Микропроцессордегі элементтер талдануы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жоспары

 

I.Кіріспе

 

II.Негізгі бөлімі

1.Микропроцессор

1.2.Микропроцессордегі элементтер талдануы

1.3.Микропроцессорлердің сипаттамалары

1.4.Микропроцессор SAB 8080А

2.Жады туралы түсінік 

 

III.Қорытынды

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

 

       Микроэлектроника және есептеушi техниканың ең iрi табыстарының бiрi (бистың микропроцессорлық жиындары) микропроцессорлардың жасауы болып табылады. Ол ғылыми-техникалық iлгерiлеудiң үдеулерi өзектi мiндеттердiң шешiмiнде маңызды рөл жатады. Жоғарғы өнiмдiлiк, аз габариттi өлшемдер және энергия тұтыну, эргономиялық, микроэвм және жэсмнiң негiздi және қолданбалы программалық қамтамасыз етудi жаппай қолданушысында халық шаруашылықтың әр түрлi салаларындағы еңбектiң тиiмдiлiгiн түбегейлi жоғарылатуларды қамтамасыз етуге бағдарлалған дамыған. Күрделi басқару, шаруашылық, инженерлiк детельностидың автоматтандыруы, ғылыми зерттеулер және тәжiрибелер, оқу барысының жанында бұл әсiресе маңызды.

         Ақпаратты өңдеуiнiң цифрларға әдiстерiнiң кең функционалдық мүмкiндiктерi бар бис, олардың аласа құны, иiлгiштiк және дәлдiктiң микропроцессорлық жиындарының жаппай шығарылымы негiзiнде көлiктi өнеркәсiптiк автоматиканың жүйесi, байланыс, өлшеу техника, басқару және тағы басқаларлар жасалатын жүйелiк элементтерде ШК айналдырды. ШКты базасында ҚЖМ жасау екi кезеңде болады: (кодтық комбинациялардың тiлi, ассемблер) аласа деңгейдiң тiлiндегi аппаратты бөлiктiң өңдеуi және программалық қамтамасыз етудi өңдеу. Пид болып табылған микропроцессорлық жүйенiң өңдеуiн мысал осы жұмыста қаралады - реттеуiшпен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессор

 

      Микропроцессор бір кристалда орналасқан біріктірілген (үлкен) интегралдық схемалар (БИС), олар әртүрлі типтегі ЭЕМ-дер жасауға керекті элемент болып табылады. Оны әртүрлі логикалық функцияны орындайтын етіп программалау мүмкіндігі бар, сондықтан программаны өзгерту арқылы микропроцессорды арифметикалық құрылғы бөлігі ретінде немесе енгізу шығару жұмыстарын басқарушы рөлінде қолдануға болады. Микропроцессорге жедел және тұрақты жад, енгізу-шығару құрылғылары қосылады. Микропроцессорлар бір-бірінен өзгешелігі олардың типтерінде (моделдерінде) және оның қарапайым амалдарды орындайтын жұмыс жылдамдығының көрсеткіші – мегагерц (МГц) бірлігімен берілген қадамдық жиілігінде жатыр. Кең тараған модельдерге Intel-8088 (~5MГц), 80286 (~20MГц), 80386SX(~25MГц), 80386DX(~40MГц), 80486(~100MГц-ке дейін), Pentium (75MГц-тен жоғары) және Pentium-Pro (~200 MГц) жатады, бұл тізім олардың жұмыс өнімділігі мен соған сәйкес бағасының өсуі бойынша реттеліп келтірілген. Кейде конструкциялық ерекшеліктеріне қарай бір модельге кіретін процессорлардың жиіліктері әртүрлі бола береді - жиілігі артқан сайын оның жұмыс жылдамдығы да өсе түседі.

Компьютерлер алып жүруге ыңғайлы вариантта да жасалады (Laptop he Note book). Мұндай ЭЕМ-дерде жүйелік блок, монитор және пернелік бір қорапта жасалған: жүйелік блок пернелік астында орналасқан, ал монитор пернеліктің қақпағы тәрізді жасалған. Оперативті есте сақтау құрылғысы немесе ЭЕМ-нің жедел жады (RAM) және де тұрақты есте сақтау құрылғысы (ROM) компьютерлердің ішкі жадын құрайды, осы екеуімен процессор жұмыс кезінде мәлімет алмасып отырады. Өңделуге тиісті кез-келген мәлімет алдымен компьютердің сыртқы жадынан (магниттік дискілерден) жедел жадына көшіріледі. Компьютердің жедел жадында осы мезетте дереу өңделуге тиіс мәліметтер мен программалар ғана сақталады. Ақпарат керек кезінде магниттік дискіден жедел жадқа көшіріліп, өңделген соң олар қайта сыртқы жадқа жазылып қойылады. Жедел жадыда ақпарат тек жұмыс сеансы кезінде сақталып, ондағы мәлімет ЭЕМ өшірілгенде немесе электр торабында ақау болып, ток сөнген шақтарда ізсіз жоғалады. Осыған байланысты әрбір адам өзіне ұзақ уақыт керек  болатын ақпаратты жоғалтып алмауы үшін жиі-жиі магниттік дискіге жазып отыруы керек. Компьютердің жедел жадының көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы да артады. Ақпарат көлемін өлшеуде сегіз биттен (бір мен нөл тізбегі) тұратын байт бірлігі қолданылатыны белгілі. Осы өлшем бірлігі арқылы жедел жадтағы не магниттік дискідегі сақталатын информация 360кб, 720кб немесе 1,2Мб болып жазылуы мүмкін. Мұнда 1кб (1 килобайт) =1024 байт, 1Мб(1 мегобайт)=1024Кб, ал винчестер деп аталып жүрген қатты дискіде 500Мб, 1000Мб (1 Гигабайт) және одан да көлемді ақпарат жазылып сақталады. Компьютердің жедел жадынан өзгеше оның тұрақты жады бар, ол өзгертілмейтін мәліметті сақтайды, ешкім оны өшіріп қайта жаза алмайды, ол мәліметті тек оқуға болады. Әдетте тұрақты жадтың көлемі шағын 32-64Кб шамасында. Тұрақты жадқа керекті программалар оны шығаратын заводта жазылады, олар көбінесе компьютерді токқа жалғаған кезде оны тексеріп іске қосу үшін қажет. Компьютерлердің көлемі 1 Мб болып келетін жедел жады екі бөлімнен тұрады - алғашқы 640 кб қолданылатын программалар мен  операциялық жүйе үшін, ал қалған мөлшері төмендегідей мақсаттарға қолданылады: операциялық жүйенің компьютердің жұмысқа жарайтын текстерін және төменгі деңгейдегі қарапайым енгізу-шығару жұмыстарын  атқаратын бөлігі; экранға бейнелер шығару үшін; компьютердің қосымша құрылғыларымен бірге келетін операциялық жүйелердің кеңейтілген бөліктері.Процессордың өте жылдам істейтін тағы бір шағын көлемді жады бар, оны кэш-жад (Сash) деп атайды. Ол жедел жад пен процессор арасында дәнекерлік рөл атқарып, жалпы жұмыс өнімділігін арттыру қызметін атқарады. Төменде қарапайым бағдарламалы есептеуіштің схемасы көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессордегі элементтер талдануы

 

 

       Микропроцессор микроэлектроникада аса жиі қолданылатын термин. МП қолдану ауқымы өте үлкен. Сондықтан да бұлар жылдан жылға көп мөлшерде шығарылып бағасы, арзандауда. Микропроцессор ақпаратты өндеуші қызметін атқаратын бір немесе бірнеше интегралдық схемалардың негізінде құрастырылған бағдарламалық басқарушы құрылғы. Бұл схемаларды кейде микрокомпьютер де атайды.Микропроцессорлық системада қажетті бағдарламаның орындауы көптеген логикалық операциялар және есептеулер негізінде ұйымдастырылады. Есептеуіш, тіркеуіш, өлшеуіш, басқару жүйелері микропроцессордың элементтер негізінде өтеді.

Микропроцессорлердің келесі сипаттамалары болады:

1)Сөз ұзақтығы

Сөздің ұзақтығы кіріс және шығыс биттердің параллель өңдеу қарқындығын сипаттайды.

Микропроцессордың 4, 8, 16, 32 биттік болады.

2)Есептеулер жылдамдығы

Өндеу цикл ұзақтығы салыстырмалы есептеулер жылдамдығы туралы мәлімет береді, Әдетте цикл 10 мкстен  0,1 мкс дейін болады.

3)Технологиясы

Микропроцессорлер көбінесе МОП түрінде жасалады. Бұл технологияда интеграцияның максимал шегіне дейін  жасауға мүмкіндік бар. Өте күрделі микросхемаларды құрастыруға болады. ТТЛШ түріне жататын биполярлы транзисторларың кішігірім қатары бар. Бұлар өте жылдам жұмыс істейді және де қарапайым құрастырылған.

МОП транзисторлар арасында негізді N МОП транзисторлар құрайды. Олардың пайдаланатын қуат мөлшері 0,5тен 1,5 Втқа дейін. Кейде КМОП типті қолдану мүмкін.Жалпы микропроцессорларды динамикалық және статикалық болып бөледі. Статикалық микропроцессорде статикалық ОЗУ болады және де регенерацияны қажет етпейді. Динамикалық микропроцессорлерде динамикалық ОЗУ және де бұларға регенерация қажет.

  4)Командалар жүйесі.

Командалардың саны микропроцессорлардың өңдеу мүмкіндігін сипаттайды. Команданың құрамының маңызы да зор. Дұрыс таңдалған  командалар өңдеу мүмкіндігін арттырады. Өндірушілердің аұпараты бойынша командалар саны 46 дан 158 дейін барады.

 

       Бұд жүйенің құрылымы магистралды модульдік болып табылады. Схемаларда элементерді қосатын тізбектер жиыны шина деп аталады. Шинаның санын оның разряд саны сипаттайды.

Аналог сигналдың коммутаторы аналогты коммутатордан мен басқару сөзбен жазылатын регистрден құрастырылуы қажет. Кіріс санына байланысты басқарушы сөздің разрядын анықтаймыз. Регистрге ақпаратты енгізу үшін бір басқару кірісі жеткілікті.

Операциялық жадының  көлеміне байланысты адрестік разрядтармен бірге басқарушы сигнал санын және де ақпараттың енгізу өшу сигналдарын санын есептеу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессор SAB 8080А

 

       Микропроцессор SAB 8080А – қазіргі кезде аса көп мөлшерде шығарылатын микропроцессорлерге жатады және де микропроцессорлердің стандарты ретінде қабыладанады. Intel, Siemens және тағы басқалар компаниялармен өндіріледі.

Микропроцессор SAB 8080А 8 биттік өңдеу айналымының ұзақтығы 2мкс N-MOP технологиясына негізделген. Командалар жүйесі 78 команда құрылған. Микропроцессор SAB 8080А жедел жады жаңартуды қажет ететін динамикалық түріне жатады. Жаңарту синхронизацияланған сигналмен бірге өтеді. Микропроцессор 40 полюстік DIP корпусында щығарылады.

Төменде осы микропроцессордың  құрылымы көрсетілген. Бұл құрылымға:

аккумулятор

триггер

регистрлер

АЛҚ (арифметикалық логикалық  құрылғы)

Жад

Басқару схемасы – кіреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жады туралы түсінік.

 

       Жедел жадыдағы ақпарат компьютер өшкендк тазарып отырады. Ал ТЖҚ-дағы ақпарат өзгертілмейді және үстіне жазылмайды. Онда прораммалық және анықтамалық ақпараттар компьютерді шығарған жерде жазылып жіберіледі. Компьютер жады екіге бөлінеді. Сыртқы және ішкі. Сыртқы жады ақпаратты ұзақ уақыт сақтауға, ал ішкі жады уақытша сақтауға қолданылады. Ішкі жадының өзі жедел (ЖЖҚ) және тұрақты (ТЖҚ) болып бөлінеді. Ал сыртқы жады мынадай тасуыштарда орналасады: магниттік дис, магнитттік таспа, лазерлік диск.Магниті дискілерге қатқыл диск (винчестер) мен иілгіш диск (дискета) жатады.Схема тақтада көрнекі түрде ілінеді. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

       Біз кез келген есептеуіш машинаның негізі болатын микропроцессор туралы сипаттама бердік. Микропроцессорлер Микропроцессор бір кристалда орналасқан біріктірілген (үлкен) интегралдық схемалар (БИС), олар әртүрлі типтегі ЭЕМ-дер жасауға керекті элемент болып табылады. Оны әртүрлі логикалық функцияны орындайтын етіп программалау мүмкіндігі бар, сондықтан программаны өзгерту арқылы микропроцессорды арифметикалық құрылғы бөлігі ретінде немесе енгізу шығару жұмыстарын басқарушы рөлінде қолдануға болады.

Сондай ақ микропроцессордың  осындай операцияларды орындау  үшін қажетті элементтерді анықтадық. Бұлар: арифметикалық логикалық құрылғы (АЛҚ), транзисторлар және т.б.

Микропроцессорлердің  негізгі сипаттамалры болып: сөз ұзақтығы, технологиясы, есептеу жылдамдығы, командалар жүйесі. Осы сипаттамалар әр таңдалған элементке байланысты, яғни біздің микропроцессордің спецификациясы бойынша таңдалады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.

 

В. Симонович «Информатикадан базалық курс» 11-18 беттер

Угрюмов Е.П, «Цифровая  схемотехника» 249-296 беттер

Б. Клаус «Цифровая  электроника» 431-455 беттер

Е. А. Москатов «Электронная техника» 205-215 беттер

http:wikipedia.com

Зельдин Е.А. цифровые ИМ в информационно-измерительной аппаратуре. – Л.: Энергоатомиздат, 1986г.

Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. Справочник. – М.: Радио и связь, 1990г.

Уильямс Г.Б. Отладка микропроцессорных  систем. – М.: Энергоатомиздат,1988г.

Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1988г.