Лекция 1 Введение.
План.
1. Цели курса.
2. Определение микропроцессора.
3. Общие сведения о процессорах.
4. История развития микропроцессоров.
1. Цели курса
Цель данного курса - изучение базовых принципов архитектуры микропроцессоров различных типов и систем, построенных на их основе, а также современного состояния и тенденций развития в этой области.
Данный курс сочетает в себе описание базовых принципов построения микропроцессоров различных типов (универсальных МП с CISC- и RISC-архитектурой, однокристальных микроконтроллеров, процессоров цифровой обработки сигналов) и систем на их основе с рассмотрением особенностей архитектуры наиболее современных из них. Подробно рассматривается регистровая структура микропроцессора, организация и принципы работы кэш-памяти, конвейерный принцип обработки информации, аппаратные средства микропроцессора, используемые для защиты программ и данных и обеспечения мультипрограммного режима работы. Представлены организация микропроцессорных систем на микропроцессорах различных типов и связанные с этим вопросы: физическая и логическая организация адресного пространства, работа системы прерываний, прямой доступ к памяти, типы и структуры мультимикропроцессорных систем. Дано описание методов и средств разработки и отладки микропроцессорных систем, а также оценки их производительности.
2. Определение микропроцессора
Микропроцессор — процессор(устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных вмашинном коде), реализованный в виде одноймикросхемыили комплекта из нескольких специализированных микросхем (в противоположность реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х и применялись в электронныхкалькуляторах, в них использоваласьдвоично-десятичнаяарифметика 4-х битныхслов. Вскоре их сталивстраиватьи в другие устройства, например терминалы,принтерыи различнуюавтоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х создать первые бытовыемикрокомпьютеры.
Долгое время центральные процессоры создавались из отдельных микросхем малой и средней интеграции, содержащих от нескольких единиц до нескольких сотен транзисторов. Разместив целый ЦПУ на одном чипе сверxбольшой интеграции удалось значительно снизить его стоимость. Несмотря на скромное начало, непрерывное увеличение сложности микропроцессоров привело к почти полному устареванию других форм компьютеров, в настоящее время один или несколько микропроцессоров используются в качестве вычислительного элемента во всём, от мельчайших встраиваемых системи мобильных устройств до огромныхмейнфреймовисуперкомпьютеров.
С начала 1970-х широко известно, что рост мощности микропроцессоров следует закону Мура, который утверждает что число транзисторов на интегральной микросхеме удваивается каждые 18 месяцев. В конце 1990-х главным препятствием для разработки новых микропроцессоров стало тепловыделение (TDP) из-за утечек тока и других факторов.
Некоторые авторы относят к микропроцессорам только устройства, реализованные строго на одной микросхеме. Такое определение расходится как с академическими источниками, так и с коммерческой практикой (например, варианты микропроцессоров IntelиAMDв корпусах типаSECCи подобных, такие какPentium II— были реализованы на нескольких микросхемах).
В настоящее время, в связи с очень незначительным распространением микропроцессоров, не являющихся процессорами, в бытовой лексике термины «микропроцессор» и «процессор» практически равнозначны.