|
1. Техническое обеспечение информационных систем (микропроцессоры)
1.1. Компьютерные сети: классификация сетей. Микропроцессоры
Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и произво-дятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только хра-ниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассмат-риваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах.
Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от сво-его содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким об-разом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.
С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с опера-тивной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, на-зываемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и команд-ная шина .
Микропроцессор - самостоятельное или входящее в состав ЭВМ уст-ройство, осуществляющее обработку информации и управляющее этим процессом, выполненное в виде одной или нескольких БИС. В общем случае в состав микропроцессора входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ), блок управления и синхронизации, ЗУ, регистры и др. блоки, необходимые для выполнения операций вычислительного процесса. Как БИС микропро-цессор характеризуется степенью интеграции, потребляемой мощно-стью, помехоустойчивостью, нагрузочной способностью активных вы-водов (определяющей возможность подключения к данному микропроцессору и др. БИС) технологией изготовления, типом корпуса, техническим ресурсом, устойчивостью к механическим, климатическим и радиационным воздействиям.
Как вычислительное устройство микропроцессор характеризуется производительностью, разрядностью обрабатываем данных и выполняемых команд, возможностью увеличения разрядности, числом команд (микроко-манд), количеством внутренних регистров, возможностью обеспечения режима прерывания (уровней приоритета) способностью к обработке деся-тичных кодов, объемом адресной памяти, наличием канала прямого доступа к памяти, типом и числом входных и выходных шин и их разрядностью, наличи-ем и видом программного обеспечения, способом управления.
Микропроцессоры, используемые в средствах вычислительной техники различного назначения (для решения широкого круга разнотипных задач), называются универсальными. Микропроцессоры, предназначенные для по-строения какого-либо одного типа вычислительных устройств, назы-ваются специализированными; типичный пример – микропроцессор в кальку-ляторе. По способу управления различают микропроцессоры со схемным и микропрограммным управлением. Микропроцессоры со схемным управлени-ем имеют более высокое быстродействие, однако, их работа однозначно определяется постоянным набором команд (хранящихся в их памяти) и со-ответствующей электрической схемой, которая зачастую бывает довольно сложной из-за необходимости иметь в микропроцессоре как можно больше команд. Функционирование микропроцессора с микропрограммным управ-лением определяется последовательностью микрокоманд, состав и оче-редность выполнения которых устанавливается оператором. Такие мик-ропроцессоры имеют сравнительно невысокое быстродействие, но они бо-лее универсальны, легче перестраиваются с одной программы на другую.
По структуре микропроцессоры подразделяются на секционированные (как правило, с микропрограммным управлением) и однокристальные (с фик-сированной разрядностью и постоянным набором команд). Секционированные микропроцессоры допускают расширение разрядности и емкости ЗУ (за счет подключения дополнительных секций) и обладают способностью к расширению своих функциональных возможностей. Это обусловлено тем, что секционированные микропроцессоры набираются из БИС, каждая из кото-рых способна объединяться с другими БИС, образуя при этом различные функциональные устройства. К секционированным микропроцессорам обычно подключается БИС постоянного ЗУ с хранящимися в нем микрокомандами. Процессорная секция микропроцессора этого типа состоит из секции АЛУ, блока регистров, входных мультиплексоров, выходного регистра адреса и ре-гистра-аккумулятора, дешифратора микрокоманд, входных Вх Ш и выходных Вых Ш шин. Управление работой микропроцессорной секции осуществляется сигналами, выдаваемыми дешифратором микрокоманд.
Каждая новая микрокоманда поступает после исполнения предыдущей. Исходные данные передаются из оперативного ЗУ или из устройств ввода – вывода информации через мультиплексоры в секцию АЛУ. Результат выполне-ния операций через регистр-аккумулятор направляется по адресу, сформи-рованному в выходном регистре адреса, а также на блок регистров для временного хранения и на мультиплексоры для использования на следую-щих этапах вычислений. Связь между секциями осуществляется через линии международных связей.
Однокристальный микропроцессор с фиксированной микро разрядностью и с постоянным набором команд конструктивно исполняется в виде одной БИС. Такой микропроцессор выполняет функции процессора ЭВМ, все операции которого определяются хранящимися в его памяти командами. В состав одно-кристального микропроцессора входят: АЛУ, выходной регистр адреса, ре-гистр-аккумулятор, блок регистров, регистр признаков, схема управления, входная и выходная шины и канал управления. Особенность однокристаль-ного микропроцессора – наличие внутренней шины, по которой происходит обмен информацией между устройствами микропроцессора.
По функциональным возможностям микропроцессор соответствует процессору ЭВМ, выполненному на 20-40 ИС малой и средней степени интеграции, но обладает большим быстродействием, существенно мень-шими размерами, массой, потребляемой мощностью и стоимостью.
|
|
4. Список литературы
1. Багриновский К.А., Хрусталев Е.Ю. Новые информационные технологии. - М.: “ЭКО”. 2004.
2. Белинов С.В., Зайцев А.А. Современные информационные технологии. – М.: Инфра-М, 2003.
3. Иванченко Н.М. Компьютерные методы обработки информации: УМК. – СПб.: Питер, 2004.
4. Каpатыгин С.Н. Информационные технологии в коммерческой деятельно-сти. - М.: ABF, 2004.
5. Майоров С.И. Информационные технологии. - М.: Информатика, 2003.
6. Макарова Н. В., Матвеева Л. А., Бройдо В. Л. Информатика: Учебник. - М.: Финансы и статистика, 2004.
7. Шафрин Ю. А. Основы компьютерной технологии. - М.: АБФ, 2005.
|
На уровень вверх
Купить