Учебное пособие Харьков 014 удк

160 
цессорные и другие интегральные микросхемы различных схемотех-
нических типов, если они совместимы по архитектуре, электричес-
ким параметрам и конструктивному исполнению.
Сущность применения микропроцессоров заключается в том, 
что они заменяют цифровые ИС малой и средней степени интеграции 
и придают устройствам, в которых они используются, свойства 
«интеллектуальности».
Устройства и системы, построенные на основе микропроцес-
соров, имеют два основных преимущества перед устройствами, ре-
ализованными аппаратным способом:
– обладают более высокой функциональной гибкостью, т.к. их 
перестройка для решения новой задачи требует только смены про-
граммы без изменений аппаратной части;
– требуют меньшего количества элементов, чем устройства на 
логических микросхемах малой и средней степени интеграции.
МПС различаются областями применения, архитектурой и конст-
руктивным исполнением. Архитектуру МПС можно описать тремя 
составляющими:
– состав, характеристики и структурная организация (взаимо-
связь) устройств МПС;
– принцип функционирования;
– набор машинных команд, или инструкций (машинный язык).
Современные МПС реализуют архитектуру, которая воплощает, 
как правило, следующие принципы:
– принцип хранимой в памяти программы;
– принцип адресного обращения устройств МПС друг к другу;
– принцип магистрально-модульной структуры.
Важной характеристикой МПС является число центральных 
процессоров. По этому признаку различают следующие виды МПС: 
– однопроцессорные системы; 
– мультипроцессорные системы;
– многомашинные системы (вычислительные комплексы). 
Можно выделить два основных вида однопроцессорных систем: 
– микро-ЭВМ, ориентированные на определенные области при-
менения, класс задач и/или пользователей (универсальные). Сущест-
вует большое число видов универсальных микро-ЭВМ в сетевых 
информационно-вычислительных системах: персональные микро-
ЭВМ и рабочие станции; серверы, маршрутизаторы и коммутаторы; 

161
– специализированные микро-ЭВМ, или микроконтроллеры 
(МК). Специализированные микро-ЭВМ предназначены для решения 
одной или ограниченного числа задач с максимально возможной 
эффективностью. Микроконтроллеры используются для управления 
различными системами (от англ. control – управление).
Мультипроцессорные системы характеризуются тем, что каж-
дый процессор относительно независимо выполняет свою програм-
му, причем общая операционная система ОС распределяет нагрузку 
между процессорами.
Взаимодействие процессоров осуществляется через общую 
оперативную память ОП. ОС распределяет общие периферийные 
устройства между процессами. Таким образом, имеется возможность 
распараллеливать вычислительный процесс, а при отказе какого-либо 
процессора оперативно перераспределять работу между оставшимися 
процессорами. Благодаря такой организации достигается высокая 
производительность и отказоустойчивость.
 
5.7.1 Универсальные микропроцессоры 
Микропроцессор (МП) является программно-управляемой СБИС, 
предназначенной для обработки цифровой информации. Типовыми 
узлами микропроцессора являются блок управления, регистры, 
сумматоры, счетчики команд и очень быстрая память малого объема 
(кэш-память, обычно статического типа). Некоторые микропроцес-
соры дополняются сопроцессорами, расширяющими возможности 
микропроцессоров и набор выполняемых команд.
Универсальные микропроцессоры предназначаются для приме-
нения в вычислительных системах: персональных ЭВМ, рабочих 
станциях. Как правило, закладываемые в универсальные МП техни-
ческие решения служат в первую очередь задаче получения макси-
мального быстродействия, во вторую – задачам минимизации потре-
бляемой мощности и стоимости.
МП характеризуются следующими параметрами.
Тактовая частота – частота повторения сигналов, синхронизиру-
ющих работу микросхем компьютера. Эти сигналы вырабатываются 
тактовым генератором центрального процессора и используются для 
создания единого стандарта времени для управления всеми процес-
сами, происходящими в устройствах компьютера.
Разрядность – максимальное количество разрядов двоичного 
кода (бит), с которым может одновременно работать устройство.

162 
Регистры – ячейки памяти внутри микропроцессора, в каждой 
из которых можно хранить одно число. Диапазон чисел, которые 
можно хранить в регистре, зависит от его разрядности. Основное 
назначение регистров – оперативное хранение операндов и адресов 
ячеек памяти. Поскольку регистры расположены непосредственно на 
кристалле микропроцессора, время обращения к ним мало и их 
можно считать сверхоперативным запоминающим устройством ЗУ.
Кэш-память – буферная память, в которой данные содержатся в 
совокупности с их адресом в основной памяти. Кэш-память имеет 
малый объем, малое время доступа и используется помимо основ-
ного ОЗУ. Ее применение позволяет сократить количество обраще-
ний к основному ОЗУ.
Инструкция – команда, указывающая микропроцессору на 
действие, которое необходимо выполнить. 
Операнд – величина, представляющая собой объект операции, 
выполняемой ЭВМ.
Рассмотрим классификацию микропроцессоров. Так как задачи, 
выполняемые микропроцессорами, весьма разнообразны, причем в 
зависимости от программы один и тот же МП может реализовывать 
совершенно разные функции, то классификацию микропроцессоров 
принято вести по их архитектуре. При этом следует выделить два 
основных качественных признака: 
– используемый набор команд; 
– метод работы с памятью. 
Рассмотрим эти два признака. 

жүктеу/скачать 23,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: