Всичко това изисква електротехник да знаят поне основите на микропроцесорна технология.
Микропроцесорна основа са предназначени за автоматизиране на обработката и контрола на различните процеси на информация.
Концепцията на "микропроцесорна система" е много широка и включва понятия като "електронни компютри (компютри)", "контрол на компютър", "компютър" и др
микропроцесорната система включва хардуер, или на английски език - хардуер и софтуер (SW) - софтуер.
Микропроцесорна система работи с цифрова информация. което представлява последователност от цифрови кодове.
Във всеки система с микропроцесорно управление е микропроцесора. който е в състояние да приеме само двоични числа (съставен от 0 и 1). Двоични числа са записани от двойна система за означаване. Така например, в ежедневието, ние използваме десетичната система, в която да се запише номера с помощта на десет букви или цифри 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Съответно, в двоичната система тези знаци (или номера) само две - 0 и 1.
Трябва да се разбере, че системата за брой - това е просто правило на числата и изберете вида на системата се определя използваемост. Избор на двоична система се дължи на неговата простота, а оттам и надеждна работа на цифрови устройства и лекота на техническото изпълнение.
Помислете за единица цифрова информация:
Bit (от английски "двоично" - двоична цифра) отнема само две стойности, 0 или 1. Възможно е да се кодира логическата стойност "да" "или" не ", състоянието на" включено "или" изключено "състояние" отворен "или" затворен "и т.н.
Една група от осем бита се нарича байт, например 10010111. Един байт може да кодира 256 стойности: 00000000-0 11111111 - 255.
Bit - най-малката единица на информация представителство.
Bytes - най-малката единица за обработка на информация. Байт - част от думата за машина, обикновено се състои от 8 бита и се използва като единица на количеството информация, по време на съхранение, предаване и обработка на компютър. Байт се използва за представяне на буквите, сричките или специални символи (обикновено заемат всички 8 бита) или десетични цифри (2 цифри в 1 байт).
Две взаимосвързани байта, наречени дума, 4 байта - двойна дума 8 байта - четворна дума.
Например, с помощта на ASCII кодова таблица за кодиране на текстова информация (от английски Американ Стандарт Кодекса за информационен обмен в. - American Standard Code за информационен обмен). Напиши по един знак от един байт, което може да отнеме 256 стойности. Графичен информация е разделен на точки (пиксели) и цветно кодиране се извършва и позицията на всяка точка хоризонтално и вертикално.
Освен двоичен и десетична система в MS използва шестнадесетичен система, която се използва за цифри и символи запис 0. 9 AF Неговата употреба е така, защото един байт описва номер шестнадесетичен двуцифрено, което значително намалява цифров запис код и го прави по-разбираеми (11111111 - FF).
Таблица 1 - рекорден брой в различни бройни системи
За определяне на броя (например, стойността на 100 за различни брой системи може да бъде 42, 10010, 25616), в края на добавя Латинска писмо показва системата номер: за двоични числа буква б, за хекс - часа, за знак - г. Брой без допълнителния символ се счита десетични.
Превод на числа от една система към друга и основни аритметични и логически операции на номера позволява научен калкулатор (стандартно приложение за Windows операционна система).
Структурата на микропроцесорната система
В основата на микропроцесорната система е микропроцесор (CPU), който изпълнява функциите на обработка и управление на информацията. Други устройства, които са част от микропроцесорна система, услуга процесор, му помагат в работата си.
Свързващите устройства за създаване на микропроцесорната система са входно / изходни портове и частта памет. I / O портове на процесора, свързани с външния свят, като предоставя за обработка на информация и обработка на вход изход резултати, или контролни действия. К входни портове свързани бутони (клавиатура), различните сензори; към изходните портове - устройства, които позволяват на електрически контрол на: индикатори, дисплеи, контактори, клапани, мотори и т.н.
Памет е необходимо на първо място за съхранение на програма (или набор от програми), необходими за работата на процесора. Програмата - последователност от команди разбрани от процесора, написана от човек (често програмист).
Структурата на микропроцесорната система е показано на фигура 1. В опростена форма, процесорът включва аритметично логическо устройство (ALU) извършване на цифрова обработка на информация и управляващо устройство (CU).
