui de-al doilea operand;

AP - câmp de adresă rezultat.

Prezența câmpurilor separate, cu excepția COP-ului, este determinată de comanda specifică și tipul de microprocesor. Informațiile din câmpurile AOP și AP sunt determinate de metoda specifică de adresare utilizată în comandă.

Cele mai frecvente metode de adresare utilizate în modelele moderne de microprocesoare sunt:

- Înregistrați adresare. Operandul este într-un registru. Adresa de înregistrare este inclusă în opcode. Nu există un câmp de adresă în comandă;

- Adresare directă. Adresa fizică a operandului se află în câmpul de adresă corespunzător.

- Adresare directă. Valoarea imediată a operandului se află în câmpul de adresă corespunzător.

- Adresarea indirectă a registrului. Adresa fizică a operandului se află în Registrul de adrese indirecte DP (Data Pointer). Adresa de înregistrare este inclusă în opcode. Nu există un câmp de adresă în comandă. RON sau un registru special de adrese poate acționa ca DP;

- Adresare indirectă auto-incrementare/auto-decrementare. Adresa fizică a operandului se află în registrul de adrese indirecte DP. Adresa de înregistrare este inclusă în opcode. Nu există un câmp de adresă în comandă. După (sau înainte) operația este efectuată, conținutul DP este automat incrementat/decrementat pentru a indica următorul element din tabel.

- Adresare de bază cu offset. Adresa de bază a operandului se află în registrul de bază BP (Base Pointer). Adresa de înregistrare este inclusă în opcode. Decalajul adresei operandului în raport cu adresa de bază se află în câmpul de adresă corespunzător. RON sau un registru special de adrese pot acționa ca BP;

- Adresarea indexului. Adresa de bază a operandului se află în câmpul de adresă corespunzător. Decalajul adresei operandului în raport cu adresa de bază se află în registrul de index X (Index). X poate fi RON sau un registru special de adrese;

- Adresare de bază cu indexare. Adresa de bază a operandului este situată în registrul de bază BP , decalajul adresei operandului în raport cu adresa de bază este localizat în registrul index X . Adresele de registru sunt incluse în opcode. Nu există un câmp de adresă în comandă; X și BP pot fi RON sau registre de adrese speciale;

- adresarea segmentelor. Toată memoria este împărțită în segmente de o anumită dimensiune. Adresa segmentului este stocată în registrul de segment SR (Segment Register), offset-ul adresei relativ la începutul segmentului se află în câmpul de adresă corespunzător sau în registrul index X. X poate fi RON sau un registru special de adrese;

În funcție de metodele de adresare implementate într-un anumit procesor, acesta are anumite registre de adrese. Metodele de adresare mai complexe necesită mai mult timp pentru a calcula adresa operandului. Una dintre direcțiile moderne în dezvoltarea arhitecturii microprocesorului se bazează pe faptul că, prin reducerea numărului de comenzi posibile și a metodelor de adresare, se asigură că orice comandă este executată într-un singur ciclu de mașină. Astfel de procesoare sunt numite procesoare RISC (Reduced Instruction Set Computer). Un exemplu specific de astfel de dispozitiv este microprocesorul Motorola PowerPC.

Ca parte a sistemului exploziv, se pot distinge și o serie de dispozitive complete funcțional, care sunt proiectate ca module conectate direct la o singură coloană vertebrală a sistemului. În cel mai simplu caz, acestea sunt registre tampon adresate de CPU - porturi BB. Sunt numite subsisteme mai complexe controlate de software de explozivi care conțin blocuri de porturi adaptoare periferice. În cazul în care mijloacele explozivilor sunt destinate controlului echipamentelor externe speciale și implementării funcțiilor speciale ale explozivilor, ele se numesc controlere periferice. Se consideră cel mai complex dintre mijloacele moderne de schimb cu dispozitive explozive externe coprocesoare BB, care funcționează conform propriilor programe stocate în propria memorie și reprezintă de fapt sisteme de microprocesoare separate. Un exemplu de astfel de sistem este coprocesorul vectorial ADMC-200 de la Analog Devices, proiectat să interfațeze un sistem cu microprocesor cu un convertor cu supapă care controlează unitatea. curent alternativ. Include mai multe canale ADC, un PWM multicanal și o unitate de calcul care implementează transformările vectoriale Park-Clark necesare pentru implementarea algoritmului de control vectorial pentru un motor AC sincron și asincron. Cu toate acestea, indiferent de complexitatea unui anumit subsistem de explozibili, din CPU, toți sunt reprezentați de unul sau altul set de registre adresabile, care, de regulă, face parte din DSEG.

Capacitatea sistemului cu microprocesor se obișnuiește să se ia în considerare numărul de biți de informație pe care CPU-ul său îi poate procesa cu o singură instrucțiune. Capacitatea microprocesorului este determinată de capacitatea ALU-ului său, a registrelor de date interne și a magistralei de date externe. Până în prezent, există microprocesoare pe 8, 16, 32 și 64 de biți. Pentru a procesa informații cu o capacitate mai mare decât capacitatea microprocesorului, este necesar să se implementeze algoritmi speciali de calcul cu capacitate crescută. Acești algoritmi necesită timp suplimentar pentru a fi finalizați. Prin urmare, o creștere a capacității microprocesorului pentru o anumită capacitate de calcule este direct legată de o creștere a vitezei sistemului.

În funcție de formatul în care procesorul este capabil să perceapă și să proceseze datele, există microprocesoare cu punct fixȘi microprocesoare în virgulă mobilă. Pentru o anumită precizie de calcul și adâncime de biți, intervalul de numere care pot fi reprezentate în format de virgulă mobilă depășește cu mult intervalul de numere în format de virgulă fixă. Prin urmare, calculele cu virgulă mobilă sunt utilizate pentru a oferi o precizie sporită a rezultatului. Implementarea unor astfel de algoritmi pe procesoare cu virgulă fixă ​​presupune un timp mare de calcul și, în consecință, o scădere a performanței sistemului. Procesoarele în virgulă mobilă sunt capabile să efectueze aritmetică în virgulă mobilă cu o singură instrucțiune. Prin urmare, efectuează astfel de calcule mult mai rapid decât procesoarele cu virgulă fixă.

Există microprocesoare a căror arhitectură este adaptată pentru a efectua anumite tipuri de calcule. Aceste procesoare includ așa-numitele. „ procesoare de semnal digital DSP (Procesor de semnal digital). Arhitectura lor are caracteristici care le permit să efectueze cu cea mai înaltă performanță algoritmi de procesare a datelor recurente care sunt utilizați în multe sarcini care necesită să fie efectuate la o scară „în timp real”, cum ar fi codificare audio și video, reglementare, filtrare digitală, comunicaţii etc. .P. Toate aceste procesoare sunt construite, de regulă, conform arhitecturii Harvard. DSP-urile moderne au magistrale separate de adrese/date pentru CSEG și DSEG, permițându-le să acceseze diferite tipuri de memorie și să efectueze mai multe operații asupra datelor cu o singură instrucțiune. Principala caracteristică a DSP-ului este că, pe lângă ALU obișnuit, care este prezent în toate procesoarele, au mai multe dispozitive de calcul. Printre astfel de dispozitive, în primul rând, se numără așa-numitul. „Multiple-accumulator” MAU (Multiple-Accumulator Unit), capabil să înmulțească două numere cu mai multe cifre cu o singură instrucțiune și să adauge rezultatul capacității dublate cu rezultatul instrucțiunii anterioare. O operație similară de „adăugare în mai multe” este utilizată în toți algoritmii recurenți. Prezența MAU în combinație cu caracteristicile de mai sus ale organizării magistralei procesorului permite DSP să finalizeze un pas al algoritmului recurent într-o singură instrucțiune și să pregătească datele inițiale pentru pasul următor. Un alt dispozitiv de calcul suplimentar este „registrul de deplasare multi-biți” S (Shifter), capabil să efectueze operații de deplasare pe numere a căror lățime de biți depășește lungimea de biți ALU. Colaborare aceste dispozitive de calcul vă permit să obțineți performanțe de calcul la execuția unor algoritmi recurenți, incomparabile cu orice alte procesoare. Exemple de DSP-uri moderne includ:

Familia ADSP-21XX de la Analog Devices - DSP-uri cu punct fix pe 16 biți, performanță de până la 30 MIPS;

Familia TMS320C3X a Texas Instruments - DSP-uri în virgulă mobilă pe 32 de biți, performanță de până la 30 MIPS, 60 MFLOPS.

• TMS320C240 de la Texas Instruments - DSP cu punct fix pe 16 biți, adaptat pentru sarcini de control al drive-ului, performanță de până la 20 MIPS, PWM cu 12 canale, două ADC-uri pe 8 canale pe 10 biți.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Buna treaba la site">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

• Introducere

Introducere

Microprocesoarele și microcontrolerele sunt una dintre cele mai dinamice domenii ale tehnologiei electronice moderne. Introduse pentru prima dată în 1971, aceste dispozitive electronice au evoluat rapid de la cele mai simple dispozitive care efectuează calcule simple la procesoare moderne de înaltă performanță care implementează sute de milioane de operații pe secundă. Și mai impresionantă este extinderea explozivă a aplicațiilor lor. În prezent, în producție și acasă, suntem înconjurați de zeci de microprocesoare și microcontrolere încorporate în echipamente. în diverse scopuri. Acestea nu sunt doar computere personale, care au devenit un atribut indispensabil atât al interioarelor casei, cât și al locului de muncă al specialiștilor din multe domenii de producție și service. Acesta și modern Aparate, facilități de agrement, electronice auto și echipamente medicale, echipamente de comunicații, diverse dispozitive și sisteme utilizate în fabricarea echipamentelor și multe altele.

Cunoașterea elementelor de bază ale tehnologiei microprocesoarelor este necesară pentru mulți specialiști, atât dezvoltând noi tipuri de dispozitive bazate pe microprocesoare și microcontrolere moderne, cât și folosind echipamente bazate pe acestea în activitățile lor profesionale. Dat tutorialîși propune să ajute o gamă largă de specialiști să absolve instituțiile de învățământ pentru diverse ramuri ale economiei naționale să stăpânească această tehnică.

Tehnologia modernă de calcul electronic digital este utilizată pe scară largă în economia națională. În prezent, au fost create patru generații de calculatoare cu indicatori tehnici și economici îmbunătățiți, ceea ce contribuie la extinderea în continuare a domeniului de aplicare a computerelor și a eficienței acestora.

Microcontrolerele sunt cel mai popular reprezentant al tehnologiei microprocesoarelor. Prin integrarea unui procesor de înaltă performanță, memorie și un set de dispozitive periferice pe un singur cip, microcontrolerele fac posibilă implementarea unei game largi de sisteme de control pentru diferite obiecte și procese la costuri minime. Utilizarea microcontrolerelor în sistemele de control și procesare a informațiilor oferă o eficiență excepțional de mare la un cost destul de scăzut. Practic, nu există nicio alternativă la microcontrolere atunci când trebuie să creați sisteme de înaltă calitate și ieftine. Uneori, sistemul poate consta dintr-un singur microcontroler. O excepție este utilizarea circuitelor integrate logice programabile (FPGA) în domeniul procesării semnalului atunci când este necesară procesarea în paralel a unui flux mare de date de intrare.

microprocesor microcontroller arhitectură calcul

1. Microprocesoare, funcționalitate și soluții arhitecturale

Dezvoltarea tehnologiei face posibilă crearea pe un cip a unui număr tot mai mare de componente active - tranzistoare, care pot fi folosite pentru a implementa noi soluții arhitecturale și structurale care cresc performanța și extind funcționalitatea microprocesoarelor. Să trecem în revistă pe scurt principalele acestor soluții.

Arhitectura procesorului este complexul hardware și software oferit utilizatorului. Acest concept general include un set de registre accesibile prin software și dispozitive executive (operaționale), un sistem de comenzi de bază și metode de adresare, cantitatea și structura memoriei adresabile, tipurile și metodele de procesare a întreruperilor. De exemplu, toate modificările procesoarelor Pentium, Celeron, i486 și i386 au arhitectura IA-32 (Arhitectura Intel - 32 de biți), care se caracterizează prin set standard registre furnizate utilizatorului, un sistem comun de comenzi de bază și metode de organizare și adresare a memoriei, aceeași implementare a protecției memoriei și a serviciului de întrerupere.

Când se descrie arhitectura și funcționarea procesorului, reprezentarea acestuia este de obicei folosită ca un set de registre accesibile programului care formează un registru sau un model de program. Aceste registre conțin datele procesate (operanzi) și informații de control. În consecință, modelul de registru include un grup de registre de uz general utilizate pentru stocarea operanzilor și un grup de registre de serviciu care controlează execuția programului și modul de operare al procesorului, organizează accesul la memorie (protecția memoriei, organizarea segmentelor și paginilor etc.).

