Полтавський Військовий Інститут Зв’язку
Кафедра схемотехніки радіоелектронних систем
ОБЧИСЛЮВАЛЬНА ТЕХНІКА ТА МІКРОПРОЦЕСОРИ
напрям підготовки 0924 «Телекомунікації»
Мікропроцесорні системи.
Контролери в телекомунікаціях.
Мікроконтролери CISC архітектури.
Полтава – 2006
Навчальна література:
1. Мікропроцесорна техніка: Підручник/ Ю.І. Якименко та інш. – К.: ІВЦ Політехніка; Кондор, 2004. с. 323-352.
2. Схемотехніка електронних систем: У з кн. Кн. 3. Мікропроцесори та мікро контролери: Підручник/ В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін. – 2-е вид. – К: Вища шк., 2004. – 399 с.
ВСТУП
У дійсний час діапазон застосування мікропроцесорної техніки постійно поширюється, до МПС різноманітного призначення типів пред'являються самі різні вимоги. Тому сформувалося кілька типів МПС, що розрізняються потужністю, універсальністю, швидкодією і структурними відмінностями. Основні типи МПС наступні:
- МК – найбільш простий тип МПС, у яких всі або більшість вузлів системи (процесор, пам’ять даних і програм, програмовані інтерфейси) виконані у вигляді однієї великої інтегральної мікросхеми (ВІС). Системна шина МК «схована» від користувача усередині мікросхеми. Можливості підключення зовнішніх пристроїв до МК обмежені. МК – це пристрої, що практично завжди використовуються не самі по собі, а в складі більш складних пристроїв (наприклад, контролерів). Пристрої на МК звичайно призначені для рішення однієї конкретної задачі або обмеженого кола задач – як правило, керування і регулювання;
Возможно вы искали - Учебное пособие: Мікроконтролери RISC архітектури
- контролери – керуючі МПС, звичайно будуються на основі МК; створюються для рішення якоїсь окремої задачі або групи близьких задач. Структура контролера проста й оптимизована для досягнення максимальної швидкодії. Конструктивно контролери випускаються в одноплатному (модульному) виконанні.
- мікрокомп'ютери – більш потужні МПС з розвитими засобами сполучення з зовнішніми пристроями. Вони відрізняються від контролерів більш відкритою структурою, допускають підключення до системної шини декількох додаткових пристроїв. Мікрокомп'ютери можуть маті засоби збереження інформації на магнітних носіях і засоби зв'язку з користувачем (монітор, клавіатура). Мікрокомп'ютер розрахований на вирішення широкого кола задач, але до нової задачі його треба «пристосовувати» заново;
- комп'ютери – найбільш універсальні МПС. Вони обов'язково передбачають можливість модернізації, а також широкі можливості підключення нових пристроїв. Їхня системна шина звичайно доступна користувачеві. Крім того, зовнішні пристрої можуть підключатися до комп'ютера через кілька вбудованих портів зв'язку. Комп'ютер завжди має розвинуті засоби: зв'язку з користувачем, збереження інформації великого обсягу, зв'язку з іншими комп'ютерами.
Будь-яку задачу в принципі можна виконати за допомогою кожного з перерахованих типів МПС. Але при виборі типу МПС необхідно, з одного боку, уникнути надмірності, з другого – забезпечити необхідну для даної задачі гнучкість системи.
В дійсний час при розробці нових МПС найчастіше вибирають шлях використання МК (приблизно в 80% випадків). Однокристальні МК (ОМК) є зручним інструментом для створення сучасних вбудованих пристроїв керування різним обладнанням, наприклад, автомобільною електронікою, побутовою технікою, мобільними телефонами тощо.
Похожий материал - Курсовая работа: Мікропроцесорна система для підрахунку готової продукції
Класичні МПС на базі мікросхем мікропроцесорних комплектів випускаються зараз досить рідко, через складність розробки і налагодження цих систем. Даний тип МПС вибирають в основному тоді, коли МК не можуть забезпечити необхідних характеристик.
1. Загальні відомості про МК
1.1. Класифікація і загальні архітектурні риси МК
Основні вимоги, що споживачі пред'являють до ОМК можна сформулювати в такий спосіб:
- низька вартість,
- висока надійність,
- високий ступінь мініатюризації,
Очень интересно - Учебное пособие: Мікропроцесорні системи
- мале енергоспоживання,
- працездатність у жорстких умовах експлуатації;
- достатня продуктивність для виконання всіх необхідних функцій.
Виконання всіх цих суперечливих умов одночасно важко, тому розвиток і удосконалення ОМК пішло шляхом спеціалізації, і в даний час кількість моделей ОМК надзвичайно велика. Однак можна виділити деякі архітектурні риси, які є загальними практично для всіх сучасних МК:
- система команд ОМК зорієнтована на виконання задач керування і регулювання;
Вам будет интересно - Учебное пособие: Многопоточность и работа с потоками
- алгоритми, що реалізуються на ОМК, мають багато розгалужень залежно від зовнішніх сигналів (подій);
- дані, з якими оперують ОМК, мають невелику розрядність;
- універсальність і можливість розширення функцій керування значно нижчі, ніж у системах з МП;
- інтеграція в одному корпусі мікросхеми (на одному кристалі) практично всіх блоків МПС – ПЗП, ОЗП, пристроїв введення-виведення, тактового генератора, контролера переривань і т.д. Тому в вітчизняної літературі МК часто називають однокристальними ЕОМ.
- побудова більшості МК на основі гарвардської архітектури (використання роздільних областей пам’яті та шин для збереження і передавання даних та команд).
Похожий материал - Реферат: Многофункциональные принтеры
Взагалі, сучасні МК, як і інші МПС, будуються на основі однієї з двох базових архітектур: фон-нейманівської або гарвардської.
В архітектурі фон-Неймана використання єдиної області пам'яті дозволяє оперативно перерозподіляти ресурси між областями програм і даних, що істотно підвищує гнучкість МПС із точки зору розроблювача програмного забезпечення. Розміщення стека в загальній пам'яті полегшує доступ до його вмісту. Невипадково тому фон-нейманівська архітектура стала основною архітектурою універсальних комп'ютерів.
Гарвардська архітектура майже не використовувалася до кінця 70-х років, поки виробники МК не зрозуміли, що вона дає суттєві переваги розроблювачам систем керування.
Справа в тому, що для реалізації більшості алгоритмів керування такі переваги фон-нейманівської архітектури як гнучкість і універсальність не мають великого значення. Аналіз реальних програм керування показав, що необхідний обсяг пам'яті данихМК, використовуваний для збереження проміжних результатів, як правило, на порядок менше необхідного обсягу пам'яті програм. У цих умовах використання єдиного адресного простору приводить до збільшення формату команд за рахунок збільшення числа розрядів для адресації операндів. Застосування окремої, невеликої за обсягом пам'яті даних сприяло скороченню довжини команд і прискоренню пошуку інформації в пам'яті даних.