Микропроцессорлар сипаттамасы және микропроцессорлы жүйенің жұмыс істеу принциптері

Қызылорда облыстық білім  басқармасы

Байқоңыр «Космос» колледжі

 

 

 

 

 

 

МИКРОПРОЦЕССОРЛАР СИПАТТАМАСЫ ЖӘНЕ МИКРОПРОЦЕССОРЛЫ ЖҮЙЕНІҢ ЖҰМЫС ІСТЕУ ПРИНЦИПТЕРІ

«Цифрлық жүйелер  және микропроцессорлық жүйелер» пәні бойынша

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

 

 

 

 

Орындаған:

«Оптикалық және электронды жабдықтар»

мамандығының 2-курс студенті,

сынақ  кітапша №_______________

____________________________________

                                                                                                       (ф.а.т)

Тексерген:

____________________________________

                                                                                                        (ф.а.т)

 

«_______» ______________ 20 ____ ж

___________________________________

                                                                                                           (баға)

 

 

 

 

 

Байқоңыр, 2013

МАЗМҰНЫ

 

 

КІРІСПЕ ...............................................................................................................................3-4 б

1 ТАРАУ МИКРОПРОЦЕССОРЛАР  СИПАТТАМАСЫ  ЖӘНЕ МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ   ЖҮЙЕНІҢ   ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН НЕГІЗГІ  МІНДЕТТЕРІ

1.1 Негізгі түсініктемелер. Микропроцессорлар сипаттамасы ........................................5-6 б 

1.2 Микропроцессорлық   жүйедегі байланыстың шиналық құрылымы .......................7-10 б

1.3 Микропроцессорлық   жүйелердің жұмыс режимдері ...................................................

1.4 Микропроцессорлық жүйе құрылымы ............................................................................

1.5 Микропроцессорлық жүйенің түрлері ............................................................................

2 ТАРАУ  МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ  ЖҮЙЕЛЕРДЕГІ  АҚПАРАТТАРДЫҢ   АЛМАСУЫ 

2.1 Жалпы мәліметтер. Ақпараттарды   алмастыру   циклі..................................................

2.2   Бағдарламалық алмастыру циклдары...............................................................................

3.2. Үзу арқылы алмастыру циклдары ....................................................................................

3.3 Жадыға тікелей кіру  режимдеріндегі алмастыру циклдары .........................................

3.4  Магистралдар арқылы сигналдардың өтуі .......................................................................

ҚОРЫТЫНДЫ ..........................................................................................................................

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ......................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Қоғамның дамуына қарай  ғылым мен техника да, оны басқару  жүйесі де өзгеріп отыратыны белгілі, осыған орай  маман қызметінің мазмұны  жаңарып, жаңа мақсат, жаңа көзқарас, жаңа шешімдер мен жаңа мүмкіншіліктерді қажет етеді. Мұндай бетбұрыстар  адамның іс-әрекетін өзгертіп қана қоймай, оның жеке тұлға  ретінде жаңаша қалыптасуын талап етеді. Осымен байланысты жоғары оқу орындары білім беруде адамның игерген білім, дағдысымен шектелмей, оның шығармашылық белсенділігін, кәсіби біліктілігін, өз бетімен әрекет жасау мүмкіндігін, өз пәніне қызығушылығын, ғылыми көзқарасын, кәсіби мәдениетін, педагогтік шеберлігін, т.б. қалыптастыруы қажет.

Білім саласындағы мемлекеттік  саясатты іске асыруды жақсарту және азаматтардың білім алуға конституциялық құқықтарын қамтамасыз ету мақсатында, Қазақстан Республикасы Президенті Н.Ә.Назарбаевтың «Білім» мемлекеттік  бағдарламасы туралы Жарлығы 2000 жылы қырқүйектің 30-ыншы жұлдызында шығып, Мемлекеттік  бағдарлама бекітілді.    

«Білім» мемлекеттік бағдарламасында, білім беру жүйесін ақпараттандыруды қоса алғанда оқытудың жаңа технологияларын  енгізу мен материалдық-техникалық қамтамасыз етуді жақсарту міндеттері бір-бірімен өзара байланысты және білім беру жүйесін ақпараттандыру, дистанциялық оқытуды енгізу және тағы басқалар арқылы оқу процесіне қазіргі заманғы технологиялар мен оқытудың техникалық құралдарын енгізу көзделеді.    

Білім беруді ақпараттандыру өте қажетті мемлекеттік ағарту үлгісін жүзеге асырудың негізгі  құралы болып саналады, сонымен бірге  білім беру бағытын қайта қарап, арнайы өндірістік салаға мамандар даярлау  мақсатында терең білім беруге бейімдейді. Кез келген ғылым саласын ақпараттандыру, сол ғылым ерекшеліктеріне тән, оның ішкі дүниесін сипаттайтын алгоритмдерін анықтау және оның ақпараттық қорын жасау болып табылады.

Микропроцессор — жүйелік тақтаның ең маңызды құраласы, ол деректерді тікелей өңдейді, атап айтқанда, бөлектелген деректермен арифметикалық және логикалық амалдарды орындайды. Микропроцессор - бір немесе бірнеше үлкен интегралды кестеде орындалған, берілісті өңдейтін бағдарламалық құрылғы; көліктердің автоматты басқару агрегатында қолданылады. Микропроцессор бір мезгілде қатарынан 8, 16 немесе 32 биттік деректерді өңдей алады. 8 биттік процессор бір мезгілде небары бір бит дерекпен ғана жұмыс істей алады. 16 биттік процессор бір мезгілде 2 байт, ал 32 биттік процессор — 4 байт өңдейді.

Жалпы алғанда 16 биттік компьютер 8 биттік жүйеден жылдамдырақ жұмыс істейді, ал 32 биттік компьютер 8 және 16 биттік үлгілерден жылдамырақ. Микропроцессор, жады және периферия құрылғылардың арасында дерек беру үрдісі шина арқылы жүзеге асырылады. Қазіргі заманғы процессорлардың  көпшілігінде 32 биттік шина қолданылады, яғни бір мезетте 32 биттік дерек  беруге болады. 64 биттік шиналы компьютер  де болады, бірақ олар әлі кең  тарай қойған жоқ.

Егер микропроцессорлардың даму тарихына көз жүгіртер болсақ, өткен ғасырдың 70-жылдары мини-Электрондық есептеу машиналары жедел дами бастады. Бұл компьютерлер үлкен  ЭЕМ-дерге қарағанда көлемі шағын және бағасы арзан болатын. 1971 жылы американдық Intel фирмасы өзінің микропроцессорды ойлап тапқанын мәлімдеді. Микропроцессор - бір пластинада миллиондаған электронды схемаларды өзара байланыстыратын үлкен интегралды схемалардан жасалды. Микропроцессор компьютерлердің жылдамдығын секундына бірнеше миллиард операцияға дейін арттырды. Микропроцессорды енгізу-шығару, сыртқы есте сақтау құрылғыларымен байланыстырудың нәтижесінде компьютерлердің жаңа түрі – микро-ЭЕМ-дер дүниеге келді.

Микропроцессорлық   жүйе   (МПЖ)-   бұл   ақпаратты   өңдейтін   негізгі құрылғысы   МП   болып   табылатын,   бақылап-өлшегіш,   есептегіш   немесе басқарушы   жүйе.   Микропроцессорлық   жүйе   микропроцессорлық   үлкен интегральдық сұлбалар (ҮИС) жиынтығынан  құрылады.   

МПЖ келесі негізгі есептерді  міндеттерді шешеді:ақпаратты жинақтау; өңдеу;   өлшеу   нәтижелерін   көрсету   (қажет   болған   жағдайда)   және   осы мәліметтерді байланыс каналы бойынша беру.  Ақпараттарды жинақтауға жататындар: түрлендіргіш құрылғыға (аналог-код)   импульстік-аналогты   сигналдарды   коммутация   жолымен   жасайтын датчиктерді   сұрастыру;   аналогты   сигналдарды   сандыққа   түрлендіру;   датчик сигналдарының   түрлендіргіштің   кіріс   тізбегіндегі   сигналдармен   сәйкестігі; берілген   деңгейден   ауытқыған   сигналдарды   жою   және   анықтау;   мәліметтерді тіркеу және оларды индикациалық қондырғыда кескіндеу. Ақпаратты   өңдеу:   сызықтандыру   (сызықты   функциональды   тәуелділікті есептеу);   масштабдау   және   түзетулерді   енгізу;   фильтрлеу,   экстраполяциялау, шектік жіберілумен мәліметтерді салыстыру.

Өлшеу немесе басқару нәтижелерін  көрсету: жіберуге ыңғайлы болу үшін мәліметтерді   түрлендіру;   байланыс   каналдары   бойынша   мәліметтерді   беру

кезіндегі   байланыс   хаттамаларымен   келісімі;   ақпаратты   беру   және   қабылдау

жылдамдығының және аралық таралуының сәйкестігі.   Микропроцессорлық   жүйе   өзімен   бірге   аппараттық   (Hard   Ware)   және бағдарламалық   құралдар   (Soft   Ware)   жиынтығын   көрсетеді.   Яғни   аппараттық құралдар   жоғарғы   тезәрекеттілік   пен   өнімділігін   қамтамасыз   етеді,   ал бағдарламалық құралдар- МПЖ шешетін міндеттерінің ауқымын кеңейтеді. МПЖ     көпфункциялы     және     арнайы     тағайындалған     модулдердің арасындағы байланыс негізінен екі жолмен ұйымдастырылады: біріншісі «әркім әркіммен»   деген   принципті   тарататын   еркін   байланыс   көмегімен,   және   де екіншісі ретке келтірілген байланыс тораб (магистраль) көмегімен. Барлық     процессормен     орындалатын     командалар,     процессордық

командалық жүйесін құрайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ТАРАУ МИКРОПРОЦЕССОРЛАР  СИПАТТАМАСЫ  ЖӘНЕ МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ   ЖҮЙЕНІҢ   ҚҰРЫЛЫМЫ МЕН НЕГІЗГІ  МІНДЕТТЕРІ

 

1.1 Негізгі түсініктемелер. Микропроцессорлар сипаттамасы

Микропроцессор   (МП)-   кез-келген   микропроцессорлық   жүйелердің

орталық бөлігі болып табылады, яғни оның құрамында АЛҚ (арифметикалық 

логикалық құрылғы) және командалық циклді тарататын басқару қондырғысы

болады. Микропроцессор тек  микропроцессорлық жүйенің (МПЖ) құрамымен 

қызмет   атқара   алады.   МПЖ   құрамына   келесілер   кіреді:   жады,   енгізу/шығару

құрылғылары,   қосымша   сұлбалар   (тактілі   генератор,   үзу   контроллері   және

жадыға   тікелей   кіру   (ЖТК),   шиналық   құрылымдар,   регисторлар-ысырмалар

және т.б.)  

Микропроцессорлық   жүйе   (МПЖ)-   бұл   ақпаратты   өңдейтін   негізгі

құрылғысы   МП   болып   табылатын,   бақылап-өлшегіш,   есептегіш   немесе

басқарушы   жүйе.   Микропроцессорлық   жүйе   микропроцессорлық   үлкен 

интегральдық сұлбалар (ҮИС) жиынтығынан құрылады.   

МПЖ келесі негізгі есептерді  міндеттерді шешеді: ақпаратты жинақтау;

өңдеу;   өлшеу   нәтижелерін   көрсету   (қажет   болған   жағдайда)   және   осы 

мәліметтерді байланыс каналы бойынша беру. 

Ақпараттарды жинақтауға жататындар: түрлендіргіш құрылғыға (аналог-

код)   импульстік-аналогты   сигналдарды   коммутация   жолымен   жасайтын

датчиктерді   сұрастыру;   аналогты   сигналдарды   сандыққа   түрлендіру;   датчик

сигналдарының   түрлендіргіштің   кіріс   тізбегіндегі   сигналдармен   сәйкестігі;

берілген   деңгейден   ауытқыған   сигналдарды   жою   және   анықтау;   мәліметтерді

тіркеу және оларды индикациалық қондырғыда кескіндеу.

Ақпаратты   өңдеу:   сызықтандыру   (сызықты   функциональды   тәуелділікті

есептеу);   масштабдау   және   түзетулерді   енгізу;   фильтрлеу,   экстраполяциялау,

шектік жіберілумен мәліметтерді салыстыру.

Өлшеу немесе басқару нәтижелерін  көрсету: жіберуге ыңғайлы болу үшін

мәліметтерді   түрлендіру;   байланыс   каналдары   бойынша   мәліметтерді   беру

кезіндегі   байланыс   хаттамаларымен   келісімі;   ақпаратты   беру   және   қабылдау

жылдамдығының және аралық таралуының сәйкестігі.  

Микропроцессорлық   жүйе   өзімен   бірге   аппараттық   (Hard   Ware)   және

бағдарламалық   құралдар   (Soft   Ware)   жиынтығын   көрсетеді.   Яғни   аппараттық

құралдар   жоғарғы   тезәрекеттілік   пен   өнімділігін   қамтамасыз   етеді,   ал

бағдарламалық құралдар- МПЖ шешетін міндеттерінің ауқымын кеңейтеді.

МПЖ     көпфункциялы     және     арнайы     тағайындалған     модулдердің 

арасындағы байланыс негізінен  екі жолмен ұйымдастырылады: біріншісі «әркім

әркіммен»   деген   принципті   тарататын   еркін   байланыс   көмегімен,   және   де

екіншісі ретке келтірілген байланыс тораб (магистраль) көмегімен.

Барлық     процессормен     орындалатын     командалар,     процессордық

командалық жүйесін құрайды. Процессордың командалық жүйесінің  құрылымы

мен көлемі оның тезәрекеттілігін,  икемділігін және қолдануға  ыңғайлылығын

анықтайды.   Процессордағы   барлық   командалардың   саны   бірнеше   оннан,

5

бірнеше жүзге дейін болуы  мүмкін. Команда жүйесі шешетін мәселе көлемінің

аздығына  байланысты   (арнайы  процессорлар)  немесе   шешілетін   мәселелердің

максимальды   болуына   байланысты   (универсальды   процессорлар)   болып 

есептеліп жасалуы мүмкін. Командалар кодында разрядттар саны әр түрлі болуы

мүмкін (1 ден бірнеше байтқа дейін). Әрбір команданың өзінің орындалу уақыты

бар, сондықтанда барлық бағдарламаның орындалу уақыты, бағдарламадағы тек

командалар   санына   байланысты   емес,   сондай   ақ   нақты   қандай   команданың

орындалатынына   тығыз   байланысты   болады.   Командаларды   орындау   үшін

процессордың құрылымына ішкі регистор, арифметикалық-логикалық құрылғы

(АЛҚ, ALU — Arithmetic Logic Unit), мультиплексорлар, буферлар, регисторлар 

және   де   басқада   түйіндер   кіреді.   Барлық   түйіндердің   жұмысы   процессордың

жалпы сыртқы тактілік сигналымен үйлестіріледі. Яғни процессор өзімен бірге

күрделі сандық құрылғыны көрсетеді (1.1-сурет).

1.1-сурет. Қарапайым процессордың құрылымы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

1.2 Микропроцессорлық   жүйедегі байланыстың шиналық құрылымы

 

Микропроцессорлық   жүйеде   ақпаратты   алмастыруды   оңайлату   және

максимальды универсалдыққа жету үшін, жүйеге кіретін жеке қондырғылардың

арасын байланыстыратын  шиналық құрылым қолданылады.

Байланыстың   шиналық   құрылымы   кезінде,   қондырғылар   арасындағы

барлық сигналдар, байланыстың  сол бір линиясымен әр түрлі уақытта  беріледі.

Бұл беріліс мультиплексирленген  беріліс деп аталады. Сондай ақ байланыстың 

барлық   линиясы   бойынша   беріліс   екі   бағытта   да   іске   асуы   мүмкін.   Мұндай

берілісті екібағытты беріліс  деп атайды. Нәтижесінде байланыс линияларының