Што такое мікрапрацэсары? тыпы мікрапрацэсараў

Камп'ютэрныя тэхналогіі дазваляюць нам працаваць са значнай эфектыўнасцю. Але як яны ўвогуле функцыянуюць? Гэтаму дапамагае цэлы асартымент розных прыбораў і прылад. І адным з іх з'яўляецца мікрапрацэсар. Што гэта такое? Якія ў яго функцыі? Якімі характарыстыкамі валодае гэты твор? Што такое мікрапрацэсарная архітэктура? Якія параметры ад яе залежаць?

Што такое мікрапрацэсары?

Так завецца прылада, якое з'яўляецца праграмна кіраваным. Яго задача - апрацоўка лічбавай інфармацыі і кіраванне гэтым працэсам. Мікрапрацэсар кіравання павінен быць невялікім, але адначасова функцыянальным. З гэтага выплывае цэлы шэраг уласцівасцяў, пра якія зараз будзе расказана. Рэалізоўваецца мікрапрацэсар на (звыш) вялікіх інтэгральных схемах ((С) ВІС), якіх можа быць і некалькі штук. Для іх характэрнымі з'яўляюцца:

1. Нізкі кошт (адносіцца да масавай вытворчасці).
2. Прастата вырабу (па адной тэхналогіі);
3. Займае мала месца (некалькі квадратных сантыметраў ці нават міліметраў).
4. Адрозніваюцца высокай надзейнасцю.
5. Спажываюць мала энергіі.

Прылада мікрапрацэсара значным чынам залежыць ад пабудовы яго архітэктуры. Далей аб гэтым будзе весціся гаворка і ў рамках артыкула будзе разгледжана тры тыпу.

функцыі

Гэта тое, з-за чаго іх наогул ствараюць. Такім чынам, функцыі мікрапрацэсара:

1. Чытаюць і дэшыфруе каманды, што паступаюць з асноўнай памяці.
2. Прымаюць і апрацоўваюць запыты ад адаптараў пра абслугоўванне знешніх прыладаў (ВУ).
3. Чытаюць дадзеныя з аператыўнай памяці і рэгістраў ВУ.
4. Ствараюць кіраўнікі сігналы, з дапамогай якіх кіруюць іншымі вузламі і блокамі персанальнага кампутара.
5. Апрацоўваюць дадзеныя і вырабляюць іх запіс у аператыўную памяць, а таксама рэгістры вонкавых прылад.

Асноўныя характарыстыкі мікрапрацэсара

Усяго іх вылучаюць чатыры:

1. Разраднасць.
2. Прадукцыйнасць.
3. Сістэма каманд.
4. Аб'ём адрасаванай памяці.

групы мікрапрацэсараў

Іх вылучаюць тры:

1. CISC. Прысутнічае поўны набор каманд.
2. RISC. Прысутнічае скарочаны набор каманд.
3. MISC. Прысутнічае мінімальны набор каманд, але валодаюць вельмі высокай хуткадзейнасцю як для гэтага класа прылад.

Мікрапрацэсары тыпу CISC

Яны могуць працаваць у складзе вылічальнай сеткі. Таксама прысутнічае магчымасць шматзадачнай працы і абарона памяці. Мікрапрацэсары дадзенага тыпу могуць функцыянаваць у двух рэжымах: абароненым і рэальным. Першы прадугледжвае магчымасць шматзадачнасці і непасрэдны доступ да пашыранай памяці. Да таго ж яна абараняецца ад старонніх зваротаў. У рэальным рэжыме вырабляецца эмуляцыя работы мікрапрацэсара 8086 і існуе однозадачная праца.

Мікрапрацэсары тыпу RISC

Маюць простыя самыя выкарыстоўваюцца каманды. Пры неабходнасці выканаць нешта складанае вырабляецца «зборка» неабходнага функцыяналу. На выкананне каманды траціцца ўсяго адзін машынны такт за кошт паралельнага выканання і іх накладання. Для параўнання, у CISC на самую малую пойдзе цэлых чатыры.

З чаго складаецца мікрапрацэсар?

У ім вылучаюць дзве часткі:

1. Аперацыйная. Змяшчае прылады кіравання, арыфметыка-лагічную і мікрапрацэсарную памяць.
2. Інтэрфейсная. Змяшчае адрасныя рэгістры, схемы кіравання партамі і шынай, а таксама блок каманд.

Важнай з'яўляецца архітэктура - лагічная арганізацыя мікрапрацэсара, якая вызначае яго асаблівасці, ўласцівасці і магчымасць пабудовы вылічальнай сістэмы на базе гэтага прылады. Адрозніваюць тры асноўных тыпу: CISC, RISC і MISC (гэта калі казаць пра універсальныя прыборы). Так, у іх ёсць некалькі груп рэгістраў, што працуюць з рознай ступенню апярэджання. Гэта дазваляе выконваць аперацыі літаральна «у канвеерным рэжыме». Гэта пазітыўна адбіваецца на эфектыўным хуткадзейнасці. Мікрапрацэсар кампутара звычайна абслугоўвае толькі адно прылада - дапусцім, клавіятуру.

архітэктура CISC

Complex Instruction Set Computer - комплексныя інструкцыі для кампутара. Характарыстыкі мікрапрацэсара з дадзенай архітэктурай з'яўляюцца такімі:

1. Маюць вялікае колькасць каманд, якія адрозніваюцца сваім функцыяналам, даўжынёй і фарматам.
2. Выкарыстоўваюцца розныя сістэмы адрасавання.
3. Прысутнічае складаная кадоўка каманд.

Што такое мікрапрацэсары дадзенай архітэктуры? Гэта складаныя прылады, галоўны ўпор у якіх робіцца на функцыянальнасць.

архітэктура RISC

Reduced Instrucktion Set Computer - аднастайныя інструкцыі для кампутара. Характарыстыкі мікрапрацэсара з дадзенай архітэктурай з'яўляюцца такімі:

1. Прымяняе спрошчаны тып сістэмы каманд: усе яны валодаюць аднолькавым фарматам з простай кадоўкай. Дадзеныя з АЗП у рэгістр мікрапрацэсара і наадварот перамяшчаюцца з дапамогай загрузных інструкцый.
2. Нягледзячы на высокае хуткадзейнасць, дадзеныя мікрапрацэсары могуць валодаць параўнальна нізкай тактавай частатой і меншай ступенню інтэграцыі СБИС.
3. Каманды вырабляюць меншую нагрузку на АЗП.
4. Але адладжваць працу праграм на RISC значна складаней, чым на CISC.
5. Немагчыма выкарыстоўваць аднолькавыя праграмы з CISC.

архітэктура MISC

Multipurpose Instruction Set Computer - шматмэтавыя інструкцыі для кіравання кампутарам. З'яўляецца спробай сумяшчэння ў сабе пераваг CISC і RISC. Тут элементная база збіраецца з асобных частак (якія часта аб'ядноўваюць у адным корпусе):

1. Асноўная частка. Грунтуецца на архітэктуры RISC.
2. Пашыраецца частку. На ёй знаходзіцца падлучанае ПЗУ микропрограммного кіравання.

Сама сістэма набывае ўласцівасці CISC. Так, асноўныя каманды тут працуюць на базісе, прадастаўленым RISC. Адначасова існуе пашырэнне, якое «стварае» мікрапраграмы. Базіс RISC выконвае ўсе свае каманды за адзін такт. А пашырэнне выкарыстоўвае складаны набор каманд. Дзякуючы наяўнасці ПЗУ ўстараняецца той недахоп RISC, што калі з мовы высокага ўзроўню кампілюецца код аперацыі, то ён з'яўляецца ўжо дешифрированным і адкрытым для праграміста. Вось што такое мікрапрацэсары, і такімі ўласцівасцямі яны павінны валодаць з пункту гледжання дадзенай архітэктуры іх пабудовы.

заключэнне

Што такое мікрапрацэсары і што ляжыць у аснове іх функцыянавання - мы гэта разгледзелі. Вядома, каб разабраць ва ўсіх нюансах дадзеныя прылады, неабходна прысвяціць шмат часу і азнаёміцца не з адной кнігай і зборнікам лекцый. Але сам базіс ўжо ёсць.