Registrele de uz general formează RZU - memoria de registru internă a procesorului (vezi secțiunea 1.3). Compoziția și numărul de registre de servicii sunt determinate de arhitectura microprocesorului. Acestea includ de obicei:

Contor de programe PC (sau CS + IP în arhitectura cu microprocesor Intel),

registrul de stare SR (sau EFLAGS),

Registru de control al modului procesorului CR (Registrul de control),

registre care implementează organizarea de segmente și pagini a memoriei,

registre care oferă programe de depanare și de testare a procesorului.

În plus, diverse modele de microprocesoare conțin o serie de alte registre specializate.

Funcționarea procesorului este reprezentată ca o implementare a transferurilor de registre - proceduri de verificare și modificare a stării acestor registre prin citirea și scrierea conținutului acestora. Ca urmare a unor astfel de transferuri, adresarea și selectarea comenzilor și operanzilor, stocarea și transferul rezultatelor, modificarea secvenței comenzilor și a modurilor de funcționare ale procesorului în conformitate cu sosirea de conținut nou în registrele de servicii, precum și toate celelalte proceduri care implementează procesul de prelucrare a informațiilor conform condițiilor specificate, sunt asigurate.

Într-un număr de procesoare, sunt alocate registre care sunt utilizate la executarea programelor de aplicație și sunt disponibile fiecărui utilizator și registre care controlează modul de funcționare al întregului sistem și sunt disponibile numai pentru programele privilegiate care fac parte din sistem de operare(supervizor). În consecință, astfel de procesoare sunt reprezentate ca un model de registru de utilizator, care include registre utilizate la executarea programelor de aplicație, sau un model de registru de supervizor, care conține întregul set de registre de procesor accesibile de software utilizate de sistemul de operare.

Structura microprocesorului determină compoziția și interacțiunea principalelor dispozitive și blocuri situate pe cipul său. Această structură include:

unitate centrală de procesare (nucleul procesorului), constând dintr-o unitate de control (CU), una sau mai multe unități de operare (OU),

memorie internă (RZU, memorie cache, în microcontrolere - blocuri de memorie operațională și permanentă),

bloc de interfață care oferă acces la magistrala de sistem și schimb de date cu dispozitive externe prin porturi de intrare-ieșire paralele sau seriale,

periferice(module temporizatoare, convertoare analog-digitale, controlere specializate),

diverse circuite auxiliare (generator de ceas, circuite pentru depanare și testare, timer watchdog și o serie de altele).

Compoziția dispozitivelor și blocurilor incluse în structura microprocesorului și mecanismele implementate ale interacțiunii lor sunt determinate de scopul funcțional și domeniul de aplicare al microprocesorului.

Arhitectura și structura microprocesorului sunt strâns legate. Implementarea anumitor caracteristici arhitecturale necesită introducerea hardware-ului necesar (dispozitive și blocuri) în structura microprocesorului și asigurarea unor mecanisme adecvate pentru funcționarea lor în comun.

Următoarele arhitecturi sunt implementate în microprocesoarele moderne.

CISC (Complex Instruction Set Computer) - arhitectura este implementată în multe tipuri de microprocesoare care execută un set mare de instrucțiuni multi-format folosind numeroase metode de adresare. Aceasta este o arhitectură clasică de procesor care și-a început dezvoltarea în anii 40 ai secolului trecut odată cu apariția primelor computere. Un exemplu tipic de procesoare CISC sunt microprocesoarele din familia Pentium. Ei execută peste 300 de comenzi de complexitate diferită, care variază în dimensiune de la 1 la 15 octeți și oferă mai mult de 10 metode diferite de adresare. O astfel de mare varietate de comenzi executabile și metode de adresare permite programatorului să implementeze cei mai eficienți algoritmi pentru rezolvarea diferitelor probleme. Cu toate acestea, acest lucru complică semnificativ structura microprocesorului, în special a dispozitivului său de control, ceea ce duce la o creștere a dimensiunii și a costului cristalului și la o scădere a productivității. În același timp, multe comenzi și metode de adresare sunt rareori folosite. Prin urmare, din anii 80 ai secolului trecut, arhitectura procesoarelor cu un set de instrucțiuni redus (procesoare RISC) a fost intens dezvoltată.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) - arhitectura se distinge prin utilizarea unui set limitat de instrucțiuni cu format fix. Procesoarele RISC moderne implementează de obicei aproximativ 100 de instrucțiuni într-un format fix de 2 sau 4 octeți. Numărul de metode de adresare utilizate este de asemenea redus semnificativ. De obicei, la procesoarele RISC, toate instrucțiunile de prelucrare a datelor sunt executate numai cu registru sau adresare imediată. În același timp, pentru a reduce numărul de accesări la memorie, procesoarele RISC au o cantitate crescută de RZU intern - de la 32 la câteva sute de registre, în timp ce la procesoarele CISC numărul de registre de uz general este de obicei 8-16.

Accesul la memorie în procesoarele RISC este utilizat numai în operațiunile de încărcare a datelor în RSD sau de transfer a rezultatelor din RSD în memorie. În acest caz, se utilizează un număr mic dintre cele mai simple metode de adresare: registru indirect, index și altele. Ca urmare, structura microprocesorului este simplificată semnificativ, dimensiunea și costul acestuia sunt reduse, iar performanța este semnificativ crescută.

Aceste avantaje ale arhitecturii RISC au condus la faptul că multe procesoare moderne CISC utilizează un nucleu RISC care realizează procesarea datelor. În acest caz, comenzile complexe și multi-formate primite sunt convertite preliminar într-o secvență de operații RISC simple care sunt efectuate rapid de acest nucleu de procesor. Astfel, de exemplu, funcționează cele mai recente modele de microprocesoare Pentium și K7, care, conform indicatorilor externi, aparțin procesoarelor CISC. Utilizarea arhitecturii RISC este o trăsătură caracteristică multor microprocesoare moderne.

VLIW (Very Large Instruction Word) - arhitectura a apărut relativ recent - în anii 90. Particularitatea sa este utilizarea unor comenzi foarte lungi (până la 128 de biți), dintre care câmpurile individuale conțin coduri care asigură efectuarea diferitelor operațiuni. Astfel, o instrucțiune determină executarea mai multor operații simultan, care pot fi efectuate în paralel în diferite dispozitive de operare care fac parte din structura microprocesorului. La traducerea programelor scrise într-un limbaj de nivel înalt, compilatorul corespunzător generează comenzi VLIW „lungi”, fiecare dintre ele asigură că procesorul implementează o procedură sau un grup de operațiuni întregi. Această arhitectură este implementată în unele tipuri de microprocesoare moderne (PA8500 de la Hewlett-Packard, Itanium - o dezvoltare comună a Intel și Hewlett-Packard, unele tipuri de DSP - procesoare de semnal digital) și este foarte promițătoare pentru crearea unei noi generații de ultra- procesoare de înaltă performanță.

Pe lângă setul de comenzi executabile și metode de adresare, o caracteristică arhitecturală importantă a microprocesoarelor este implementarea memoriei utilizate și organizarea comenzilor și a preluarii datelor. După aceste caracteristici, se disting procesoarele cu arhitecturi Princeton și Harvard. Aceste opțiuni arhitecturale au fost propuse la sfârșitul anilor 40 de specialiști de la Universitățile Princeton, respectiv Harvard, pentru modelele computerizate pe care le dezvoltau.

Arhitectura Princeton, denumită adesea arhitectura Von Neumann, se caracterizează prin utilizarea RAM partajată pentru stocarea programelor, stocarea datelor și organizarea stivei. Pentru a accesa această memorie, se folosește o magistrală comună de sistem, prin care atât comenzile, cât și datele intră în procesor. Structura și funcționarea unui sistem digital cu arhitectura Princeton sunt descrise în Secțiunea 1. Această arhitectură are o serie de avantaje importante. Prezența memoriei partajate vă permite să redistribuiți rapid volumul acesteia pentru a stoca matrice individuale de comenzi, date și implementare a stivei, în funcție de sarcinile rezolvate. Astfel, este posibil să se utilizeze mai eficient cantitatea disponibilă de RAM în fiecare caz specific de utilizare a microprocesorului. Utilizarea unei magistrale comune pentru transmiterea comenzilor și a datelor simplifică foarte mult depanarea, testarea și monitorizarea funcționării sistemului și crește fiabilitatea acestuia. Prin urmare, arhitectura Princeton a dominat computerul pentru o lungă perioadă de timp.

Cu toate acestea, are și dezavantaje semnificative. Principala este nevoia de preluare secvențială a comenzilor și a datelor procesate printr-o magistrală comună de sistem. În acest caz, autobuzul comun devine un „gât de sticlă” (bottle-neck - „bottleneck”), ceea ce limitează performanța sistemului digital. Cerințele din ce în ce mai mari asupra performanței sistemelor cu microprocesoare au determinat în ultimii ani o utilizare tot mai largă a arhitecturii Harvard în crearea multor tipuri de microprocesoare moderne.

Arhitectura Harvard se caracterizează prin separarea fizică a memoriei de instrucțiuni (programe) și a memoriei de date. Versiunea sa originală a folosit, de asemenea, o stivă separată pentru a stoca conținutul contorului programului, care a oferit posibilitatea de a executa subrutine imbricate. Fiecare memorie este conectată la procesor printr-o magistrală separată, ceea ce face posibilă preluarea și decodarea următoarei instrucțiuni simultan cu citirea-scrierea datelor în timpul execuției instrucțiunii curente. Datorită acestei separări a fluxurilor de instrucțiuni și date și a combinației operațiunilor lor de preluare, se realizează performanțe mai mari decât atunci când se utilizează arhitectura Princeton.

Dezavantajele arhitecturii Harvard sunt asociate cu necesitatea unui număr mai mare de autobuze, precum și cu o cantitate fixă ​​de memorie alocată pentru comenzi și date, al cărei scop nu poate fi redistribuit rapid în conformitate cu cerințele problemei care se află. rezolvat. Prin urmare, trebuie să utilizați o memorie mai mare, al cărei factor de utilizare atunci când rezolvați o varietate de probleme se dovedește a fi mai mic decât în ​​sistemele cu arhitectura Princeton. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiei microelectronice a făcut posibilă depășirea în mare măsură a acestor neajunsuri, astfel încât arhitectura Harvard este utilizată pe scară largă în structura internă a microprocesoarelor moderne de înaltă performanță, care utilizează o memorie cache separată pentru stocarea instrucțiunilor și a datelor. În același timp, principiile arhitecturii Princeton sunt implementate în structura externă a majorității sistemelor cu microprocesoare.

Arhitectura Harvard este, de asemenea, utilizată pe scară largă în microcontrolere - microprocesoare specializate pentru controlul diferitelor obiecte, al căror program de lucru este de obicei stocat într-un ROM separat.

Microprocesoarele moderne folosesc o varietate de metode de predicție a ramurilor. Cel mai simplu mod este ca procesorul să stabilească rezultatul execuției instrucțiunilor anterioare de ramificare prin adresa dată, și consideră că următoarea comandă cu acces la această adresă va da un rezultat similar. Această metodă de predicție presupune o probabilitate mai mare de a accesa din nou o anumită instrucțiune dată de o anumită condiție de ramură. Pentru implementarea acestei metode de predicție a ramurilor, se folosește o memorie specială BTB (Branch Target Buffer), unde sunt stocate adresele salturilor condiționate executate anterior. Când sosește o comandă de ramură similară, este prezisă tranziția la ramura care a fost selectată în cazul precedent, iar comenzile din ramura corespunzătoare sunt încărcate în conductă. Predicția corectă nu necesită o repornire a conductei, iar eficiența utilizării acesteia nu este redusă. Eficiența acestei metode de predicție depinde de capacitatea BTB și se dovedește a fi destul de mare: probabilitatea de predicție corectă este de 80% sau mai mult. O creștere a preciziei de predicție se realizează folosind metode mai complexe, atunci când istoricul tranzițiilor este stocat și analizat - rezultatele mai multor comenzi de ramificație anterioare la o anumită adresă. În acest caz, este posibilă determinarea direcției de ramificare implementată cel mai frecvent, precum și identificarea tranzițiilor alternative. Implementarea unor astfel de algoritmi necesită utilizarea unor blocuri de predicție mai complexe, dar probabilitatea unei predicții corecte crește la 90-95%.

Posibilitatea de crestere a productivitatii procesorului se realizeaza si prin introducerea in structura procesorului a mai multor dispozitive de operare conectate in paralel, care asigura executarea simultana a mai multor operatii. O astfel de structură de procesor se numește superscalar. Aceste procesoare implementează operarea în paralel a mai multor conducte de execuție, fiecare dintre ele primind una dintre instrucțiunile selectate și decodificate pentru execuție. În mod ideal, numărul de instrucțiuni care se execută concomitent este egal cu numărul de dispozitive operaționale incluse în conductele de execuție. Cu toate acestea, atunci când executați programe reale, este dificil să vă asigurați că toate conductele de execuție sunt complet încărcate, astfel încât, în practică, eficiența utilizării unei structuri superscalare se dovedește a fi oarecum mai mică. Procesoarele superscalare moderne conțin până la 4 până la 10 unități de operare diferite, a căror funcționare în paralel asigură executarea în medie a 2 până la 6 instrucțiuni pe ciclu.

