5.3 Микропроцессор
Микропроцессордың негiзгi компоненттерi немесе (576 сурет) Цпу - бұл арифметика-логикалық құрылым, басқару құрылғысы және регистрлер. Регистрлер - бұл атқарылатын бағдарлама қолданатын мәлiмет сақтайтын жады облысы..
1. арифметика-логикалық құрылым (АЛҚ ) кіріс-шығыс порттары арқылы сыртқы құрылыммен мәліметтер алмастыра отырып жүйенің басқа элементтерiмен әрекеттеседi. Сондай-ақ АЛҚ жадыда сақталатын бағдарламардың командалар тобына сәйкес операциялар орындайды.
2. Жүйедегi барлық процесстер барлық командалар мен мәліметтер ағымының уақыт бойынша таралуына жауап беретін басқару құрылғысымен синхронизацияланады. Регистрлер саны және олардың түрi микропроцессордың түрiне байланысты өзгередi.
3. Негiзгi регистрлерге мыналар жатады: аккумулятор- АЛҚ-ға енгізілген мәліметтер уақытша сақталады, байрақтар регистрі- АЛҚ-ғы соңғы команданың орындалу нәтижесін көрсететін ақпарат сақталады, командалар есептеуіші – осының көмегімен микропроцессор бағдарламадағы орындалып жатқан команданың номерін бақылап отырады, стек нұсқағышы – белгілі бағдарлама орындалып болған соң қайтып келетін орынды есте сақтау үшін қажет команда есептегішінің мәні орналасады. Командалар регистрі және дешифратор мұнда қажетті түрге түрленеді. Микропроцессордың перифериялық құлығылырмен қосу үшін кіріс және шығыстарының арасында интерфейстер болуы қажет. Интерфейстер перифериялық құрылғылардын келетін сигналдар барлық кезде қанағаттандырмағандықтан қажет, перифериялық құрылғылардың кіріс сигналдарға қоятын талабы микропроцессордың шығыс сигналдарына, мысалы, сигналдар деңгейі немесе берілу жылдамдығына сәйкес келмейді.
5.6-сурет. Микропроцессордың негізгі элементтері
Микроконтроллерлер
Микроконтроллерлер – құрамында жадысы және кіріс/шығыс интерфейстері бар бір кристалдағы интергалданған сұлбалар. 5.7-шi суретте микроконтроллердің жалпы блок-схемасы көрсетiлген. әдетте микроконтроллерлер бірнеше кіріс-шіғіс порттардан тұрады, олардың кейбірі сигналдарды не қабылдау, не беру үшін бағдарламаланды. Кіріс порттардың біреуінің өзінің аналогтық-сандық түрлендіргіші болады, сондықтан оған аналогтық сигналдар тікелей қосыла алады. Порт каналдарының біреуі көбінесе сигналдарды қабылдау немесе беру үшін бағдарламаланады. Микроконтролер құрамына сондай-ақ таймерлер сияқты құрылғылар да кіреді.
5.7-сурет. Микроконтроллердің негізгі элементтері
Микропроцессорлар негiзiндегі құралдардың негiзгi элементтерi
5.8-шы суретте сандық термометрдiң негiзгi элементтерi көрсетiлген. Термометрдiң сезгiш элементi ретінде термотранзистор болып табылады, ол өлшенетін температураға пропорционал сигнал беретін шығыстағы сигнал түрлендіргішімен бірге бөлек корпуска орнатылған. (мысалы, LM35термотранзисторы диапазоне -40...110°С диапазонда 10 мВ/°С сигнал береді). Бұл сигнал микроконтроллердің кіріс аналогтық портқа беріледі. Шығыс сигнал тізбектеп берілудің сызығымен декодтаушы құрылғыға беріледі.
5.8-сурет. сандық термометр
5.9-суретте типтік микропроцессорлық құралдың принциптік схемасы берілген. Басқару бағдарламасы жүйеге пернетақта арқылы енгізіледі немесе иілмелі дисктен оқылып, ОЕҚ-на жазылады. Жүйенің бағдарламалық қамтамасыз етілуіне бұл жүйе шешуі қажет түрлі бағдарламалар кіруі мүмкін. ТЕҚ-да (тұрақты есте сақтау құрылғысында) өзгертілмейтін құрал дайындауда есте сақтау құрылығысына жазылатын орнатушы мәліметтер және бағдарламалар сақталады.
Датчик пен түрлендіргіштің шығыс сигналы көбінесе аналогтық болады. Бағдарламаны қосқанда микропроцессор аналогтық-сандқ түрлендіргішке датчиктен аналогтық сигналды алып, оны сандық кодқа түрлендіруге тапсырма береді, яғни 8-разрядтық параллель сөзге, және оны мәліметтер шинасына орналастыруға. ЦПУ бұл мәліметтерді қабылдайды және оларды бағдарламаға сәйкес өңдейді. Осы әрекеттердің орындалу нәтижесі экранда көрінуі мүкін немесе әрі қарай есептеулер үшін ОЗУ-ға жазылады немесе ОЗУ-да сақталған мәнмен салыстырылады және осы салыстыру нәтижесі бойынша қандай да жаңа процесс жіберілуі мүмкін. Бұл әрекеттердің барлық тізбегі микропроцессордың келесі командасы берілгенде аналогтық сигналдың келесі мәнін алу үшін қайталанады.
5.9-сурет. Микропроцессорлық құрал