Микропроцессорлық технологияның философиясы

Тақырып 1. Микропроцессорлық технологияның философиясы

Микропроцессорлық құрылғы.

Микропроцессорлық жүйені кіріс сигналдарын өңдеуге және шығыс сигналдарын шығаруға арналған электрондық жүйенің ерекше жағдайы ретінде қарастыруға болады (1-сурет). Бұл жағдайда аналогтық сигналдар, бір цифрлық сигналдар, сандық кодтар және цифрлық кодтардың реттілігі кіріс және шығыс сигналдары ретінде пайдаланылуы мүмкін. Жүйеде сигналдарды (немесе ақпаратты) сақтау, жинақтау жүзеге асырылуы мүмкін, бірақ мәні бұдан өзгермейді. Егер жүйе сандық болса (және микропроцессорлық жүйелер цифрлы болса), онда кіріс аналогтық сигналдар ADC көмегімен үлгі кодтарының тізбегіне айналады, ал шығыс аналогтық сигналдар DAC көмегімен үлгі кодтарының тізбегінен құрылады. Ақпаратты өңдеу және сақтау сандық түрде жүзеге асырылады.

[pic 1]

1 сурет - Электрондықжүйе.

«Қаттылогикаға» негізделген кез-келген жүйе міндетті түрде тек бір тапсырмаға немесе (көбінесе жиі кездесетін) бірнеше белгілі, бұрын белгілі тапсырмаларға бейімделген мамандандырылған жүйе болып табылады. Бұл оның сөзсіз артықшылықтарына ие. Біздің тез өзгеретін әлемде бұл босқа ысырап болады. Бұл кемшілікті жеңудің жолы айқын: кез-келген тапсырмаға оңай бейімделе алатын, аппараттық құралды өзгертпестен бір операция алгоритмінен екіншісіне ауысатын жүйені құру қажет. Содан кейін біз жүйеге бірнеше қосымша ақпаратты, жүйенің жұмыс істеу бағдарламасын енгізе отырып, осы немесе басқа алгоритмді орната аламыз (2-сурет). Сонда жүйе әмбебап немесе бағдарламаланатын болады, қатал емес, бірақ икемді болады. Микропроцессорлық жүйе дәл осылай қамтамасыз етеді.

[pic 2]

2 сурет - Бағдарламаланатын (әмбебап) электронды жүйе.

Кез келген микропроцессорлық жүйенің ядросы - микропроцессор немесе жай процессор (ағылшын процессорынан). Қалған түйіндер тек көмекші функцияларды орындайды: ақпаратты сақтау (басқару ақпаратын, яғни бағдарламаларды қоса), сыртқы құрылғылармен байланыс, пайдаланушымен байланыс және т.б. Процессор өзінің барлық операцияларын дәйекті түрде, яғни бірінен кейін бірі өз кезегінде орындайтынын есте ұстаған жөн. Әрине, кейбір операцияларды қатар орындаған процессорлар бар, сонымен қатар бірнеше процессорлар бірдей тапсырмамен қатар жұмыс істейтін микропроцессорлық жүйелер бар, бірақ олар сирек кездесетін ерекшеліктер. Қарапайым алгоритмдер күрделіге қарағанда тезірек жұмысістейді. Яғни, микропроцессорлық жүйе бәрін жасауға қабілетті, бірақ ол тез жұмыс істемейді, өйткені барлық ақпараттық ағындар біртүйін - микропроцессор арқылы өтуі керек (3-сурет).

[pic 3]

3 сурет – Микропроцессорлық жүйеде ақпарат ағындары.

Процессордың нұсқаулық жиынтығының құрылымы мен көлемі оның жылдамдығын, икемділігі мен пайдалану қарапайымдылығын анықтайды. Пәрмендерді орындау үшін процессор құрылымына ішкі регистрлер, арифметикалық логикалық блок (ALU, ALU – арифметикалық логикалық блок), мультиплексорлар, буферлер, регистрлер және басқа түйіндер кіреді. Барлық түйіндер жалпы сыртқы процессор сағатымен синхрондалады. Яғни, процессор өте күрделі сандық құрылғы (4-сурет).

[pic 4]

4-сурет – Қарапайым процессордың құрылымына мысал.

Шина байланыс құрылымы.

Микропроцессорлық жүйелерде ақпарат алмасу хаттамаларын барынша жан-жақты және қарапайым ету үшін жүйеге кіретін жеке құрылғылар арасындағы қосылыстардың шиналық құрылымы қолданылады. Қосылымдардың шиналық құрылымының мәні келесідей.

[pic 5]

5 сурет – Сілтемелердің классикалық құрылымы.

Классикалық байланыстың құрылымымен (5-сурет), құрылғылар арасындағы барлық сигналдар мен кодтар бөлек байланыс желілері арқылы беріледі. Жүйеге кіретін әрбір құрылғы басқа құрылғыларға тәуелсіз өз сигналдары мен кодтарын жібереді. Сонымен қатар жүйеде көптеген байланыс желілері және әртүрлі ақпарат алмасу хаттамалары алынады.