Дисципліна Мікропроцесори в радіоелектронних засобах екзамен РГР 17

Дисципліна "Мікропроцесори в радіоелектронних засобах“ (екзамен, РГР, 17 ЛК, 8 ЛР) Основні задачи вивчення дисципліни: -вивчення основних принципів побудови мікропроцесорів та мікропроцесорних систем на їх основі; -набуття навиків по проектуванню мікропроцесорних пристроїв та систем з використанням сучасної елементної бази та сучасних комп’ютерних технологій; - набуття навиків самостійного одержання інженерних знань та використання їх на практиці.

У результаті вивчення дисципліни студенти ознайомляться: - з історією розвитку мікропроцесорів і мікропроцесорної техніки; -з сучасними тенденціями розвитку мікропроцесорів та МП систем на їх основі. Будуть знати: - особливості побудови сучасних МП та пристроїв і систем на їх основі; - основні принципи обробки інформації, які використовуються в МП пристроях та системах; - основні тенденції розвитку елементної бази та сучасних цифрових технологій. Вміти: - проводити аналіз параметрів існуючих та розробку нових МП пристроїв та систем у відповідності до ТЗ; - розробляти алгоритми роботи, програмне забезпечення на мові асемблера з подальшим його налагодженням при проектуванні та введені в дію МП пристроїв та систем.

Місце даної дисципліни у структурно -логічній схемі Після вивчення наступних дисциплін: "Компонентна база РЕЗ"; "Цифрові пристрої“. Передує вивченню наступних дисциплін: "Комп’ютерні мережі з радіодоступом“; "Цифрові пристрої радіомереж"; " Периферійні пристрої інформаційних мереж"; "Системи рухомого зв’язку"; "Системи фіксованого зв’язку" та інші.

ЛЕКЦІЯ 1 КЛАСИФІКАЦІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ЕТАПИ РОЗВИТКУ АРХІТЕКТУРИ МІКРОПРОЦЕСОРІВ

Мета лекції знайомство з будовою МП та їх класифікацією, відмінними рисами мікропроцесорів різних типів архітектури, етапами розвитку архітектури універсальних мікропроцесорів.

1. 1. Основні поняття та визначення Мікропроцесор (МП) – це пристрій, який здійснює прийом, обробку і видачу інформації. Конструктивно МП містить одну або декілька великих інтегральних схем (ВІС) і виконує дії за програмою, записаною в його пам'ять.

Основні поняття та визначення Мікропроцесорна система – обчислювальна, контрольно-вимірювальна або керуюча система, в якій основним пристроєм обробки інформації є МП. Мікропроцесорна система будується з набору мікропроцесорних ВІС.

Основні поняття та визначення Мультимікропроцесорна (або мультипроцесорна) система – система, яка утворюється об'єднанням деякої кількості універсальних або спеціалізованих МП, завдяки чому забезпечується паралельна обробка інформації і розподілене керування.

Основні поняття та визначення Мікропроцесорний комплект (МПК) – сукупність інтегральних схем, сумісних за електричними, інформаційними та конструктивними параметрами і призначених для побудови електронно-обчислювальної апаратури та мікропроцесорних систем керування.

1. 2. Класифікація мікропроцесорів Рисунок 1. 1 – Класифікація МП за функціональним призначенням

Універсальні мікропроцесори Pentium фірми Intel МП Athlon фірми AMD

Спеціалізовані мікропроцесори СИГНАЛЬНІ Texas Instruments TMS 320 ЦСП обробки відео з картриджа приставки Nintendo Motorola DSP 560 xx-DSP 9600 x Analog Devices ADSPBF 537

МЕДІЙНІ ТА МУЛЬТИМЕДІЙНІ Micro. Unity – Mediaprocessor, Philips – Trimedia, Cromatic Reserch – Mpact Media Engine, Nvidia – NV 1, Cyrix – Media. GX Стандарти, що підтримуються Медіапроцесор PNX 9520 фірми NXP

За типом архітектури, або принципом побудови розрізняють: -МП з фоннейманівською архітектурою; -МП з гарвардською архітектурою. За типом системи команд розрізняють: CISC (англ. Complete Instruction Set Computing) - процесори з повним набором команд (Pentium), і RISC (англ. Reduced Instruction Set Computing) - процесори зі зменшеним набором команд (Pentium ММХ, Pentium II, Cyrix 6 x 86 MX, AMD K 6, Ultra SPARC).

ТРАНСП'ЮТЕРИ lnmos - Т-2, Т 4, T-8, T 9000

МІКРОПРОЦЕСОРИ ІЗ ФІКСОВАНОЮ РОЗРЯДНІСТЮ ДАНИХ Pentium (Р 5, Р 6, P 7) AMD – К 5, К 6 Digital Equipment Alpha 21064, 21164 A Silicon Graphics MIPS R 10000 Motorola Hewlett Packard Power PC 603, 604, 620 PA– 8000 Sun Microsystems Ultra SPARC

Однокристальні МК (мікро-ЕОМ) Intel – MCS 51/151 PIC МК в DIP и QFNкорпусах Класифікація за сімействами 8 -бітних МК: • ядро MCS-51 - АТ 89 Сх051, АТ 89 С 5 х, AT 89 S (Atmel), DS 89 (Maxim/Dallas); • ядро AVR - ATtiny, AT 90 S, ATmega, ATXmega (Atmel); • ядро PIC - , PIC 12, PIC 16, PIC 18 (Microchip); • ядро SX — SXxxx (Ubicom, раніше Scenix); • ядро 68 HC — 68 HC 08, 68 HC 12 (Freescale Semiconductor, раніше Motorola); • ядро ST — ST 62, ST 7 (STMicroelectronics, раніше SGS-THOMSON); • ядро CIP-51 — C 8051 (Silicon Laboratories, раніше Cygnal Integrated); • ядро 8052 - W 78 E 516 (Winbond); • ядро «ТЕСЕЙ» - KP 1878 BE 1 ( «Ангстрем» ).

1. 3. Архітектура мікропроцесорів Архітектура МП містить: 1) структурну схему МП; 2) програмну модель МП (опис функцій регістрів); 3) організацію пам’яті (ємність пам’яті та способи її адресації); 4) опис організації процедур введення-виведення.

Основні типи архітектури: а) фоннейманівська; б) гарвардська

Структурна схема з процесором фоннейманівської архітектури

Етапи розвитку архітектури універсальних мікропроцесорів 1. МП Intel , 1971 рік - І-4004 -Тед Хофф (англ. Ted Hoff), Стен Мейзор (англ. Stan Mazor) і Федеріко Феджин (англ. Federico Faggin). 2. i 8008 - 1972 рік. 3. 8080 - 1974 рік. Гарі Килделл (англ. Gary Kildall) з Digital Research створив для процесора 8080 операційну систему СР/М. 4. i 8086 - 1978 рік. 16 -розрядний МП. 5. і 80286 - 1980 рік. 16 -розрядний МП. Реалізовано 2 режими роботи: захищений і реальний. 6. і 386 -1985 рік, архітектура ІА-32 (Intel Architecture-32).

Етапи розвитку архітектури універсальних мікропроцесорів 7. і 486 -1989 рік. кеш-пам’ять та блок процесора обробки чисел з плаваючою комою (англ. Floating Point Unit – FPU) розміщується на кристалі. 8. МП Pentium-1993 рік. З’являється можливість конвеєрної обробки інформації. 9. Pentium MMX- 1997 рік. Обробка цілочисельної інформації – SIMD (англ. Single Instruction – Multiple Data: одна команда – багато даних). До цього обробка даних велася за класичною схемою SISD (англ. Single Instruction –Single Data: кожна команда виконувала дії над своєю парою операндів).

Етапи розвитку архітектури універсальних мікропроцесорів 10. Pentium III -1999 рік. З’явився спеціальний блок SSE (англ. Streaming SIMD Extensions, потокове SIMD – розширення процесора). розміщення на кристалі кеш-пам’яті другого рівня (починаючи з ядра Coppermine), працюючого на частоті ядра. 11. Pentium 4 -2000 рік. більше збільшення глибини конвеєра – до 31 стадії, що дозволило значно наростити частоту процесора. Кількість конвеєрів зросла до 9. Підтримки інструкцій MMX (англ. Multimedia Extensions – мультимедійні розширення), які виконують характерні для процесів кодування/декодування потокових аудіо/відео даних дії за одну машину інструкцію) i SSE, що стали традиційними, в Pentium 4 додали ще 144 команди SSE, а потім SSE 3, які орієнтовані в першу чергу на роботу з потоковими даними. 12. Itanium-2001 рік. 64 -розрядна архітектура.