Микропроцесори – развитие. Типове според вида инструкции



Дата09.09.2016
Размер136.33 Kb.
8

  1. Микропроцесори – развитие. Типове според вида инструкции

РАЗВИТИЕ НА МИКРОПРОЦЕСОРА

  • 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).

Tipove:

Друга класификация според спецификата на набора инструкции:

> General Purpose Processor (GPP, универсални);

► Special Purpose Processor (SPP, със спец.предназначение);

> Application-Specific Instruction-set Processor (ASIP) (идва от ASIC схемите) -напр. PLC контролерите;

► Digital Signal Processor (DSP) - за бърза обработка в реално време.




  1. Памети с непосредствен достъп. Параметри.

  • Запомняща среда - на база тригери (SRAM) или други специфични транзисторни структури (DRAM);

- Адресни шини: Ao...ANtM - адресират 2N ЗК с дължина на думата L. М - част от адресните шини за адресиране на конкретен ЗЕ.
Ако имаме 1024 (210) ЗК, то за адресирането им са необходими N=10;

  • при нарастване обема на паметта (броят АШ е ограничен):

-последователно подаване на 2 или повече такта, муптиппексирано - напр.

при п=20 първи такт Ад...Ад {1-ви такт), А10..А19 (2-ри такт);

- RAM със сериен адрес (с допълнителен регистър само през 1 АШ).


  • Всяка памет - при четене от нея -> кодов преобразувател;

  • CS (chip select) - избор на схема (избрана при ниско ниво CS=0);

  • R/W (read/write) - четене запис (при R/W=0 - запис), още - WE (write enable);

  • ОЕ (output enable) - разрешен/забранен изход;




  1. ЕPROM – запомняща клетка, режими на работа. Приложение.

  • вид ROM, енергонезависима памет (non-volatile memory);

  • 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;

  • изтриване - чрез облъчване с ултравиолетова UV светлина с определена дължина на вълната (w=253 nm), за определено време

zapomnq6ta kletka

-по-висока плътност на ЗЕ от PROM - само 1 транзистор, без доп.връзка (fuse);

-по-високо бързодействие; Напълно съвместими със SRAM

-недостатък - радиоактивно неустойчиви;

-относително висока цена -керамичен корпус, кварцов прозорец;

-невъзможност за селективно изтриване



  • Режими на работа: -нормални: неизбрана;

четене;

standby


  • изтриване (UV светлина);

  • програмиране (запис).

-Време на достъп близко до това на ROM и DRAM (няколко ns) - директна работа с честотата на процесора

  • запис (програмиране) -относително бавен(от 50ms до няколо 100ns), Адресира се цял байт;

  • PGM - TTL несъвместим (27V.24V, 12.7V).

  • изтриване - цялата памет с UV светлина.




  1. Програмен модел на ЕМК 68НС11 – регистри, описание.


Включва всички налични регистри в ЦП (6 бр): АСС А (акумулатор А) - 8-битов;

АСС В (акумулатор В) - 8-битов /или общо 16-битов акумулатор АСС D/;

IX (индексен регистър X);

IY (индексен регистър Y),

SP (указател на стека);

PC (програмен брояч).

CCR (регистър на състоянието).


  • Акумулатори А и В - 8-битови регистри с общо предназначение. Съхраняват временно операндите (данни) и резултата от изпълнение на предишна операция от АЛУ. За някои инструкции-образуват 16-битов регистър (акумулатор D).

Равнозначност на А и В с изключение на:

инструкции АВХ, ABY добавят съдържанието на акумулатор В към индексни регистри X или Y;

инструкции TAP, ТРА прехвърлят данни от акумулатор А към регистъра на състоянието и обратно;

Инструкция DAA (Decimal Adjust accumulator A) - след BCD аритметични операции;

Еднопосочност на операциите събиране, изваждане и сравнение (ABA, SBA, СВА).


  • Индексен регистър IX - при индексна адресация осигурява 16-битова стойност (базов адрес), която да се добави към 8-битовото отместване от инструкцията за образуване на ефективен адрес (ЕА).Допуска изпълнение на операции INX, DEX, СРХ. Може да се ползва като брояч или за съхранение на данни.

  • Индексен регистър IY - 16-битов. Подобно на IX участва в индексен адресен режим. Повечето инструкции, ползващи IY, изискват допълнителен байт от кода/цикъл за изпълнение.

  • SP (указател на стека). ЦП има автоматичен програмен стек Разположен е произволно в адресното пространство и може да има произволен размер (дълбочина на стека) Използва се за съхранение текущото съдържание на регистрите, адрес при връщане, общи данни. LIFO тип.

Във всеки момент SP (управлява се от УУ) съдържа 16-битовия адрес на първата свободна клетка от стекаSP се инициализира от първата инструкция в приложната програма.

Организация - нарастваща структура от горните към долните адреси.

Със запълване (запис) на стека, SP се намалява с -1, с изпразване (четене) се увеличава с +1.

