ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

Д. А. Сысоев

Введение в микропроцессорные системы Лабораторный практикум

Москва 2013

Оглавление

1.4.1Пример простейшего взаимодействия процессора с

1.5Внутренние регистры и команды процессора процессора . 19

3

4

Часть I

Вопросы теории

5

ГЛАВА 1. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Времена, когда компьютер был роскошью давно прошли. Вещи становятся всё «умнее» и сложнее: сейчас уже сложно найти телефон, стиральную машинку, телевизор, осциллограф, микроскоп или автомобиль без хоть каких-нибудь следов микропроцессора.

Вещи, окружающие нас, становятся всё мельче, а их поведение учитывает всё больше факторов окружающей среды. И при этом их стоимость неуклонно снижается.

Достаточно вспомнить, что ещё в 1985 году «среднестатистический» домашний компьютер стоил от двух тысяч долларов, 1965 году такого понятия как компьютер вообще не существовало, а ЭВМ стоила сотни тысяч долларов при том, что её производительность не дотягивала даже до уровня процессора из современной микроволновой печи.

Конечно, такой прогресс наблюдается очень во многом, а не только в производстве ЭВМ. И микропроцессорная техника сыграла в этом совсем не последнюю роль.

1.1. ЗАЧЕМ НУЖНЫ МИКРОПРОЦЕССОРЫ?

Для того, чтобы понять как же так могло получиться, попробуем представить себе разработку какого-нибудь устройства. Это может быть всё что угодно: чайник, самолёт, MP3-плеер или установка для измерения энергии заряженных частиц в пучках.

Чем определяется стоимость любой разработки? Ну, конечно, в случае с уникальной установкой стоимость может определяться очень многими факторами, но в конечном итоге всё сводится всё равно к одному: стоимость любой вещи определяется нашими затратами на её создание и разработку.

В случае с разработкой MP-3 плеера стоимость складывается из зарплаты всех создававших его и стоимости материалов и инструментов, которые были использованы при её создании.

Любая компания всегда стремится максимально снизить стоимость

7

разработки чего-либо, а значит сократить время на разработку и сделать так, чтобы разработчики могли бы использовать одни и те же инструменты и материалы многократно.

При этом следует понимать, что ничего совершенного на свете нет

иразработчики — люди. А раз они люди, то могут и ошибаться. Соответственно, при создании какого бы то ни было устройства всегда есть несколько итераций в ходе которых создаются макеты и образцы, в них выявляются ошибки, эти ошибки исправляются и затем процесс повторяется.

Предположим, что мы создаём некоторое устройство без использования микропроцессоров. Основой практически любой электроники сейчас является печатная плата, на которой при помощи проводников соединяются электронные компоненты. Между моментом создания электрической схемы и её проверкой проходит довольно много технологических этапов. Как минимум: подбор и закупка компонентов, трассировка печатной платы, её изготовление, монтаж компонентов на плату. Этот процесс в лучшем случае (если компоненты уже имеются, а проектирование

иизготовление происходят на одном предприятии) занимает несколько дней.

Но вот мы проверяем устройство и понимаем, что его поведение отклоняется от задуманного нами. Мы вносим изменение в схему и вот нам нужно начинать всё с самого начала.

Что бы было если бы центром нашей разработки был бы микропроцессор? Мы бы просто изменили его программу и это сразу бы переопре-

делило поведение нашей разработки без внесения изменений в её конструкцию.

Ктому же сложность поведения устройства с микропроцессором определяется грубо двумя показателями: тактовой частотой процессора и количеством доступной ему памяти.

Это позволяет сократить стоимость и увеличить скорость разработки равно как и создавать более сложные устройства.

1.2. ЧТО ТАКОЕ ПРОЦЕССОР?

Для того, чтобы ответить что такое процессор в первую очередь надо понять в чём же состоит его отличие от всех остальных электронных устройств.

8