Микропроцессора состав: блоки, функции, структура, назначение, интерфейсы

Содержание

Назначение и структура процессора


Микропроцессор — самостоятельное или входящее в состав ЭВМ устройство, 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 микропроцессор характеризуется степенью интеграции, потребляемой мощностью, помехоустойчивостью, нагрузочной способностью активных выводов (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 ( микрокоманд ), количеством внутренних регистров, возможностью обеспечения режима прерывания ( уровней приоритета ) способностью к обработке десятичных кодов, объемом адресной памяти, наличием канала прямого доступа к памяти, типом и числом входных и выходных шин и их разрядностью, наличием и видом программного обеспечения, способом управления.

По структуре микропроцессоры подразделяются на секционированные (как правило, с микропрограммным управлением) и однокристальные (с фиксированной 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.

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 однокристального микропроцессора входят: АЛУ, выходной регистр адреса, регистр-аккумулятор, блок регистров, регистр признаков, схема управления, входная и выходная шины и канал управления.

Особенность однокристального микропроцессора – наличие внутренней шины, по которой происходит обмен информацией между устройствами микропроцессора.


Общая структура микропроцессора

А Л У — арифметико-логическое устройство. Оно обеспечивает выполнение основных операций по обработке информации.

Любую задачу компьютер разбивает на отдельные логические операции, производимые над двоичными числами, причем в одну секунду осуществляются сотни тысяч или миллионы таких опера- ций. Сложение, вычитание, умножение и деление – элементарные операции, выполняемые АЛУ ЭВМ. Полный набор таких операций называют системой команд, а схемы их реализации составляют основу АЛУ. Помимо арифметического устройства АЛУ включает и логическое устройство, предназначенное для операций, при осуществлении которых отсутствует перенос из разряда в разряд. Иногда эти операции называют логическое И и логическое ИЛИ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах — специально отведенных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших операций определяется минимальным временем сложения двух операндов, находящихся в регистрах.

В случае, если одно или оба слагаемых находятся не в регистрах, а в запоминающем устройстве (ЗУ), учитывается также время пересылки слагаемых в регистры и время записи полученной суммы в ЗУ. В большинстве современных микропроцессоров это время составляет от нескольких сотен наносекунд до нескольких микросекунд.

УУ — устройство управления, управляет процессом обработки и обеспечивает связь с внешними устройствами.

РЕГИСТРЫ — внутренние носители информации микропроцессора. Это внутренняя память процессора.

Регистров — три. Один хранит команды или инструкции, два других — данные. В соответствии с командами процессор может производить сложение, вычитание или сопоставление содержимого регистров данных.

Микроконтроллер и микропроцессор — в чём разница?

В составе разных электронных устройств часто встречаются как микроконтроллеры, так и микропроцессоры.

Оба этих компонента берут из памяти команды и по ним выполняют логические и арифметические операции, работая при этом с устройствами ввода/вывода и прочей периферией. Так в чём тогда разница?

Микроконтроллер

Микроконтроллер — (далее МК) это микросхема, предназначенная для программного управления электронными схемами. МК выполняется на одном кристалле. На нём расположено как вычислительное устройство, так и ПЗУ и ОЗУ. Кроме этого, в составе МК чаще всего находятся порты ввода/вывода, таймеры, АЦП, последовательные и параллельные интерфейсы. В некоторых даже можно заметить Wi-Fi-/Bluetooth-модуль и даже поддержку NFC.

Первый патент на микроконтроллер был выдан в 1971 году компании Texas Instruments. Инженеры этой компании предложили размещать на кристалле не только процессор, но и память с устройствами ввода/вывода.

Структурная схема микроконтроллера

Несмотря на то, что всё необходимое для работы микроконтроллера в нём уже есть, иногда они используются в паре с внешними периферийными устройствами. К примеру, когда внутренней ПЗУ не хватает (или она попросту отсутствует), подключают внешнюю. Именно так сделали с микроконтроллерами серии ESP. У ESP8266 встроенной памяти нет вообще, а у ESP32 есть незначительные 448 КБ. Поэтому к ним в корпус (точнее под радиатор) помещается flash-память ёмкостью 1–16 МБ.

