19. Классификация архитектур современных микропроцессоров. Принстонская (Фон-Неймана) и гарвардская архитектуры.

В качестве признака используется вариант организации памяти и способы выборки команд и данных. Различают:

- принстонскую архитектуру (архитектура Фон-Неймана);

- гарвардская архитектура.

Для архитектуры Фон-Неймана характерно использование общей памяти для хранения команд и данных. Для обращения к этой памяти используется общая шина. Достоинства данной архитектуры:

- наличие общей памяти позволяет активно распределять ее между командами и данными;

- использование единой шины упрощает отладку системы, тестирование и контроль.

Главный недостаток этой архитектуры – из-за общей шины команды и данные из памяти выбираются последовательно, при этом системная шина становится «узким местом» или «бутылочным горлом».

Для гарвардской архитектуры характерно физическое разделение памяти команд и данных. Каждая память соединена с процессором отдельной шиной. Это позволяет совмещать по времени выборку команд и чтение/запись данных. Недостатки данной архитектуры:

- фиксированный объем памяти команд и данных;

- более сложная структура из-за необходимости проводить отдельные шины.

В настоящее время гарвардская архитектура широко применяется на уровне процессора (отдельно кэш-данные и кэш-команды), а на уровне системы и системы общего назначения применяется архитектура Фон-Неймана.

В модифицированной гарвардской архитектуре память команд может хранить не только программы, но и данные.

20. Структура современных 8-разрядных микроконтроллеров с risc-архитектурой.

Микроконроллер (МК) представляет собой законченную микропроцессорную систему, которая организована в виде одной большой интегральной схемы на одном кристалле.

Существует большое разнообразие моделей МК. Это возможно благодаря модульной организации. МК состоит из базового функционального модуля, на основании которого строятся семейства, и вспомогательного модуля.

В состав базового модуля входят центральный процессор ,шины адреса и даны, схема синхронизации и управления .

(АУП) Advanced Power Management (APM) — набор функций (API), позволяющий программам управлять параметрами энергопотребления персонального компьютера, совместимого с IBM PC.

Вспомогательный функциональный блок включает в себя:

• генератор ТИ

• модули различных типов памяти

• модули периферийных устройств

Современные МК имеют закрытую архитектуру ,те шина адреса шина данных и шина управления недоступны пользователю.

Первое наиболее популярное семейство МК появилось в начале 80-хх годах, это MCS51/Данный процессор имел на кристалле 4кб ПЗУ и 128 байт ОЗУ, тактовая частота 1МГц.Архиетктура MCS51 популярная и в настоящее время, принято считать эту архитектуру CISC. Машинный цикл 12 тактов.

Следующий этап – MCS 6800,фирма Motorola/

В конце 80-х -начале 90-х – MicroChip. У данных МК RISC – архитектура, Машинный цикл – 8 тактов, но за счет конвейеризации результат каждые 4 такта.

С труктура контролеров OVR OD90:

Сторожевой таймер – защита от зависания.

Основу структуры составляет АЛУ, как правило, нет аппаратной реализации деления и умножения.

РОН занимают младшие 32байта общего адресного пространства. ОЗУ может достигать несколько Кб.Все модули обьединяются общей шиной. Процессор имеет закрытую архитектуру. Имеется несколько 8- разрядных портов ввода- вывода.Каждый разряд любого порта может быть сконфигурирован как вход или выход. Так же ему может быть назначено другой функциональное назначение (АК,АЦП, запрос на прерывание).

Контролер программируется с помощью SPI – интерфейса.

SPI (англ. Serial Peripheral Interface, SPI bus — последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) -последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса.