Lidstvo udělalo obrovskou cestu k vytvoření počítačů, bez něhož je nemožné si představit moderní společnost se všemi aspekty svého života ve sféře průmyslu, národního hospodářství a domácích spotřebičů. Dokonce i dnes není dosaženo pokroku, který otevírá nové formy automatizace. V centru technologického vývoje je po několik desetiletí struktura mikroprocesoru (MP), který se zlepšuje ve svých funkčních a strukturálních parametrech.

Koncepce mikroprocesoru

Obecně platí, že koncept mikroprocesoru je reprezentován jako softwarově řízené zařízení nebo systém založený na velkém integrovaném obvodu (LIS). S pomocí MP se provádí operace zpracování dat nebo správy systému, zpracování informací. V počátečních fázích vývoje IP byly založeny na samostatných nízkofunkčních mikroobvodech, v nichž byly přítomny tranzistory v množstvích od několika set do stovek. Nejjednodušší typická mikroprocesorová struktura by mohla obsahovat skupinu mikroobvodů se společnými elektrickými, konstrukčními a elektrickými parametry. Takové systémy se nazývají sada mikroprocesorů. Spolu s poslanci by jeden a tentýž systém mohl také obsahovat pevné a provozní paměťové zařízení, stejně jako ovladače a rozhraní pro připojení externích zařízení - opět s kompatibilní komunikací. V důsledku konceptu mikroprocesorů byla doplněna sada mikroprocesorů


Mikroprocesor je dnes v kontextu praktické aplikace stále více považován za samostatné zařízení. Funkční struktura a princip mikroprocesoru již ve fázi návrhu jsou řízeny použitím výpočetního zařízení navrženého k provádění řady úkolů souvisejících s prováděním zpracování a správy informací. Klíčovým článkem procesů uspořádání práce mikroprocesorového zařízení je regulátor, který slouží pro konfiguraci řízení a způsoby interakce výpočetního jádra systému s externím zařízením. Jako mezilehlé spojení mezi řadičem a mikroprocesorem může být zvážen integrovaný procesor. Jeho funkčnost je zaměřena na řešení pomocných úloh, které přímo nesouvisejí s jmenováním hlavního MP. Jedná se zejména o síťové a komunikační funkce, které zajišťují práci mikroprocesorového zařízení.

Klasifikace mikroprocesorů

I v nejjednodušších konfiguracích MP existuje mnoho technických a provozních parametrů, které lze použít k klasifikaci vlastností. Pro zdokonalení základních úrovní klasifikace jsou obvykle rozlišovány tři funkční systémy - provozní, rozhraní a kontrola. Každé z těchto pracovních prostor také poskytuje řadu parametrů a charakteristických vlastností, které určují povahu provozu zařízení. Z pohledu typickéhostruktura klasifikace mikroprocesorů rozdělí zařízení na vícekrystalové a jednokrystalové modely. První jsou charakterizovány skutečností, že jejich pracovní jednotky mohou pracovat nezávisle a předem provádět určité příkazy. A v tomto příkladu vyslovil MP, ve kterém je kladen důraz na provozní funkci. Takové procesory se zaměřují na zpracování dat. Ve stejné skupině mohou být například tři mikroprocesory s krystalem manažeři a čelní obličeje. To neznamená, že neexistuje žádná funkční funkce, ale pro optimalizaci většiny komunikačních a výkonových zdrojů je přiřazena úloha vytváření mikropočítačů nebo interoperability s periferními systémy.
Pokud jde o jednočipové MP, jsou vyvinuty s pevnou sadou příkazů a kompaktním umístěním veškerého hardwaru na jedno jádro. Pokud jde o funkčnost, je struktura mikroprocesoru s jedním krystalem poměrně omezená, i když spolehlivější než segmentové konfigurace vícekrystalových analogů. Další důležitá klasifikace se týká výkonu rozhraní mikroprocesorů. Mluvíme o způsobech zpracování příchozích signálů, které jsou nadále rozděleny na digitální a analogové. Ačkoli samotné procesory jsou digitálními zařízeními, v některých případech samotné použití analogových proudů odůvodňuje cenu a spolehlivost. Přeměna by však měla používat speciální převodníky, které přispívají k energetické zátěži a strukturálnímplnost pracovní plošiny. Analogové MP (obvykle jednočipové) provádějí úlohy standardních analogových systémů - například produkují modulaci, generují oscilace, zakódují a dekódují signál.
Na principu dočasné organizace provozu MP jsou rozděleny na synchronní a asynchronní. Rozdíl spočívá v charakteru signálu před zahájením nové operace. Například v případě synchronního zařízení poskytují takové příkazy řídicí moduly bez ohledu na provedení běžných operací. V případě asynchronních posluchačů lze podobný signál po dokončení předchozí operace automaticky použít. Za tímto účelem poskytuje v logické struktuře mikroprocesoru asynchronní typ elektronický obvod, který v případě potřeby zajišťuje práci jednotlivých komponent v režimu offline. Složitost implementace takového způsobu uspořádání práce MP je způsobena skutečností, že v době dokončení jedné operace není vždy k dispozici dostatek jednoho nebo jiného zdroje pro zahájení dalšího. Paměť CPU se obvykle používá jako odkaz spravující priority při výběru dalších operací.