Efectiv munca simultana mai multe conducte de execuție este asigurată prin preîncărcarea-decodarea unui număr de instrucțiuni și extragerea din ele a unui grup de instrucțiuni care pot fi executate simultan. În procesoarele superscalare moderne, câteva zeci de instrucțiuni sunt preluate, decodificate, analizate și grupate pentru încărcare paralelă în conducte de execuție. De obicei, procesoarele au mai multe dispozitive pentru efectuarea de operații cu numere întregi, unul sau mai multe dispozitive pentru procesarea numerelor în virgulă mobilă, dispozitive separate pentru procesarea formatelor speciale de date video și audio. În același timp, funcționează și dispozitivele pentru generarea de adrese și preluarea operanzilor pentru instrucțiunile încărcate. În acest caz, este de obicei implementată o selecție preliminară (speculative) a operanzilor, astfel încât operanzii care sunt scrisi în registre speciale sunt deja pregătiți pentru instrucțiunile care sosesc pentru execuție. Pentru a asigura cea mai completă încărcare a conductelor de execuție, în procesul de analiză și grupare a comenzilor decodificate, este posibilă modificarea ordinii secvenței acestora. Ca urmare, comenzile sunt executate nu în ordinea în care sunt preluate din memorie, ci de îndată ce operanzii și actuatorii necesari sunt gata. Astfel, comenzile primite ulterior pot fi executate înaintea celor selectate anterior. Pentru ca rezultatele să fie scrise în memorie în conformitate cu secvența originală de comenzi de program, o specială memorie tampon, care restabilește ordinea de ieșire a rezultatelor în funcție de programul care se execută.

Execuția paralelă simultană a instrucțiunilor poate să nu fie posibilă dacă acestea accesează același registru. Cu o capacitate limitată a procesorului RZU, astfel de cazuri pot apărea destul de des, ceea ce reduce eficiența conductelor de execuție. Prin urmare, într-un număr de procesoare, sunt introduse blocuri speciale de registru care dublează RZU. La primirea comenzilor care accesează aceleași registre RZU, acestea sunt redirecționate către blocuri de registre duplicat - „redenumirea” registrelor. Ca rezultat, este posibilă executarea simultană a unor astfel de comenzi, ceea ce permite o operare paralelă mai eficientă a conductelor de execuție.

Orez. 1. Clasificarea microprocesoarelor moderne pe o bază funcțională.

Deși microprocesorul este un instrument universal pentru prelucrarea informațiilor digitale, totuși, anumite domenii de aplicare necesită implementarea anumitor variante specifice ale structurii și arhitecturii lor. Prin urmare, în funcție de caracteristica funcțională, se disting două clase: microprocesoare de uz general și microprocesoare specializate (Figura 1). Dintre microprocesoarele specializate, cele mai utilizate sunt microcontrolerele concepute pentru a îndeplini funcții de control pentru diverse obiecte și procesoarele de semnal digital (DSP - Digital Signal Processor), care sunt axate pe implementarea procedurilor care asigură conversia necesară a semnalelor analogice prezentate în format digital. formă.

Microprocesoarele de uz general sunt concepute pentru a rezolva o gamă largă de probleme de prelucrare a diverselor informații. Domeniul lor principal de utilizare este computerele personale, stațiile de lucru, serverele și alte sisteme digitale de aplicare în masă. Această clasă include procesoarele Intel Pentium CISC, procesoarele Advanced MicroDevices (AMD) K7, 680x0 de la Motorola, procesoarele PowerPC RISC de la Motorola și IBM, SPARC de la Sun Microsystems și o serie de alte produse de la diverși producători.

Extinderea domeniului de aplicare a unor astfel de microprocesoare se realizează în principal prin creșterea productivității, crescând astfel gama de sarcini care pot fi rezolvate cu utilizarea lor. Prin urmare, creșterea productivității este direcția principală în dezvoltarea acestei clase de microprocesoare. De obicei, acestea sunt microprocesoare pe 32 de biți (unele microprocesoare din această clasă au o structură de 64 de biți sau 128 de biți), care sunt fabricate folosind cea mai modernă tehnologie industrială care oferă cea mai mare frecvență de operare.

Unele dintre cele mai populare microprocesoare din această clasă (Pentium, AMD K7 și altele) ar trebui clasificate ca procesoare CISC, deoarece execută un set mare de instrucțiuni multi-format folosind numeroase metode de adresare. Cu toate acestea, structura lor internă conține un procesor RISC care execută comenzile primite după ce acestea sunt convertite într-o secvență de operații RISC simple. O serie de alte microprocesoare din această clasă implementează direct arhitectura RISC. Prin urmare, putem presupune că utilizarea arhitecturii RISC este tipică pentru majoritatea acestor microprocesoare.

O serie de dezvoltări recente (Itanium, PA8500) de la unii dintre cei mai importanți producători au aplicat cu succes principiile arhitecturii VLIW, care pot concura cu arhitectura RISC în competiția pentru cea mai înaltă performanță.

Aproape toate microprocesoarele moderne din această clasă folosesc arhitectura internă Harvard, unde separarea fluxurilor de comandă și de date este implementată folosind blocuri separate de memorie cache (Fig. 1). În cele mai multe cazuri, acestea au o structură superscalară cu mai multe conducte de execuție (până la 10 în modelele moderne) care conțin până la 20 de etape.

Datorită versatilității lor, microprocesoarele de uz general sunt utilizate și în sistemele specializate în care sunt necesare performanțe ridicate. Pe baza acestora, sunt implementate calculatoare cu o singură placă și calculatoare industriale, care sunt utilizate în sistemele de control pentru diverse obiecte. Calculatoarele cu o singură placă (încorporate) conțin microcircuitele suplimentare necesare pe placă pentru a asigura utilizarea lor specializată și sunt proiectate pentru a fi încorporate în echipamente în diverse scopuri. Calculatoarele industriale sunt găzduite în carcase special concepute care asigură funcționarea lor fiabilă în medii industriale dure. În mod obișnuit, astfel de computere funcționează fără dispozitive periferice standard (monitor, tastatură, mouse) sau utilizează versiuni speciale ale acestor dispozitive, modificate pentru a se potrivi condițiilor specifice de aplicare.

