Реферат: Основы микропроцессорных систем
В процессе работы МП обслуживает данные, находящиеся в его регистрах (внутренних ячейках), в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных – как адресные данные, а часть – как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить МП над данными, образует так называемую систему команд МП . МП, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. МП, относящиеся к разным семействам, различаются по системам команд и невзаимозаменяемые.
Различают МП с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд МП, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы МП. Так, например, система команд процессоров IntelPentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с раширенной системой команд – CISC-процессорами (CISC – ComplexInstructionSetComputer).
В противоположность CISC-процессорам в середине 80-х годов появились процессоры архитектуры RISC (ReducedInstructionSetComputer) – процессоры с сокращенной системой команд .
При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее.
CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах.
RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.
Компания AMD выпускает МП семейства AMD–K6, в основе которых лежит внутренне ядро, выполненное по RISC-архитектуре, и внешняя структура выполненная по архитектуре CISC. Таким образом, появились МП совместимые с МП х86, но имеющие гибридную архитектуру.
Система команд МП, как правило, содержит следующие типы команд:
а) команды вычислений (арифметических и логических);
б) команды пересылки данных;
в) команды управления (условных и безусловных переходов);
г) команды ввода-вывода;
д) команды обращения к подпрограммам;
е) вспомогательные команды;
В соответствии с адресной частью команды может осуществляться обращение к памяти, регистру или устройству ввода-вывода.
Кстати, МП х86 имеют самую сложную в мире систему команд.
9) число уровней прерывания;
10) возможность прямого доступа к памяти;
11) число и уровни питающих напряжений;
По мере развития МП происходит постепенное понижение питающего напряжения. Ранние модели процессоров х86 имели питающее напряжение 5В. С переходом к процессорам IntelPentium оно было понижено до 3,3В, а в настоящее время оно составляет менее 3В. Причём ядро МП питается пониженным напряжением 2,2В. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояние между структурными элементами в кристалле МП до десяти тысячных долей миллиметра не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в МП, а это позволяет увеличить его производительность без угрозы перегрева.
12) уровни сигналов;
13) потребляемая мощность;
В настоящее время она составляет от 10…20 мВт до 1…3 Вт у современных МП в зависимости от выполняемой работы.
14) температурный диапазон;
15) помехоустойчивость;
16) нагрузочная способность;
17) надёжность и т.д.;
На протяжении последних 20 лет технология, архитектура и схемотехника МП развивалась очень быстро. Это развитие ознаменовалось соревнованием МДП и биполярной технологий микроэлектроники. В настоящее время можно выделить шесть поколений МП у Intel и семь у AMD, различающихся технологией изготовления, быстродействием, разрядностью, особенностями структуры и архитектуры.
Под архитектурой МП понимается его программная модель (универсальность применения, высокая производительность, технологичность), то есть программно-видимые свойства.