Mikroprocesory všeobecného a speciálního určení

Hlavní oblastí použití MP pro všeobecné účely jsou pracovní stanice, osobní počítače, servery a elektronická zařízení určená pro hromadné použití. Jejich funkční infrastruktura se zaměřuje na širokou škálu úkolů týkajících se zpracování informací. Tato zařízení jsou vyvíjena společností SPARC,Intel, Motorola, IBM a další.

specializované mikroprocesory, výkon a jejichž struktura je založena na výkonnější typy regulátorů provádět složité postupy pro zpracování a konverzi digitálních a analogových signálů. Jedná se o poměrně rozmanitý segment, ve kterém jsou reprezentovány tisíce konfigurací. Zvláštnosti konstrukce MP tohoto typu zahrnují použití jediného krystalu jako základ pro CPU, což může být spojeno s mnoha zařízeními. Jedná se o prostředky vstupu /výstupu, bloky s časovači, rozhraní, převodníky analogově-digitální. Existuje také praxe propojení specializovaných zařízení, jako jsou generátory signálů šířky impulzů. Přes použití vnitřní paměti, tyto systémy mají malý počet pomocných prvků, které podporují mikrořadič.

je vybaven mikroprocesor

Provozní parametry definují řadu úkolů a sadu komponent zařízení, které v principu mohou být použity ve specifické struktuře mikroprocesoru. Hlavní charakteristiky MP lze zobrazit takto:

Frekvence hodin. Určuje počet elementárních operací, které může systém provádět za 1 sekundu. a vyjádřeno v MHz. Přes rozdíly ve struktuře, různých evropských společností provádět hlavně podobné úkoly, ale v každém případě to trvá individuální čas znázorněné na počtu cyklů. MP je výkonnější, tím více postupů může provádět v rámci jediné časové jednotky.

Hustota Počet binárních disků, které může zařízení současně provádět. Přidělit trochu pneumatik, datových rychlostí a interních registrů atd.

Objem paměti vyrovnávací paměti. Tato paměť je součástí interní struktury mikroprocesoru a pracuje vždy na mezních frekvencích. Ve fyzickém zobrazení je to krystal, umístěný na hlavním čipu MP a připojen k jádru mikroprocesorové sběrnice.

Konfigurace. V tomto případě jde o uspořádání příkazů a metody adresování. Téměř typ konfigurace může znamenat možnost kombinovat procesy současně provádět více příkazů, způsoby a principy MP a dostupnost periferií v základním mikroprocesoru systému.

Architektura mikroprocesoru

Celkově je IP univerzální obslužný program, ale v některých oblastech jeho činnosti jsou často vyžadovány speciální konfigurační konfigurace jeho struktury. Architektura mikroprocesorů odráží specifika aplikace konkrétního modelu, což způsobuje vlastnosti integrovaného hardwaru a softwaru do systému. Konkrétně se jazyk může týkat zamýšlených ovládacích zařízení, programových registrů, adresovacích režimů a sad příkazů.
S ohledem na architekturu a fungování MP často používají obvod zařízení a interakce dostupné softwarové registry, které obsahují operandy a řídí informace (údaje zpracovávají). Následně v registrovém modelu existuje skupina registrů služeb, stejně jako segmenty pro uloženíoperandy obecného účelu. Na tomto základě se určuje prostřednictvím programů, provoz chart Organizace paměti a vlastnostech mikroprocesoru. Struktura MP účel, například může obsahovat čítač instrukcí a stavového registru a kontrolní režimy systému. Pracovní postup uspořádání v rámci architektonického uspořádání může být reprezentován jako model registr peresylok poskytuje řešení, výběr operandy a příkazů předávání výsledků, a tak dále. D. realizace různých příkazů, bez ohledu na místo určení bude mít vliv na stav registru, jehož obsah odpovídá současnému stavu procesoru .