2. Microcontrolere, funcționalități și soluții arhitecturale

Microcontrolerele sunt cel mai popular reprezentant al tehnologiei microprocesoarelor. Prin integrarea unui procesor de înaltă performanță, memorie și un set de dispozitive periferice pe un singur cip, microcontrolerele fac posibilă implementarea unei game largi de sisteme de control pentru diferite obiecte și procese la costuri minime. Utilizarea microcontrolerelor în sistemele de control și procesare a informațiilor oferă o eficiență excepțional de mare la un cost destul de scăzut. Practic, nu există nicio alternativă la microcontrolere atunci când trebuie să creați sisteme de înaltă calitate și ieftine. Uneori, sistemul poate consta dintr-un singur microcontroler. O excepție este utilizarea circuitelor integrate logice programabile (FPGA) în domeniul procesării semnalului atunci când este necesară procesarea în paralel a unui flux mare de date de intrare. Principala caracteristică de clasificare a microcontrolerelor este capacitatea microprocesorului. Există microcontrolere pe 4, 8, 16, 32 de biți. Adâncimea de biți a microcontrolerului este determinată de acuratețea datelor necesare pentru a controla obiectul. Cele mai răspândite și în continuă extindere domeniile lor de aplicare sunt microcontrolerele pe 8 biți, care sunt mai ieftine decât microcontrolerele pe 16 și 32 de biți și au o funcționalitate mai mare.

Industria produce o gamă foarte largă de microcontrolere încorporate. În ele, toate resursele necesare (memorie, dispozitive I/O etc.) sunt situate pe același cip cu nucleul procesorului. Dacă aplicați impulsuri de putere și ceas intrărilor corespunzătoare ale MK-ului, atunci putem spune că, așa cum ar fi, va „prinde viață” și va fi posibil să lucrați cu el. De obicei, MK conțin un număr semnificativ de dispozitive auxiliare, ceea ce asigură includerea lor într-un sistem real folosind un număr minim de componente suplimentare. Aceste MC includ:

Schema pornirii inițiale a procesorului (Reset);

Generator de impulsuri de ceas;

PROCESOR;

Memoria programului (E(E)PROM) și interfața software;

Mijloace de intrare/ieșire a datelor;

Cronometre care fixează numărul de cicluri de instrucțiuni.

Structura generală a MC este prezentată în Figura 4. Această structură oferă o idee despre modul în care MC comunică cu lumea exterioară.

Figura 2 - structura microcontrolerului

Microcontrolerele încorporate mai complexe pot implementa în plus următoarele caracteristici:

Programe de monitorizare/depanare încorporate;

Memorie de programe software de programare internă (ROM);

Gestionarea întreruperilor din diverse surse;

I/O analogic;

I/O seriale (sincrone și asincrone);

Intrare/ieșire paralelă (inclusiv interfață cu computer);

Conectarea memoriei externe (mod microprocesor).

Toate aceste caracteristici măresc foarte mult flexibilitatea utilizării MC și facilitează dezvoltarea sistemelor pe și în afara bazei.

Unele MCU (în special cele pe 16 și 32 de biți) folosesc doar memorie externă, care include atât memoria de program (ROM) cât și o anumită cantitate de memorie de date (RAM) necesară pentru o anumită aplicație. Ele sunt utilizate în sistemele în care este necesară o cantitate mare de memorie și relativ un numar mare de Dispozitive I/O (porturi). Un exemplu tipic de utilizare a unui astfel de MC cu memorie externă este un controler de hard disk (HDD) cu memorie cache tampon, care asigură stocarea intermediară și distribuția unor cantități mari de date (de ordinul mai multor megaocteți). Memoria externă permite unui astfel de microcontroler să funcționeze la o viteză mai mare decât un microcontroler încorporat.

Procesoarele de semnal digital (DSP) sunt o categorie relativ nouă de procesoare. Scopul DSP este de a primi date curente de la sistemul analogic, de a procesa datele și de a genera un răspuns adecvat în timp real. Ele fac de obicei parte din sisteme, utilizate ca dispozitive de control pentru echipamente externe și nu sunt destinate utilizării de sine stătătoare.

Microcontrolerele sunt microprocesoare specializate care se concentrează pe implementarea dispozitivelor de control încorporate într-o varietate de echipamente. Datorită numărului mare de obiecte controlate de microcontrolere, producția lor anuală depășește 2 miliarde de copii, un ordin de mărime mai mare decât producția microprocesoarelor de uz general. Gama de microcontrolere fabricate, care conține câteva mii de tipuri, este, de asemenea, foarte largă.

O trăsătură caracteristică a structurii microcontrolerelor este plasarea pe același cip cu procesorul central al memoriei interne și un set mare de dispozitive periferice. Perifericele includ de obicei mai multe porturi I/O paralele pe 8 biți (1 până la 8), unul sau două porturi seriale, bloc temporizator, convertor analog-digital. În plus, diferite tipuri de microcontrolere conțin dispozitive specializate suplimentare - o unitate de condiționare a semnalului cu modulare a lățimii pulsului, un controler de afișare cu cristale lichide și o serie de altele. Datorită utilizării memoriei interne și a dispozitivelor periferice, sistemele de control implementate pe baza de microcontrolere conțin un număr minim de componente suplimentare.

Datorită gamei largi de sarcini de control care trebuie rezolvate, cerințele pentru performanța procesorului, cantitatea de memorie internă de instrucțiuni și date și setul de dispozitive periferice necesare se dovedesc a fi foarte diverse. Pentru a satisface nevoile consumatorilor, este produsă o gamă largă de microcontrolere, care sunt de obicei împărțite în 8, 16 și 32 de biți.

Microcontrolerele pe 8 biți reprezintă cel mai numeros grup din această clasă de microprocesoare. Au relativ performanta slaba, care, totuși, este destul de suficient pentru rezolvarea unei game largi de probleme de gestionare a diverselor obiecte. Acestea sunt microcontrolere simple și ieftine destinate utilizării în dispozitive relativ simple produse în masă. Principalele domenii de aplicare a acestora sunt echipamente de uz casnic și de măsurare, automatizări industriale, electronice auto, televiziune, echipamente video și audio, comunicații, dispozitive medicale.

Aceste microcontrolere se caracterizează prin implementarea arhitecturii Harvard, care utilizează o memorie separată pentru stocarea programelor și datelor. Pentru a stoca programe în tipuri variate Microcontrolerele folosesc fie ROM programabil cu masca (ROM), ROM programabil unic (PROM) sau ROM reprogramabil electric (EPROM, EEPROM sau Flash). Memoria internă a programului are de obicei un volum de la câteva unități până la zeci de kiloocteți. Pentru stocarea datelor se folosește un bloc de registre, organizat sub forma mai multor bănci de registre, sau RAM internă. Dimensiunea memoriei interne de date variază de la câteva zeci de octeți la câțiva kiloocteți. O serie de microcontrolere din acest grup permit, dacă este necesar, conectarea suplimentară a memoriei externe de comenzi și date, până la 64 - 256 KB.

