Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
Ходить по воде и разрабатывать программы, следуя спецификации, очень просто… если они заморожены.
Edward V Berard
Русский | Українська



На правах рекламы:



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Микропроцессоры и микроконтроллеры :: Принципы работы микропроцессоров :: Функциональная классификация микропроцессоров

Функциональная классификация микропроцессоров

Общая функциональная классификация микропроцессорных средств показана на рис. 1.1.

Микропроцессоры с аппаратным принципом управления характеризуются фиксированной разрядностью шин адреса и данных и неизменяемой системой команд. Последняя характеристика подразумевает, что набор возможных элементарных действий процессора образует конечное фиксированное множество, причем каждому действию соответствует конкретный управляющий код - код команды. Указанное свойство определяется тем, что в состав процессора входит блокдешифрации команд, функционирующий по жесткой аппаратной логике.

Микропроцессорный комплект (МПК) - набор СБИС и БИС с общими конструктивно-технологическими принципами и электрическими характеристиками (уровни сигналов, быстродействие), предназначенных для построения функционально полнофункциональной микропроцессорной системы (МПС) для задач вычислений или управления. В состав МПК входят собственно центральный процессор (ЦП), или микропроцессор, арифметический сопроцессор - средство эффективной реализации вычислительных действий под управлением ЦП, а также контроллеры периферийных функций с программной настройкой режимов: порты параллельной и последовательной связи, таймеры - средства реализации временных интервалов, контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти.Микросхемы ПЗУ и ОЗУ не входят в состав МПК и образуют самостоятельные функциональные группы.

Функциональная классификация микропроцессорных средств

Рис. 1.1. Функциональная классификация микропроцессорных средств

Универсальные микропроцессоры ориентированы на использование в различных вычислительных, информационных и управляющих системах, в которых требуется обработка больших объемов информации (например, для цифровой обработки изображений, управления базами данных, визуализации данных оператору или экипажу), но нет специальных требований к архитектуре вычислителя, большому количеству средств УСО, габаритным размерам и энергопотреблению. Универсальность микропроцессора подразумевает как широкую сферу использования, так и типовую структуру вычислительной системы. Для таких устройств обычно реализуется архитектура Фон Неймана, и реже Гарвардская архитектура. Типовая структура универсального микропроцессора показана на рис.1.2 (К1).

Универсальные микропроцессоры не являются самодостаточными устройствами, и для построения вычислительной системы требуют подключения ряда дополнительных микросхем (память, контроллеры, порты). Поэтому обычно для конкретного универсального МП разработан т.н. микропроцессорный комплект, содержащий различные буферные элементы и контроллеры, функционально и электрически совместимые с данной моделью МП (chipset).

Типовая структура универсального микропроцессора.

Рис. 1.2. Типовая структура универсального микропроцессора.

Однокристальный микроконтроллер (МК)представляет собой микропроцессорную систему, реализованную на одном кристалле СБИС. Типичная архитектура МК включает в себя собственно процессор, генератор тактовых импульсов (ГТИ), блоки памяти (ОЗУ и ПЗУ), порты ввода-вывода, таймеры, контроллер прерываний. Функциональные возможности этих блоков ниже, чем у соответствующих специализированных БИС из МПК. Основными достоинствами МК являются конструктивное и схемотехническое единство всех блоков, общий электрический интерфейс, удобство программной настройки режимов работы всех подсистем. Благодаря этому микроконтроллеры являются популярным средством для построения встраиваемых цифровых управляющих систем. Сами однокристальные микроконтроллеры и вычислительно-управляющие системы на их основе реализованы в соответствии с Гарвардской архитектурой.

МК для задач логического управления - логические процессоры- имеют специальные аппаратные расширения (память с битовой адресацией, порты с индивидуальной настройкой каждой линии) и расширенный набор команд логической обработки данных. В современных разработках широкое применение нашли МК серии К1816 (аналог Intel MCS-51), а также AVR - и PIC-контроллеры. Существуют также многочисленные расширения стандартного MCS-51 – с повышенным быстродействием, увеличенными объемами памяти и набором функций. Типовая структура МК для задач логического управления показана на рис.1.3 (К2).

Типовая структура микроконтроллера для логического управления.

Рис. 1.3. Типовая структура микроконтроллера для логического управления.

Аналоговые процессоры для обработки сигналов –включают в себя, кроме типовых блоков МК, включают в себя многоканальные АЦП и ЦАП, блоки формирования управляющих импульсов (например, ШИМ-импульсов). Такой процессор представляет собой интегрированную систему обработки аналоговой информации в цифровом виде.

Еще одна разновидность МК – конвейерные сигнальные процессоры, содержащие конвейеры для реализации алгоритмов цифровой фильтрации данных и обработки изображений. Такие алгоритмы состоят из последовательности операций умножения и суммирования. Конвейер представляет собой набор однотипных блоков для выполнения операций умножения-суммирования, включенных последовательно друг за другом. Таким образом, результат выполнения операции в одном блоке автоматически является входными данными для следующего блока. Применение конвейерной обработки позволяет выдавать на каждом такте работы системы очередной результат вычислений. Примером подобных устройств являются микроконтроллеры Intel MCS-196/296. Пример структуры такого микропроцессорного устройства показан на рис. 1.4.

Пример простейшей структуры сигнального процессора показан на рис. 1.4. Особенность микропроцессора данного типа состоит в том, что в его состав входит блок аппаратного умножения (MUL), который совместно с арифметико-логическим устройством (ALU) и сдвигающими регистрами (SHIFTER) образует блок для эффективной реализации вычислений по алгоритмам цифровой фильтрации данных.

Кстати в случае поломки микропроцессора или какого либо друго компонента ноутбука рекомендую обратиться в сервис-центр best-console.ru (г. Москва)
Если вы заинтересованы в квалифицированном ремонте, то этот именно то, что вам нужно.

МП с микропрограммным принципом управления конструктивно выполняют в виде секций БИС малой разрядности, имеющих средства для наращивания разрядности обрабатываемых данных. Для подобных МП в принципе отсутствует понятие системы команд. Действия процессора на тот или иной управляющий код (считанный из памяти код команды) определяются программистом путем настройки специального блока или БИС - блока микропрограммного управления. Таким образом, разработчики системы могут сформировать систему команд, ориентированную на эффективное решение определенного круга задач. Существенным недостатком подобных систем является громоздкость аппаратных модулей на их основе, а также необходимость написания программного обеспечения буквально в машинных кодах, что затрудняет разработку. В настоящее время такие секционированные МП практически вытеснены однокристальными МП и микроконтроллерами.

Современная реализация идеи микропрограммного управления представлена программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС). Основу ПЛИС составляет матрица элементарных логических блоков. За счет изменения связей между блоками можно построить вычислительное устройство произвольной структуры, которое идеально соответствует конкретной задаче. Проектирование структуры ПЛИС выполняется на специальном языке описания аппаратуры (VHDL) или с помощью графических средств с последующей генерацией программы формирования структуры. Как правило, на ПЛИС реализуют нетривиальные алгоритмы (нечеткая логика, эмуляция аппаратуры, адаптивное управление).

Типовая структура процессора обработки сигналов (без АЦП и ЦАП)

Рис. 1.4. Типовая структура процессора обработки сигналов (без АЦП и ЦАП)

', 'Функциональная классификация микропроцессоров', '

Общая функциональная классификация микропроцессорных средств.




<< Предыдущая статья
«Понятие о микропроцессоре»









При использовании любых материалов с сайта обратная ссылка на сайт Микропроцессоры и микроконтроллеры обязательна.