2Архитектуры процессоров по разделению памяти данных и команд (Архитектура фон Неймана, Гарвардская архитектура).
Архитектура
фон Неймана
— архитектура с общей, единой шиной
для данных и команд. В составе системы
в этом случае присутствует одна общая
память, как для данных, так и для команд
(рис. 1.15).
Рис. 1.15. Архитектура с общей шиной данных и команд.
Гарвардская архитектура — это архитектура с раздельными шинами данных и команд. Она предполагает наличие в системе отдельной памяти для данных и отдельной памяти для команд (рис. 1.16). Обмен процессора с каждым из двух типов памяти происходит по своей шине.
Рис. 1.16. Архитектура с раздельными шинами данных и команд.
Архитектура фон Неймана распространена гораздо больше, она применяется, например, в ПК и в сложных микрокомпьютерах. Гарвардская архитектура применяется в основном в однокристальных микроконтроллерах.
Архитектура фон Неймана проще, не требует от процессора одновременного обслуживания двух шин, контроля обмена по двум шинам сразу. Наличие единой памяти данных и команд позволяет гибко распределять ее объем между кодами данных и команд. В системах с такой архитектурой память бывает довольно большого объема (до десятков и сотен мегабайт).
Гарвардская архитектура сложнее, она заставляет процессор работать одновременно с двумя потоками кодов, обслуживать обмен по двум шинам одновременно. Программа может размещаться только в памяти команд, данные — только в памяти данных. Преимущество Гарвардской архитектуры заключается в быстродействии. Обмен по обеим шинам может быть независимым, параллельным во времени.
3Архитектуры процессоров по набору команд (risc, cisc).
Уровень архитектуры команд включает набор машинных команд, которые выполняются микропрограммой-интерпретатором или аппаратным обеспечением.
CISC-архитектура, компьютер на микропроцессоре с полным набором команд
RISC-архитектура, компьютер с сокращенным набором команд
|
CISC |
RISC |
Рынок |
Персональные ЭВМ |
Высокопроизводительные компьютеры |
Реализация |
Микропрограммная (интерпретация) |
Аппаратная |
Число регистров общего назначения |
небольшое |
большое |
Формат команд |
большое количество форматов команд различной разрядности |
команды фиксированной длины и фиксированного формата |
Адресация |
большое количество методов адресации, преобладание двухадресного формата команд |
простые методы адресации, трехадресный формат команд |
4Микропроцессор, микрокомпьютер, микроконтроллер. Определения и отличительные особенности.
Микропроцессор – это процессор, который реализован на 1 микросхеме.
Процессор – это устройство, предназначенное для выполнения арифметических, логических операций и управления.
Характеристики микропроцессора:
Центральное устройство – микро ЭВМ
Возможны 2 базовые архитектуры (Фон Неймана и гарвардская)
Для работы необходимы дополнительные устройства.
Работа микропроцессора ( цикл, выработка, выполнение):
Считывает сл. Машинное слово из памяти команд
Декодирует
В случае необходимости считывает операнды
Выполняет команду
Записывает результат в память
Для функционирования микропроцессора необходимо добавить память и периферийные устройства. У микропроцессора имеется дешифратор команд, арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Микро ЭВМ = микропроцессор + память + периферия (рис.)
Периферия микро ЭВМ:
Цифровые входы и выходы
АЦП
ЦАП
Таймеры/счетчики
Сетевые интерфейс и связи
Устройства графического вывода
Микроконтроллер – это микросхема для управления электронными устройствами (микро ЭВМ реализованная на 1 кристалле).
Особенности микроконтроллера:
Микро ЭВМ на 1 микросхеме или кристалле
Все вычислительные мощности и каналы вв/выв необходимы для разработки систем управления реального времени
Основа большинства современной продукции