Obecná struktura mikroprocesorů

V tomto případě je konstrukce je třeba chápat nejen sadu komponent pracovní systém, ale také prostředky pro spojení mezi nimi, jakož i prostředky pro zajištění jejich spolupráce. Jako funkční klasifikaci, obsah struktura může být vyjádřena ve třech listech - operativní obsahu, komunikaci s autobusem a kontrolní infrastruktury. Přístrojová část definuje povahu příkazů pro dekódování a zpracování dat. V tomto komplexu může obsahovat aritmetické logické funkční bloky a rezistory pro dočasné uložení informací, včetně stavu mikroprocesoru. V logické struktuře poskytuje použití 16bitové odpory, provádí nejen logické a aritmetické postupy, ale také posun operace. Práce rejstříků lze organizovat různými způsobykteré určují jejich dostupnost pro programátora. Je přidělen samostatný registr, který zajišťuje funkci akumulátoru. Přístroj pro komunikaci se sběrnicí je zodpovědný za připojení k perifernímu zařízení. Rozsah jejich úkolů také zahrnuje implementaci vzorku paměťových dat a vytvoření fronty příkazů. Typická struktura mikroprocesoru zahrnuje ukazatel na příkazy IP, agregátory sčítačů, segmentové registry a vyrovnávací paměti, které slouží ke komunikaci s adresami sběrnice. Řídicí zařízení pak generuje řídicí signály, provádí dešifrování příkazu a také zajišťuje provoz výpočetního systému, což mikropočítačům poskytuje vnitřní operace MP.

Struktura základny MP

Zjednodušená struktura tohoto mikroprocesoru poskytuje dvě funkční části:

Provozní. Tato jednotka zahrnuje správu a zpracování dat, stejně jako paměť mikroprocesoru. Na rozdíl od plné konfigurace eliminuje struktura základního mikroprocesoru přítomnost segmentových registrů. Některé ovladače jsou kombinovány do jednoho funkčního bloku, který také zdůrazňuje optimalizovanou povahu architektury.

Rozhraní. V podstatě prostředky komunikace s hlavní linkou. Tato část obsahuje interní paměťové registry a adder adresy.

Princip multiplexování signálů se často používá u externích výstupních kanálů základních MP. To znamená, že signály jsou přenášeny přes běžné kanály s časovým dělením. Kromě toho v závislosti na aktuálnímmůže být operační systém stejného výstupu použit k přenosu signálů pro různé účely.

Struktura mikroprocesorových příkazů

Tato struktura do značné míry závisí na konfiguraci a obecné povahy interakce s funkčními bloky MP. Nicméně, ve fázi návrhu systému vývojáři leží možnosti aplikace specifické operace založené na čipu je následně vytvořen, a příkaz nastavit. Mezi nejčastější funkce příkazů patří následující:

Přenos dat. Příkaz provádí operace přiřazující hodnoty operandů zdroje a přijímače. Jako poslední lze použít registry nebo paměťové buňky.

Vstupní výstup. Prostřednictvím vstupních /výstupních zařízení rozhraní jsou přenášeny datové porty. V souladu se strukturou mikroprocesoru a jeho interakce s periferními hardwarových jednotek a interních týmů nastavit adresu portu.

Konverze typů. Definuje formáty a rozměrové hodnoty použitých operandů.

Přerušení. Tento typ příkazů určen pro správu softwaru přerušení - například může být funkce nouzového zastavení procesoru na pozadí počátku O zařízení.

Organizace cyklů. Oba týmy změnit hodnotu registru ECX, který může být použit jako čítač při plnění určitého softwarového kódu.

Obecně platí, že základní příkazy uložené omezení spojená s možnostmi operačního určité množství pamětisoučasná správa registrů a jejich obsahu.

Struktura řízení MP

Řídicí systém je založen na jednotkové správce MP, který je spojen s několika funkčních částí:

signálů čidel. Určuje pořadí a parametry impulsů a rovnoměrně je rozděluje na pneumatiky. Jednou z charakteristik snímačů uvedených počtu cyklů a řídicích signálů potřebných pro provoz.

Zdroj signálu. Jednou z funkcí řídicí jednotky ve struktuře mikroprocesoru dané generaci nebo zpracování signálu - tedy jejich přepínání v určité cyklu na konkrétní sběrnici.

Dekodér kódu transakce. Provádí dešifrování operačních kódů přítomných v registru příkazů v aktuálním okamžiku. Spolu s definicí aktivní sběrnice tento postup pomáhá vytvářet posloupnost řídících impulzů.

Význam řízení infrastruktury má zařízení trvalé úložiště, který obsahuje ve svých buňkách Signály jsou nutné pro provedení zpracování. U účtu družstva, kdy lze zpracovávat údaje pulzní jednotka používá v adresách - nezbytnou součást vnitřní struktury mikroprocesoru, což je systém, jednotka rozhraní a umožňuje číst informace z paměti registruje signály v plné výši.

Komponenty mikroprocesoru

Většina funkčních bloků a periferií organizovaných mezi sebou a centrální čipu MP přes interní sběrnici. Můžeš říci, že to je trunková síťzařízení, které poskytuje komplexní komunikační spojení. Další věc je, že pneumatika může mít prvky, které se liší funkčností, jako jsou cesty pro přenos dat, paměťové buněčné linie a infrastruktura pro záznam a čtení informací. Povaha interakce mezi bloky samotné sběrnice je určena strukturou mikroprocesoru. K zařízením obsaženým ve složení MP, kromě pneumatik, patří následující:

Aritmetické logické zařízení. Jak již bylo zmíněno, tato součást je určena k provádění logických a aritmetických operací. Pracuje jak číselně, tak symbolickými daty.

Řídící jednotka. Odpovídá za koordinaci v interakci různých částí MP. Tento blok zejména generuje řídicí signály, které jsou v určitých okamžicích odesílány do různých modulů zařízení.

Paměť mikroprocesoru. Používá se pro záznam, ukládání a vydávání informací. Data mohou souviset jak s pracovními operačními operacemi, tak s procesy obsluhujícími stroj.

Matematický procesor. Používá se jako pomocný modul pro zvýšení rychlosti při provádění komplexních výpočetních operací.

Vlastnosti struktury koproduktoru

I v rámci provádění typických aritmetických logických operací není dostatečná kapacita běžného MP. Například mikroprocesor nemá schopnost provádět aritmetické příkazy, které zahrnují použití čísel s plovoucí desetinnou čárkou. Pro podobné úkoly použijte koprocesory ve struktuřekterý zajišťuje kombinování více procesoru MP. Jedná se o velmi logická zařízení má zásadní odlišnosti od základních pravidel výstavby aritmetických obvodů. V typickém koprocesor vykonán příkaz, ale v úzké spolupráci s centrálním modulem. Tato konfigurace umožňuje kontinuální monitorování týmy front přes více řádků. Ve fyzické struktury mikroprocesoru tohoto typu mohou být použity pro nezávislý modul vstupů a výstupů funkce je možnost vybrat si své týmy. Avšak pro správné fungování systému koprocesory by měl jasně identifikovat výběr zdroje tým, koordinovat interakci mezi moduly. Koncepce zařízení je připojeno koprocesor a zásady zastřešující rámce mikroprocesoru konfigurace silně souvisí. Pokud jste v předchozím případě můžeme hovořit o nezávislém bloku O s možností výběru své vlastní týmy, silně spojený konfigurace zahrnuje zahrnutí struktury nezávislé na procesoru, příkaz proudy kontroly.

stanovisko

Principy tvorby mikroprocesorů prošly malou změnu od prvních výpočetních zařízení. Došlo ke změnám ve specifikaci, designu a zdrojových požadavků na zajištění toho, aby počítač se dramaticky změnilo, ale celková koncepce základních pravidel organizace funkčních bloků do značné míry zůstává nezměněn. Nicméně budoucí struktura mikroprocesoru může ovlivnitnanotechnologie a vznik kvantových počítačových systémů. Dnes jsou takové oblasti zvažovány na teoretické úrovni, ale velké společnosti se aktivně zabývají vyhlídkami na praktické využití nových logických schémat v inovačních technologiích. Například použití molekulových a subatomových částic nemůže být vyloučeno jako možnost dalšího rozvoje MP, a tradiční elektrické obvody mohou ustupovat systémům řízené rotace elektronů. To umožní vytvoření mikroskopických procesorů s fundamentálně novou architekturou, jejíž výkonnostní charakteristiky budou mnohonásobně vyšší než dnešní poslanci.