2 Развитие мп

См. лекция

3 Классификация мп

1) По назначению: На рисунке 1 приведена классификация современных микропроцессоров по функциональному признаку.

Рисунок 1 - Классификация современных микропроцессоров по функциональному признаку

Микропроцессоры общего назначения предназначены для решения широкого круга задач обработки разнообразной информации. Их основной областью использования являются персональные компьютеры, рабочие станции, серверы и другие цифровые системы массового применения.

Специализированные микропроцессоры ориентированы на решение специфичных задач управления различными объектами. Содержат дополнительные микросхемы (интерфейсы), обеспечивающие специализированное применение. Имеют особую конструкцию, повышенную надежность.

Микроконтроллеры являются специализированными микропроцессорами, которые ориентированы на реализацию устройств управления, встраиваемых в разнообразную аппаратуру. Характерной особенностью структуры микроконтроллеров является размещение на одном кристалле с центральным процессором внутренней памяти и большого набора периферийных устройств.

Цифровые процессоры сигналов (ЦПС) представляют класс специализированных микропроцессоров, ориентированных на цифровую обработку поступающих аналоговых сигналов. Специфической особенностью алгоритмов обработки аналоговых сигналов является необходимость последовательного выполнения ряда команд умножения-сложения с накоплением промежуточного результата в регистре-аккумуляторе. Поэтому архитектура ЦПС ориентирована на реализацию быстрого выполнения операций такого рода. Набор команд этих процессоров содержит специальные команды MAC (Multiplication with Accumlation), реализующие эти операции.

2) По виду обрабатываемых входных сигналов: цифровые и аналоговые микропроцессоры.

Сами МП являются цифровыми устройствами обработки информации. Однако в ряде случаев они могут иметь встроенные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Поэтому входные аналоговые сигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываются и после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход.

Они выполняют функции любой аналоговой схемы (например, производят генерацию колебаний, модуляцию, смещение, фильтрацию, кодирование и декодирование сигналов в реальном масштабе времени и т. д., заменяя сложные схемы, состоящие из операционных усилителей, катушек индуктивности, конденсаторов и т.д.). При этом применение аналогового МП значительно повышает точность обработки аналоговых сигналов и их воспроизводимость, а также расширяет функциональные возможности за счет программной “настройки” цифровой части микропроцессора на различные алгоритмы обработки сигналов.

Отличительная черта аналоговых МП - это способность к переработке большого объема числовых данных, т. е. к выполнению операций сложения и умножения с большой скоростью.

3) По количеству выполняемых программ: одно- и многопрограммные микропроцессоры.

В однопрограммных МП выполняется только одна программа. Переход к выполнению другой программы происходит после завершения текущей программы.

В много- или мультипрограммных МП одновременно выполняется несколько (обычно несколько десятков) программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем, например, позволяет осуществить контроль за состоянием и управлением большим числом источников или приемников информации.

4) По числу БИС в микропроцессорном комплекте: однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные МП.

Однокристальные МП получаются при реализации всех аппаратурных средств процессора в виде одной БИС или СБИС. По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных МП улучшаются. Однако их возможности ограничены аппаратурными ресурсами кристалла и корпуса.

Для получения многокристального МП необходимо провести разбиение его логической структуры на функционально законченные части и реализовать их в виде БИС (СБИС). Функциональная законченность БИС многокристального МП означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автономно, а для построения развитого процессора не требуется организации большого количества новых связей и каких-либо других электронных ИС (БИС). (Типичный пример - МПК БИС серии К581).

На рис. 4,а показано функциональное разбиение структуры МП при создании трехкристального микропроцессора (пунктирные линии), содержащие БИС операционного (ОП), БИС управляющего (УП) и БИС интерфейсного (ИП) процессоров.

Рис. 4

Операционный процессор ОП служит для обработки данных, управляющий процессор УП выполняет функции выборки, декодирования и вычисления адресов операндов и также генерирует последовательности микрокоманд.

Многокристальные секционные МП получаются в том случае, когда в виде БИС реализуются части (секции) логической структуры процессора при функциональном разбиении ее вертикальными плоскостями (рис.4,б). Эта БИС, предназначена для обработки нескольких разрядов данных или выполнения определенных управляющих операций. Секционность БИС МП определяет возможность «наращивания» разрядности обрабатываемых данных или усложнения устройств управления микропроцессором при «параллельном» включении большего числа БИС.

5) По структурному признаку: МП с фиксированной разрядностью и МП с наращиваемой разрядностью (секционные МП).

МП с фиксированной разрядностью имеют строго определенную разрядность обрабатываемых слов, величина которой определяется разрядностью МП. МП с наращиваемой разрядностью позволяют на их основе секциями увеличивать число разрядов МПС до требуемой величины, что, как правило, используется при построении миниЭВМ и больших ЭВМ вычислительного типа.