1. Развитие на микропроцесора етапи, видове, особености

Първа структура на микропроцесор - INTEL4004 (ноември 1971 г). Създава се след запитване на Busicom към Intel за производство на набор от високопроизводителни чипове за електронни калкулатори. Първоначално проектът съдържа 12 отделни custom ИС. Тед Хоф предлага общо single-chip решение. Ползва 4-битови данни / 8-битови инструкции, общо 46 инструкции, отделна памет за данни и програмна памет (4К). Включва общо 2300 PMOS транзистора в 16-pin корпус. 60К операции за секунда (0.06 MIPS), 108-740KHZ, 1W консумация;

• 
  4040 (1972) - добавя още 16 инструкции, работи на 1 MHz, разполага с 8K програмна памет;
  
• 
  8008 (1972) - 2 пъти по-ефективен от 4004;
  
• 
  8080 (1974) / 8085 (1976) - добавени инструкции за прекъсване, 5V захр.напрежение. 8080 става основна част от първия персонален компютър Attain
  
• 
  6800 (1974) - Motorola, 78 инструкции; 6801,6803;
  
• 
  Z80 ZilOG (1975) - разработен от бивши инженери на Intel. По-добра система за прекъсвания, нови инструкции и методи за адресация. 2MHz работна честота (в последствие - на 4MHz и 6MHz), включва високопроизводителни периферни схеми;
  
• 
  6502 (1975) - разработка на Чък Педъл - първоначално 6501 /изтеглен/, MOS Technologies (Commodore) и включен в първите Commodore, Apple, Ataris;
  
• 
  8048 (1976) - MCS microcontroller. 8-битов, CHMOS технология, по-ниска консумация. Само за текущата година са продадени над 250000 бр.
  
• 
  1978,1979 - Intel 8086/8088, Motorola 68000, ZiLOG Z8000 - 16 битови структури. Intel ползва същата структура от регистри, но с увеличена разрядност;
  
• 
  8088 (1979) - по-ниска цена. Използван от IBM за първия масов PC (1981). Използва 8088 (16/8 битов), по-лоши параметри;
  

• 
  Apple Macintosh перосонален компютър използва 68000 (16-битов) в модела си от 1984 г. Z8000 не успява да се утвьрди на пазара въпреки добрата архитектура и качества на своя процесор;
  
• 
  8051 (1980) - Intel предлага 8-bit микроконтролер с on-board EPROM памет. Продава над 91 млн. броя само през 1981 г.
  
• 
  Intel 80286, Motorola 68010. 80286 се използва в модела IBM АТ;
  
• 
  Motorola 68020 (1984) - 32 bit микропроцесор. Общо 200,000 транзистора, CMOS технология;
  
• 
  Intel 80386 (1985) - 275,000 транзистора. Използва се от Compaq в модела им от 1986 г.
  
• 
  Intel 80486 (1986) - първия микропроцесор с вграден математически ко­процесор;
  

• 
  Pentium серия на Intel (1993) - лансира нова архитектура с повишени възможности за обработка на звук и изображения;
  
• 
  Pentium Pro (1995) - включва около 5.5 млн. транзистора;
  
• 
  Pentium II (1997) - прилага технологията ММХ за работа с мултимедийни приложения;
  
• 
  Pentium III (1999) - 9.5 млн. транзистора. По-високи възможности за работа с мултимедияи 3D приложения (SSE набор инструкции, Streaming SIMD Extension). Използва от 0.25pm до 0.13рт технология. Налага марките Celeron (за настолни конфигурации) и Хеоп (за високопроизводителни машини - съвъри, работни станции);
  
• 
  Pentium IV (ноември 2000 до 08.08.2008 г) - такт.честота до 4GHz (SSE2, SSE3 набор инструкции), Включва в себе си т.нар. Hyper -Threading технология;
  
• 
  Pentium D, Pentium Extreme Edition (двуядрени процесори).
  

2. SRAM памети – особености, режим четене.

SRAM (static random access memories, статични RAM):

c около 10 пъти по-ниска плътност на разполагане в чипа от DRAM;

ниска статична консумация;

високо бързодействие (малко време на достъп до ЗК);

облегчен достъп (опростена схемотехника на схемите за достъп).