Microcontrolerele din acest grup execută de obicei un set relativ mic de instrucțiuni (50-100) care folosesc cel mai mult moduri simple adresarea. Într-un număr ultimele modele Aceste microcontrolere implementează principiile arhitecturii RISC, care le pot îmbunătăți semnificativ performanța. Ca rezultat, astfel de microcontrolere RISC asigură executarea majorității instrucțiunilor într-un singur ciclu de timp de calculator.

Microcontrolerele pe 16 biți sunt în multe cazuri o modificare îmbunătățită a prototipurilor lor pe 8 biți. Ele sunt caracterizate nu numai prin adâncimea crescută de biți a datelor procesate, ci și prin sistemul extins de comenzi și metode de adresare, setul crescut de registre și cantitatea de memorie adresabilă, precum și o serie de alte caracteristici suplimentare, utilizarea cărora îmbunătățește performanța și oferă noi domenii de aplicare. De obicei, aceste microcontrolere vă permit să extindeți cantitatea de memorie de programe și date cu până la câțiva MB prin conectarea cipurilor de memorie externe. În multe cazuri, este implementată compatibilitatea software-ului lor cu modelele mai mici de 8 biți. Scopul principal al unor astfel de microcontrolere este automatizarea industrială complexă, echipamentele de telecomunicații, echipamentele medicale și de măsurare.

Microcontrolerele pe 32 de biți conțin un procesor de înaltă performanță, care este comparabil în ceea ce privește capabilitățile sale cu modelele inferioare de microprocesoare de uz general. În unele cazuri, procesorul utilizat în aceste microcontrolere este similar cu procesoarele CISC sau RISC care sunt sau au fost lansate anterior ca microprocesoare de uz general. De exemplu, microcontrolerele Intel pe 32 de biți folosesc procesorul i386, microcontrolerele Motorola folosesc pe scară largă procesorul 68020 și o serie de alte microcontrolere folosesc procesoare RISC de tip PowerPC ca nucleu de procesor. Pe baza acestor procesoare au fost implementate diverse modele de calculatoare personale. Introducerea acestor procesoare în microcontrolere face posibilă utilizarea în sistemele de control corespunzătoare a unei cantități uriașe de aplicații și software de sistem create anterior pentru computerele personale corespunzătoare.

În plus față de procesorul pe 32 de biți, cipul microcontrolerului conține memorie internă de instrucțiuni cu o capacitate de până la zeci de kiloocteți, memorie de date cu o capacitate de până la câțiva kiloocteți, precum și dispozitive periferice cu funcționalitate complexă - un procesor temporizator, un procesor de comunicații, un modul de schimb serial și o serie de altele. Microcontrolerele funcționează cu memorie externă de până la 64 MB și mai mult. Sunt utilizate pe scară largă în sistemele de control pentru obiecte complexe de automatizare industrială (motoare, dispozitive robotizate, instalații integrate de automatizare a producției), în echipamente de instrumentare și telecomunicații.

Structura internă a acestor microcontrolere implementează arhitectura Princeton sau Harvard. Procesoarele pe care le includ pot fi arhitectura CISC sau RISC, iar unele dintre ele conțin mai multe conducte de execuție care formează o structură superscalară.

3. Calculatoare electronice. Clasificarea computerelor

Arhitectura unui computer este principiile cele mai generale ale construirii unui computer care implementează controlul programului al funcționării și interacțiunii principalelor sale unități funcționale.

Arhitectura computerului este în mod obișnuit înțeleasă ca un set de principii generale organizarea hardware-ului și software-ului și principalele caracteristici ale acestora, ceea ce determină funcționalitatea calculatorului în rezolvarea tipurilor corespunzătoare de probleme. Arhitectura unui computer include atât o structură care reflectă compoziția unui PC și software, cât și software matematic. Structura unui computer este un set de elemente și legături între ele. Principiul de bază al construirii tuturor computerelor moderne este controlul software.

Arhitectura clasica a calculatorului. Bazele teoriei arhitecturii computerelor au fost puse de John von Neumann. Combinația acestor principii a dat naștere arhitecturii clasice de computer (von Neumann).

Von Neumann nu numai că a prezentat principiile fundamentale ale dispozitivului logic al unui computer, dar a propus și structura acestuia, prezentată în Figura 3:

Figura 3 - Structura computerului

Clasificări computerizate. Clasificare Flynn. Cel mai vechi și cel mai cunoscut, propus în 1966. Clasificarea se bazează pe concept curgere, care este înțeles ca o succesiune de elemente, comenzi sau date prelucrate de către procesor. Pe baza numărului de fluxuri de instrucțiuni și fluxuri de date, Flynn distinge patru clase de arhitecturi:

OKOD (SISD) (flux de instrucțiuni unic / flux de date unic) - un singur flux de instrucțiuni și un singur flux de date. În astfel de mașini, există un singur flux de instrucțiuni, toate instrucțiunile sunt procesate succesiv una după alta și fiecare instrucțiune inițiază o operație cu un flux de date.

· SIMD (flux de instrucțiuni unic / flux de date multiple) - flux de instrucțiuni unic și flux de date multiple. În arhitecturile de acest fel, se păstrează un flux de instrucțiuni care, spre deosebire de clasa anterioară, include instrucțiuni vectoriale. Acest lucru vă permite să efectuați o operație aritmetică pe mai multe date simultan - elementele vectorului.

· MISD (flux de instrucțiuni multiple / flux de date unic) - flux de instrucțiuni multiple și flux de date unic. Definiția implică faptul că există multe procesoare în arhitectură care procesează același flux de date. Cu toate acestea, nici Flynn, nici alți arhitecți de calculatoare nu au fost încă capabili să ofere un exemplu convingător de sistem de calcul din viața reală construit pe acest principiu.

MIMD (flux de instrucțiuni multiple / flux de date multiple) - flux de instrucțiuni multiple și flux de date multiple. Această clasă presupune că sistemul informatic are mai multe dispozitive de procesare a comenzilor combinate într-un singur complex și fiecare lucrând cu propriul flux de comandă și de date.

Arhitectura OKOD acoperă toate variantele de sisteme cu un singur procesor și o singură mașină, de ex. cu un singur calculator. Toate calculatoarele cu structură clasică se încadrează în această clasă. Aici, paralelismul calculelor este asigurat prin combinarea executării operațiilor de către unități ALU separate, precum și prin funcționarea în paralel a dispozitivelor de intrare-ieșire a informațiilor și a procesorului. Modele de organizare proces de calculîn aceste structuri sunt bine studiate.

