Лекция 34. Микропроцессоры

1. Общие сведения

Цифровые вычисления, логическое проектирование, программирование, цифровая обработка информации и принятие решений стали возможными с 1951 г., когда был создан первый компьютер. На начальном этапе развитие ЭВМ шло в направлении увеличения их вычислительной мощи. Это были дорогостоящие комплексы, и далеко не все предприятия могли иметь даже одну централизованную ЭВМ для решения задач первостепенной важности. Применение цифровой техники для решения большого перечня частных задач, например, управление станками, приводом электродвигателей и т. д. было еще невозможно. Кроме того, на начальном этапе задачи программирования и проектирования электронных средств, в том числе самих ЭВМ, рассматривались как обособленные задачи.

С момента появления миникомпьютеров в 1965 году проблемы, с которыми сталкивались прикладные программисты и разработчики машин, стали переплетаться. Миникомпьютеры стали применяться как составные части систем, требующих быстрого принятия решений – систем реального времени.

С появлением в 1971 г. микропроцессоров началась эра программируемой логики. Теперь понятия программирования и принципы проектирования логических схем сблизились настолько, что от программиста требуется проектирования аппаратуры, а от проектировщика – полное понимание принципов программирования. Область применения микропроцессоров значительно расширилась. Сегодня они применяются в карманных калькуляторах и в кассовых аппаратах магазинов, в научных и бытовых приборах, в оборудовании контор и в медицинском оборудовании.

Создание микропроцессоров во многом стало возможным изобретению в 1959 г. интегральных схем, а несколько позже – больших интегральных схем (БИС), позволяющих размещать тысячи транзисторов на одной полупроводниковой подложке. Микропроцессор – это программируемое логическое устройство, изготовленное по БИС – технологии. Отдельно взятое, такое устройство не может решить какую – либо задачу. Чтобы решить задачу, его нужно запрограммировать и соединить с памятью и устройством ввода / вывода. Совокупность микропроцессора, памяти и устройства ввода / вывода, направленная на выполнение определенной функции, называется микропроцессорной системой или микрокомпьютером. Таким образом, микропроцессор является основной частью – ядром микрокомпьютера. Одновременно он открывает возможность для применения программируемых устройств в тех логических системах, для которых фактор стоимости оказывается важнее, чем скорость и разнообразие вычислений. Именно программирование микропроцессора позволяет применять его к решению широкого класса задач.

В последние годы огромный интерес к микропроцессорам проявляют инженеры – проектировщики аппаратуры. Это объясняется тем, что ограниченный набор БИС, выполняющих вполне определенные функции, позволяет реализовать необходимое устройство цифровой обработки методами программирования. Относительно низкая стоимость, малые габариты и потребляемая мощность, высокая надежность и исключительная гибкость в применениях ставят микропроцессорные наборы БИС вне конкуренции по сравнению с любой другой элементной базой цифровых устройств.