Паметта обикновено включва непрекъснато само памет (ROM), която е летлива и е предназначен за дългосрочно съхранение (например, програмите) и оперативната памет (RAM) за временно съхраняване на данни.
Фигура 1 - Структура на микропроцесорната система
пристанищата процесора и паметта комуникират един с друг чрез шина. Автобус - е набор от проводници, обединени на функционален принцип. Един набор от системна шина вътрешна система, наречена гръбнакът. , в които освобождаването:
шина за данни DB (Data Bus), на която обмена на данни между процесора, паметта и пристанищата;
Контрол автобус CB (контрол Bus), набор от линии, които предават различни контролни сигнали от процесора към външното устройство и обратно.
Микропроцесорна - програма контролирани устройство за обработка на цифрова информация и контролира процеса на това лечение, предоставени под формата на един (или няколко) на интегралната схема, с висока степен на интеграция на електронните елементи.
Микропроцесорът се характеризира с голям брой параметри, тъй като тя е и сложен софтуер контролирано устройство и електронно устройство (чип). Ето защо, за микропроцесора важно, тъй като вида на жилищата, както и процесор система команда. А микропроцесор определя концепцията на архитектурата на микропроцесор.
Представката "микро" в името на процесор означава, че тя се извършва на Micron Technology.
Фигура 2 - вид на микропроцесора Intel Pentium 4
По време на работа, микропроцесорът чете програмата от команди памет или входен порт и да ги изпълнява. Какво прави всеки отбор се определя от система команда процесор. Системата за командване, вградена в архитектурата микропроцесор и кодът за се изразява в извършването на вътрешни елементи на микропроцесора специфични.
Архитектура микропроцесор - е неговата логическа организация; я определя възможностите на микропроцесора на хардуер и софтуер, изпълнението на функциите, необходими за изграждане на микропроцесорна система за.
Основни характеристики на микропроцесори:
1) на тактова честота (единица MHz или GHz) - броят на тактови импулси на 1 секунда. Генераторът на часовник генерира часовник, който най-често се намира в рамките на процесора. защото всички операции (инструкции) се извършва в цикъла, а след това стойността на тактовата честота на производителността (брой операции, извършвани за единица време) зависи. Процесор честота може да варира в определени граници.
2) процесор малко (8, 16, 32, 64 бита и т.н.) - определя броя на байтовете данни, обработвани в рамките на цикъла. Bit дължина на думите на процесора се определя от вътрешните си регистри. Процесорът може да бъде 8-битов, 16-битов, 32-битов, 64-битов и т.н. т.е. данни се обработват в части на 1, 2, 4, 8 байта. Ясно е, че по-голям капацитет, по-висока производителност.
Вътрешната структура на микропроцесора
Опростената вътрешна архитектура на типичен осем-разредната микропроцесорна е показано на фигура 3. Структурата на микропроцесор може да бъде разделен на три основни части:
2) звено аритметично логическо (ALU). която изпълнява аритметични и съкратената метеорологични операции;
3) синхронизация и управляваща схема - осигурява извличане на инструкция, ALU организира операция, осигурява достъп до всички регистри на микропроцесора, получава и генерира външни сигнали за контрол.
Фигура 3 - Опростена вътрешна архитектура на 8-разредната микропроцесорна на
Както се вижда от схемата, база процесор представляват регистри, които са разделени в регистрите специални (с определена цел) и с общо предназначение.
Батерия - регистрирай се използва в по-голямата част от инструкции и аритметична добив логика; тя е и източник на един от най-байта на данни, които са необходими за работата на ALU и мястото, където е поставен в резултат на операцията ALU.
знаци се регистрират (или флагове се регистрират) съдържа информация за вътрешното състояние на микропроцесора, по-специално в резултат на последната операция ALU. знамена регистрират е регистър не в общоприетия смисъл на думата, а е само набор от електронни ключове (флаг се вдига и сваля. Обикновено има flazh¬ki нула, препълване и носят отрицателен резултат.
команда регистър съдържа текущата команда байт, който се декодира от декодер инструкция.
Линии външни автобуси са изолирани от вътрешната шина чрез линия буфери, както и основните вътрешни елементи, свързани бърз автобусен вътрешни данни.
За да се подобри ефективността на функциите на CPU процесор на системата могат да бъдат разпределени между няколко процесора. За да помогне на процесора в компютър често въведени копроцесори. фокусирани върху ефективното изпълнение на всички специфични функции. Широкото математически и графична. копроцесори IO. разтоварване на процесора от прости, но многобройни операции взаимодействие с външни устройства.
На сегашния етап на основната посока на подобряване на резултатите е развитието на многоядрени процесори. т.е. Асоциация в една кутия на два или повече процесори, за изпълнение на множество операции паралелно (едновременно).
Водещи компании в разработването и производството на процесори са Intel и AMD.
Алгоритъмът на микропроцесорната система
Алгоритъм - точната рецепта, да посочват ясно процес на преобразуване на оригиналните данни в последователността на операциите, които са насочени към съвкупността от определен клас проблеми и да получите желания резултат.
Главният управляващ елемент цялата микропроцесорна система е процесор. Именно той, с изключение на няколко специални случаи, контролира всички други устройства. Останалата част от устройството, като RAM, ROM и I / O портове са задвижвани.
Помислете за последователността на действията на микропроцесора по време на изпълнение на инструкциите на програмата:
3) декодер инструкция декодира (декодира) кода команда.
4) В съответствие с информацията, получена от контролера на декодер генерира време подредена последователност на микро за изпълнение инструкции команда, включително:
- извлича операндите от регистри и памет;
- Изпълнява над тях предписания команда код аритметични, логически или други операции;
- в зависимост от дължината на командата променя съдържанието на компютъра;
Комплект инструкции микропроцесорни могат да бъдат разделени в три групи:
1) Команди Data Mover
2) Команди преобразуване на данните
3) предаване на контрол и управление
В много редки случаи, програмата се състои от последователност от команди. По-голямата броя на алгоритми изискват разклоняване програма. За да се гарантира, че програмата е имал възможност да се промени алгоритъма на работата си в съответствие с дадено условие, и да осигури прехвърлянето на контролните команди. Тези команди позволяват ход за изпълнение на програмата и различните начини за организиране на цикли.
Външните, включва всички устройства, които са външно на процесора (с изключение на RAM) и са свързани чрез I / O портове. Външни устройства могат да бъдат разделени на три групи:
1) за комуникационно устройство човек-компютър (клавиатура, монитор, принтер и т.н.);
2) устройство за комуникация с контролните обекти (сензори, задвижващи механизми, ADC и DAC);
3) външното хранилище за камери голям капацитет (твърди дискове).
Външни устройства, свързани с микропроцесорната система физически - чрез конектори, и логично - чрез портове (на контролиращите органи).
За взаимодействие процесор и външни устройства, система (механизъм) прекъсва.
Това е специален механизъм, който позволява във всеки един момент от външен процесор сигнал, за да спира изпълнението на основната програма за извършване на операции, свързани с прекъсване обажда събитието, а след това се върнете към основната програма.
Всеки микропроцесор има поне една молба вход прекъсване INT (от думата Прекъсване - прекъсва).
Да разгледаме пример за взаимодействието на персонален компютър CPU с клавиатура (Фигура 4).
Клавиатура - устройство за въвеждане на символи информационни и управляващи команди. За свързване на клавиатурата на компютъра, клавиатурата има специален отвор (чип).
Фигура 4 - Работа с процесор клавиатура
1) Когато натиснете на клавиатурата, контролерът генерира цифров код. Този сигнал се подава към чип клавиатура порт.
2) клавиатура порт изпраща сигнал за прекъсване на процесора. Всяко устройство разполага със собствен външен номер прекъсване, че процесор и да го разпознае.
4) Тази програма насочва преработвателя клавиатура порт и цифров код зарежда в регистъра на процесор.
5) цифров код се съхранява в паметта и процесора продължава да изпълнява друга задача.
Благодарение на високото висока скорост на работа, процесорът изпълнява в същото време голям брой процеси.
Свързани статии