Arhitectura SIMD implică crearea de structuri de procesare vectorială sau matriceală. Sistemele de acest tip sunt de obicei construite ca omogene, de ex. elementele procesorului incluse în sistem sunt identice și toate sunt controlate de aceeași secvență de instrucțiuni. Cu toate acestea, fiecare procesor gestionează propriul flux de date. Probleme de prelucrare a matricelor sau vectorilor (matrice), probleme de rezolvare a sistemelor de ecuații liniare și neliniare, algebrice și diferențiale, probleme de teoria câmpurilor etc.. În structurile acestei arhitecturi, este de dorit. pentru a asigura conexiuni între procesoare care corespund dependențelor matematice implementate. De regulă, aceste conexiuni seamănă cu o matrice în care fiecare element de procesor este conectat la vecinii săi.

Sistemele au fost construite conform acestei scheme: primul supercomputer - ILLIAC-IV, sisteme paralele interne - PS-2000, PS-3000. Ideea procesării vectoriale a fost utilizată pe scară largă în astfel de supercomputere binecunoscute precum Cyber-205 și Gray-I, II, III. Blocajul unor astfel de sisteme este nevoia de a schimba comutarea între procesoare atunci când conexiunea dintre ele diferă de cea matriceală. În plus, problemele care permit paralelism cu matrice largă constituie o clasă destul de restrânsă de probleme. Structurile CS de acest tip sunt, în esență, structuri ale supercalculatoarelor specializate.

Al treilea tip de arhitectură MISD implică construirea unui fel de conductă de procesoare, în care rezultatele prelucrării sunt transferate de la un procesor la altul de-a lungul lanțului. Beneficiile acestui tip de prelucrare sunt clare. Prototipul unor astfel de calcule poate servi ca diagramă a oricărei conducte de producție. În calculatoarele moderne, conform acestui principiu, este implementată o schemă de combinație de operațiuni, în care diverse blocuri funcționale funcționează în paralel și fiecare dintre ele își face parte în ciclul general de procesare a comenzilor.

În CS de acest tip, conducta trebuie să formeze grupuri de procesoare. Cu toate acestea, atunci când treceți la nivel de sistem, este foarte dificil să detectați un astfel de caracter obișnuit în calculul de uz general. În plus, în practică, este imposibil să se asigure o „lungime mai mare” a unui astfel de transportor, care să obțină cel mai mare efect. În același timp, schema pipeline și-a găsit aplicație în așa-numitele procesoare scalare ale supercalculatoarelor, în care acestea sunt utilizate ca procesoare speciale pentru a sprijini procesarea vectorială.

Arhitectura MKMD presupune că toate procesoarele sistemului funcționează conform programelor lor cu propriul flux de instrucțiuni. În cel mai simplu caz, ele pot fi autonome și independente. Această schemă de utilizare a VS este adesea folosită în multe centre de calcul mari pentru a crește debitul centrului. De mare interes este posibilitatea de funcționare coordonată a calculatoarelor (procesoare), atunci când fiecare element face parte dintr-o sarcină comună. General baza teoretica acest tip de muncă este aproape inexistent. Dar este posibil să dam exemple de marea eficiență a acestui model de calcul. Astfel de sisteme pot fi multi-mașină și multi-procesor. De exemplu, proiectul intern al unei mașini cu arhitectură dinamică (MDA) - EC-2704, EC-2727 a făcut posibilă utilizarea simultană a sute de procesoare.

Arhitectura unui computer include atât o structură care reflectă compoziția unui PC și software, cât și software matematic. Structura unui computer este un set de elemente și legături între ele. Principiul de bază al construirii tuturor computerelor moderne este controlul software. Bazele teoriei arhitecturii computerelor au fost puse de John von Neumann. Combinația acestor principii a dat naștere arhitecturii clasice de computer (von Neumann).

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Microprocesor ca dispozitiv digital electronic controlat de program conceput pentru a procesa informații digitale și a controla procesul acestei procesări. Structura sa internă și sensul, funcțiile îndeplinite. Principii de prelucrare a datelor.

prezentare, adaugat 02.05.2015


Concepte și principiu de funcționare a procesorului. dispozitiv CPU. Tipuri de arhitecturi de microprocesoare. microcontrolere cu un singur cip. Microprocesoare secționale. Procesoare de procesare a semnalului digital. Evoluția microprocesoarelor Intel.

rezumat, adăugat 25.06.2015


Informatica este știința proprietăților generale și regularităților informațiilor. Apariția computerelor electronice. Teoria matematică a proceselor de transmitere și procesare a informațiilor. Istoria calculatorului. Rețeaua globală de informații.

rezumat, adăugat 18.04.2004


Implementarea complexului software „Sphere” pentru îmbunătățirea procesării documentației pentru o companie de construcții. Sarcinile și funcționalitatea acestuia. Calculul complexității procesării informațiilor, al sumei investițiilor de capital și al costurilor de exploatare.

test, adaugat 28.05.2015


Arhitectură sisteme de calcul prelucrare concentrată a informaţiei. Arhitecturi ale sistemelor de calcul multiprocesor. Clasificarea și varietățile calculatoarelor după domeniu. Caracteristici ale organizării funcționale a unui computer personal.

lucrare de control, adaugat 11.11.2010


Cerințe pentru proprietățile sistemelor de procesare a informațiilor distribuite. Straturi logice de software aplicat sistemelor de calcul. Mecanisme de implementare a procesării distribuite a informaţiei. Tehnologii de mesagerie.

lucrare de termen, adăugată 03.03.2011


Istoria dezvoltării computerelor și eficacitatea utilizării lor, conceptul de „set de bază” și „configurație obligatorie”. Numirea unor tipuri moderne și promițătoare de memorie cache. Scanere ca dispozitiv pentru introducerea de informații grafice într-un computer, desenele lor.

test, adaugat 05.01.2009


Structuri de calculatoare și sisteme. Arhitectura Von Neumann, domenii promițătoare de cercetare. Calculatoare analogice: disponibilitatea și funcționalitatea software-ului. O colecție de proprietăți de sistem pentru un utilizator.

lucrare de termen, adăugată 11/05/2011


Calculatorul electronic (calculatorul) ca mijloc de prelucrare a informațiilor. Hardware și software de calculator. Sisteme numerice și reprezentare a informațiilor. Elemente de programare structurată. Construirea de diagrame bloc ale algoritmilor de rezolvare a problemelor.

prezentare, adaugat 26.07.2013


Mecanismul de elaborare a recomandărilor generale pentru instituția studiată, pentru asigurarea protecției informațiilor în sistemele de prelucrare a datelor și elaborarea unui pachet standard de documente pentru prevenirea accesului neautorizat la informații oficiale și secrete.