Ползване на стека и SP - при обработка на прекъсвания, работа с подпрограми, временно съхранение на данни, при рекусии.



  • PC (профамен брояч) - 16-битов, съдържа абсолютния адрес на следващата команда за изпълнение. След Reset, PC се инициализира с един от 6-те вектора (в зависимост от режима):



Mode

POR or RESET Pin

Clock Monitor

COP Watchdog

normal

$FFFE.F

$FFFC.D

$FFFA.B

Тest or Boot

$BFFE.F

$BFFC.D

$BFFA.B




  • CCR (регистър на състоянието). HE съдържа данни Съдържа 8 бита (индикатори, флагове), от които:

  • 5 индикатори на състоянието (С V Z, N. Н);

  • 2 маскови бита при прекъсване (IRQ, XIRQ);

  • бит за освобождаване от стоп режим (S).




  1. КОД. PRE Byte - същност. Относителна адресация.

НС11 използва 8-битов КОД (Код на операцията, Opcode). Всеки КОД идентифицира определена инструкция и метод на адресация.

  • КОД (КОП) - указан в карти, разпределени в 4 страници.

  • Допълнителен байт - PRE BYTE за увеличаване броя команди (препраща ЦП към съответната страница). Предшества КОД в общия формат. Пълна инструкция - дължина от 1 до 4 байта

  • Относителна (Relative) КОД В

B- относително отместване

Използва се САМО за преходи под условие. При разклонение на програми!

2-байтова инструкция.

Ако условието е "True", относителното отместване В от инструкцията се добавя към съдържанието на PC за формиране на ЕА. В противен случай при "False" се продължава към следващата поред инструкция.





6. Интерфейс RS485 – особености, предназначение.

RS485: осигурява покриване на горните изисквания, отличен при връзка между много устройства.

  • Липса на обща маса и необходимост от презапасяване за избягване на шима по линията (3V прагово на прежение при RS232);

  • Сигналите по RS485 са "плаващи" - всеки сигнал се предава спрямо линиите Sig+ и Sig-, съответно;

  • Приемната част на RS485 сравнява разликата в напрежението между линиите, вместо абсолютната стойност на сигнала;

  • Най-добро подтискане на шума - при усикана двойка на линиите и екраниране на кабела (STP, FTP) - до 1200 м разстояние.

Характеристики;

  • диференциален тип връзка;

  • използва предаване тип "half-duplex" за разлика от RS232 (full-duplex);

  • многовъзлов (multinode, за разлика от RS232 - node-to-node) интерфейс - възможност за връзка на много DE заедно (до 35, за RS422,RS423-flo 10);

  • висока скорост на предаване: 35Mbs (12м) до WOKbs (1200м);

  • висока чувствителност на приемната част (около 200mV) поради диференциалната структура;

  • използват се съпротивления за съгласуване на линията при големи разстояния за избягване отразяване (рефлекция) на сигнала.

7. Таймер-система в НС11 – схема на един извод в режим IC

Отделна система в ЕМК 68НС11 (към Порт А);


  • Включва 5 отделни вериги за делене на честотата.




  • Предварителен делител на честотата от кварцовия осцилатор на 4;

  • Основна таймерна верига - 16-битов брояч с програмируем коефициент на броене (задаван чрез prescaler битове PR[1:0] - на 1,4,8,16). От нея за:

о за SPI подсистемата на сериийния интерфейс;

о за SCI подсистемата на сериийния интерфейс;

о за Пулс-акумулатор подсистемата;

о за подсистемата за Прекъсване в реално време (RTI) / COP Watchdog подсистема.




  • Изводи РАЗ, РА2, РА1, РАО - IC входове или с общо предназначение. Логика за прихващане (детекция) на входния сигнал по фронт (преден или заден - по избор);

Нивата им могат да се четат по всяко време от регистъра PORTA безусловно.

IC функция - записва (регистрира) момента на настъпване на външни събития от РА2, РА1, РА0 (РАЗ) - по фронт (преден или заден). Запомня се стойността на таймерния брояч в момента на събитието. За софтуерно отчитане интервали от време.
nz dali e tazi shema
Каталог: KST all -> Semesters -> semestar%204 -> MPT%20izpit -> MPT%20izpit -> gotovi%20bileti
gotovi%20bileti -> Билет No a-6 1
gotovi%20bileti -> 1. Развитие на микропроцесора етапи, видове, особености
gotovi%20bileti -> Видове памети с непосредствен достъп. Структура. Параметри. Особености
semestar%204 -> Корелационен анализ на сигналите
semestar%204 -> 1. Основни понятия. Варианти на алгоритми. Влияние върху производителността. Въведение в анализа Алгоритъм
gotovi%20bileti -> Dram памети – блокова схема, особености
MPT%20izpit -> Билет 1 Степен на интеграция. Поколения ис. 1- во поколение: ssi


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница