- •1 Основные понятия вычислительной техники: микропроцессор, микроконтроллер, мпс, архитектура эвм. Обобщённая схема эвм. Характеристики мп.
- •2 Характеристики мп. Классификация мп. Этапы развития мп техники
- •3 Структурная организация мпс. Виды архитектуры мпс. Архитектура типа sisd
- •4 Структурная организация мпс. Виды архитектуры мпс. Архитектура типа siмd
- •5 Структурная организация мпс. Виды архитектуры мпс. Архитектура типа misd u mimd
- •6 Структурная организация мпс. Виды архитектуры мпс. Архитектура типа мпвс
- •7 Структурная организация мпс. Виды архитектуры мпс. Архитектура типа ммвс
- •8 Организация пространства ввода –вывода и пространства памяти мпс. Магистрально модульный принцип организации мпс.
- •9 Шинная организация мпс. Архитектура с иерархией шин. Магистраль микропроцессорной системы.
- •10 Состав шин в магистральной организации мпс. Назначение и характеристики шин мпс.
- •11 Организация обмена по магистрали. Типовые циклы обмена по магистрали. Система основных управляющих сигналов.
- •12 Простые циклы обмена по магистрали. Схема соединения памяти с магистралью.Временные диаграммы процесса чтения/записи в памяти.
- •15 Последовательности циклов и пакетная передача данных. Временная диаграмма процесса чтения/записи в памяти. Сравнение с простым циклом обмена по магистрали.
- •16 Механизм транзакций. Протокол с расщеплением транзакций.
- •17 Структура запоминающих устройств, характеристики зу. Классификация устройств памяти.
- •18 Классификация п/п зу. Разновидности и особенности работы статистических озу.
- •19 Классификация п/п зу. Разновидности и особенности работы динамических озу.
- •21 Классификация п/п зу. Последовательные и ассоциативные зу. Стековая память.
- •22 Архитектура подсистемы памяти мпс. Функции памяти. Многоуровневая структура памяти мпс.
- •23 Характеристики основной памяти мпс. Процедура расслоения обращений к памяти. Защита к основной памяти.
- •24 Характеристики кэш-памяти мпс. Состав и принцип работы кэш-памяти
- •25 Концепция виртуальной памяти мпс. Страничная организация виртуальной памяти. Способы страничной организации.
- •26 Концепция виртуальной памяти мпс. Сигментная организация виртуальной памяти. Комбинированная организация виртуальной памяти. Стратегии замены блоков в основной памяти.
- •28 Тактовый генератор для микроконтроллера
- •29 Перефирийные устройства микроконтроллеров
- •30 31 Перефириное устройство мк avr. 8- битный таймер/счётчик.
- •32 Перефириное устройство мк avr. Аналогово-цифровой преобразователь.
- •33 Прерывание микроконтроллера avr.
- •34 Архитектура микропроцессора risc u cisc.
- •35 Сравнение архитектур risc u cisc
- •Двоичные переменные и переключательные функции
1 Основные понятия вычислительной техники: микропроцессор, микроконтроллер, мпс, архитектура эвм. Обобщённая схема эвм. Характеристики мп.
Микропроцессор − функционально законченное программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки данных и управления процессом этой обработки, выполненное в виде одной или нескольких БИС.
Микропроцессорная система (МПС) − цифровое устройство или цифровая система (система обработки данных, контроля и управления), построенная на базе одного или нескольких МП. Программно-аппаратный принцип построения МПС − один из основных принципов их организации. Этот принцип заключается в том, что реализация целевого назначения МПС достигается не только аппаратными средствами, но и с помощью программного обеспечения. Микропроцессорная БИС − интегральная микросхема, выполняющая функцию МП или его части. По существу − это БИС с процессорной организацией, разработанная для построения микропроцессорных систем. Микроконтроллер − однокристальная микроЭВМ с небольшими вычислительными ресурсами и упрощенной системой команд, ориентированная на выполнение процедур логического управления оборудованием (а не на производство вычислений). Одноплатная микроЭВМ − микроЭВМ, выполненная в виде одной печатной платы и предназначенная для встраивания в различную радиоэлектронную аппаратуру. Микропроцессорные средства − МПК БИС, однокристальные и одноплатные микроЭВМ.
2 Характеристики мп. Классификация мп. Этапы развития мп техники
Организация любого МП ориентирована на достижение:
универсальности применения,
высокой производительности,
технологичности.
1. Универсальность (возможность разнообразного применения) МП определяется их широтой функциональных возможностей и обеспечивается:
программным управлением, позволяющим производить программную настройку МП на выполнение определенных функций;
гибкой системой команд и разнообразием способов адресации;
магистрально-модульным принципом построения;
специальными аппаратно-логическими средствами: регистровая память, виртуальная память, многоуровневая система прерываний, прямой доступ к памяти и т.п.