Запомняща среда (memory array) - 1 или повече;

Осн.елемент - тригер с 2 изх.състояния (bistabale device);

ДШ - по редове и колони WL (word line), BL (bit line);

CLK (тактови) структури;

Допълнителни схеми за четене и запис;

Структури за запис (запомня входната дума);

Разрешаваща изходите структура (З-state изходни буфери);

Вътрешно броячни схеми и регистри (при т.нар. burst режими, pipelining)

3. FLASH памети – специфики на клетката, организация, типове.

Особености:

• 
  блоково програмиране/изтриване и индивидуален запис до конкретна ЗК;
  
• 
  изтриване - чрез F-N тунелиране;
  
• 
  програмиране - чрез F-N тунелиране или СНЕ механизъм.
  

• 
  по-тънък слой на Si0₂ под FG (100 А);
  
• 
  по-дълбока област на сорса -> за ускоряване процеса на изтриване (тунелиране на електрони от плаващия гейт, FG);
  

• 
  Boot block (Sector erased) Flash - изтриване на сектори от 4KB до 128KB (16KB boot block - сигурност!);
  
• 
  Bulk erased Flash - изтрива се целия Flash.
  
• 
  Операциите четене и запис - на принципа на непосредствен побайтов достъп.
  
• 
  Съвременни FLASH архитектури - имат вграден краен автомат (КА) за автоматизация на операциите WRITE и ERASE - по-високо бързодействие.
  

-NOR-базирани - за приложения с големи масиви данни - при клетъчни телефони и мобилни PC (добра плътност, ниска консумация, бързодействие). Пример - Intel Dual-plane Flash 32-Mbit (основно за мобилни телефони и други embedded приложения). FDI_2.5 (flash data integrator) - софтуерен мениджър за работа в реално време. Използва dual-bank подход (процесорът чете инструкции докато Flash извършва запис/изтриване; Същият подход - от STMicroelectronics за 32Mb (2Mb х 16 bits) - M59DR032 - Vcc=1.8V (Tacc=100ns);

-NAND-базирани - за масови приложни продукти и данни (memory cards, твърди дискове) - по-малка ЗК, малко време за сериен достъп.
4. ЕPROM – особености на запомнящата клетка, режими на работа.

• 
  представлява масив от MOS транзистори с плаващ гейт (floating gate transistors) - т.нар. UVEPROM;
  
• 
  програмиране с по-високо от захр.напрежение Vpp = 12,7 V;
  
• 
  по-висока плътност на ЗЕ от PROM - само 1 транзистор, без доп.връзка (fuse);
  
• 
  изтриване - чрез облъчване с ултравиолетова UV светлина с определена дължина на вълната (w=253 nm), за определено време
  

четене;

• 
  изтриване (UV светлина);
  
• 
  програмиране (запис).
  

Oт режим Stop - опорните източници за изключени, необходима е стабилизация При изход със закъснение (DLY=1. OPTION регистър) -стабилно преобразуване, при (DLY=0) е необходимо време от 10ms за стабилизация на веригата и валидност на резултатите.

STOP Disable (S). Бит за освобождаване от режим STOP (режим с ни консумация). При установяване в "1" предпазва навлизането на ЕМК в режим STOP. В това състояние, при постъпване на инструкция STOP, тя се третира като безоператорна и се изпълнява следващата инструкция. Бита S се установява в "1" от Reset.
6. Прекъсване тип „неправилен КОД” – предназначение, тип.

При среща на несъществуващ КОД (PRE+КОД).

ЕМК притежава хардуерна възможност за генериране на прекъсване при откриване на неправилен КОД. След откриване на несъществуващ КОД, текущата стойност на PC се прехвърля в стека;

Изпълнява се процедурата по прекъсването; Реинициализира се действителен КОД' (действа за всички 4 страници с кодове).

• 
  Ползва входен сигнал от E-clock, разделен 15 пъти
  

• 
  COP изработва изходен сигнал за генериране на ниско ниво към RESET извода за рестартиране на ЕМК и външните устройства автоматично след изтичане на зададения таймаут период;
  
• 
  Таймаут периодът може да се настройва с помощта на prescaler битове CR[1:0].