2 Производительность МП достигается использованием быстродействующих БИС и СБИС и специальных архитектурных решений, таких как регистровая память, кэш-память, конвейерная обработка, суперскалярная архитектура, предсказание переходов, механизм динамического выполнения команд и т.п.
3. Технологичность микропроцессорных средств обеспечивается модульным принципом конструирования, который предполагает реализацию этих средств в виде набора функционально законченных БИС, объединяемых в соответствующие вычислительные устройства, машины и системы
1. По числу кристаллов, образующих МП:
однокристальные с фиксированной разрядностью и системой команд;
многокристальные с фиксированной разрядностью и системой команд;
многокристальные с разрядно-модульной организацией (секционные микропрограммируемые).
Однокристальные МП получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС или СБИС (на одном кристалле).
Многокристальный МП получается путем разбиения структуры процессора на функционально законченные части и реализации их в виде отдельных БИС или СБИС (нескольких кристаллов).
Например, все аппаратные блоки процессора ЭВМ можно распределить между тремя основными функциональными частями: операционной, управляющей и интерфейсной и реализовать МП в виде трех кристаллов.
2. По назначению различают МП :
универсальные;
специализированные.
Универсальные МП − МП, в архитектуре набора команд которых заложена алгоритмическая универсальность. Алгоритмическая универсальность означает, что выполняемый МП набор команд позволяет получить преобразование информации в соответствии с любым заданным алгоритмом.
Универсальные МП могут быть применены для решения широкого круга разнообразных задач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемной ориентации решаемых задач.
3. По типу набора команд (по типу архитектуры набора команд) различают МП:
реализованные на базе архитектуры, называемой компьютером со сложным (полным, расширенным) набором команд (CISC – Complex Instruction Set Computer) − МП с CISC-архитектурой или CISC-микропроцессоры;
реализованные на базе архитектуры, называемой компьютером с сокращенным набором команд (RISC – Reduced Instruction Set Computer) − МП с RISC-архитектурой или RISC-микропроцессоры.
Первое поколение (1949-1958). Основным активным элементом ЭВМ первого поколения является электронная лампа. (Остальные элементы: резисторы, конденсаторы, трансформаторы).
Характеристики:
огромные размеры;
малое быстродействие;
малая емкость оперативной памяти (ОП);
невысокая надежность;
недостаточно развитым программным обеспечением (ПО).
Второе поколение (1959-1963)
Основной активный элемент ЭВМ II поколения – транзистор.
Отличительные черты поколения:
применение печатного монтажа;
дифференциация по применению (специализация);
в программном обеспечении (ПО) – появление алгоритмических языков;
появление многопрограммных ЭВМ (совместная реализация программ за счет организации параллельной работы основных устройств ЭВМ);
применение УВВ на магнитных носителях (магнитные ленты, барабаны, диски).
Третье поколение (1964-1977)
Широкое применение интегральных схем (ИС) с многослойным печатным монтажом. ИС (кристалл) - это законченный функциональный блок, соответствующий сложной транзисторной схеме, вытравленной на поверхности кремниевого кристалла.
Отличительные черты поколения:
увеличение количества используемых УВВ;
ПО получило дальнейшее развитие, особенно операционные системы (используются различные режимы работы: пакетный, разделения времени, запрос-ответ и т.п.);
возможность удаленного доступа пользователей к ЭВМ, находящихся на значительных расстояниях;
виртуальное использование ЭВМ в режиме разделения времени;
применение методов автоматического проектирования;
тенденция к унификации ЭВМ;
основной носитель информации – магнитный диск.
Четвёртое поколение (1977-до настоящего времени)
Характеризуется применением больших интегральных схем (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС). Высокая степень интеграции способствует высокой плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению быстродействия, снижению стоимости.
Отличительные черты поколения:
тенденция к унификации ЭВМ и развитию мини- и микро-ЭВМ;
использование быстродействующих систем памяти и МОП-технологий;
создание машин, представляющих единую систему (ЕС ЭВМ);
появление первых персональных компьютеров и рабочих станций;
основной носитель информации – гибкий магнитный диск.
Пятое поколение (настоящее время)
Согласно результатам работы Японского комитета по научным исследованиям в области ЭВМ проекту ЭВМ пятого поколения должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:
обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом; диалоговой обработки информации с использованием естественных языков; возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;
упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках;
улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества для удовлетворения различных социальных задач, улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ; обеспечить их разнообразие, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.
Учитывая сложность реализации поставленных задач, вполне возможно разбиение его на более обозримые и лучше ощущаемые этапы.