Тогда почему бы не сделать какой-нибудь портативный компьютер на основе микроконтроллера? Дело в том, что вычислительной мощности у МК чаще всего достаточно мало. Её хватает на управление например, системой полива, микроволновкой или же каким-нибудь станком.

Например, одна из мощных плат платформы Arduino — Due. Она находится под управлением 32-битного AVR-микроконтроллера AT91SAM3X8E. Его тактовая частота 84 МГц. Постоянной памяти тут 512 КБ, а оперативной — 96 КБ. МК имеет 54 цифровых GPIO (12 из которых с поддержкой ШИМ), 12 аналоговых входов и 2 аналоговых выхода (ЦАП). Тут так же присутствуют различные интерфейсы, такие как UART, SPI, I2C.

Не смотря на такие незначительные характеристики, микроконтроллеры очень популярны. Они используются там, где не требуется большой вычислительной мощности — робототехника, контроллеры теплиц, бытовая техника.

Микропроцессор

С микропроцессором (далее МП) дела обстоят немного иначе. Он содержит в себе арифметико-логическое устройство, блок синхронизации и управления, запоминающие устройство, регистры и шину. То есть МП содержит в себе только то, что непосредственно понадобится для выполнения арифметический и логических операций. Все остальные комплектующие (ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода/вывода, интерфейсы) нужно подключать извне.

Структурная схема микропроцессорного устройства

Первые микропроцессоры появились тоже в начале 70-х. Самым популярным на тот момент считался 4004. Это микропроцессор, разработанный компанией Intel и представленный 15 ноября 1971 года. Он имел внушающие на тот период характеристики:

  • 2300 транзисторов;
  • тактовая частота — 740 кГц;
  • разрядность регистров и шины — 4 бита;
  • техпроцесс — 10 мкм;
  • площадь кристалла: — 12 мм².

К слову, 4004 был выполнен в обычном DIP-16 корпусе. Этот МП является самой популярной микросхемой для коллекционирования. Некоторые экземпляры продаются по 400 $ за штуку. Менее раритетные стоят около 250 $.

Уже через пару лет 8-битные МП позволили создавать первые бытовые микрокомпьютеры.

Естественно, тут преимуществом является то, что к МП можно на выбор подключать разную периферию с разными характеристиками (что не во всех случаях можно на МК). Второе основное отличие микропроцессора от микроконтроллера в том, что МП имеют больше вычислительной мощности. Их не имеет смысла ставить в микроволновки и «умные» лампочки. Микропроцессоры применяют там, где вычислительная мощность МК уже не справляется — игровые приставки, сложные вычислительные устройства и приборы, гаджеты.

Получается, чтобы обеспечить работоспособность микропроцессора, нужно подключить ему хотя бы минимальный набор периферии. Минусы:

  1. Размер — если в случае МК всё уже находится в одном корпусе, то минимальный набор элементов для работы МП занимает больше места.
  2. Цена — обычно, вся «сборка» комплектующих для МП выходит гораздо дороже «голых» микроконтроллеров.

Плюсы:

  1. Производительность — микропроцессоры обладают большей производительностью, чем микроконтроллеры.
  2. Выбор — в случае МП у вас есть возможность подобрать комплектующие. Это позволит поставить более подходящую под ваши цели периферию.

Применение

Микроконтроллер обладает явной простотой: требуется меньше аппаратного обеспечения, с ним легче работать на программном уровне, да и стоимость начинается с копеек. Но эта простота касается и производительности. Как говорилось выше, микроконтроллер не способен обеспечить высокую производительность наравне с микропроцессорами. Микропроцессоры хоть и требуют внешней коммутации «железа» и относительно МК сложны в работе, но они уже спокойно могут применяться в более сложных устройствах.

Однако иногда в сети появляются умельцы, которые впихивают в микроконтроллер ESP32 DOOM и даже эмулятор NES-игр.

Архитектура микропроцессоров — тест 1

Главная / Аппаратное обеспечение / Архитектура микропроцессоров / Тест 1 Упражнение 1:
Номер 1
Что такое микропроцессор?

Ответ:

&nbsp

(1) БИС, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций с высокой скоростью выполнения этого процесса.&nbsp

&nbsp(2) программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное в виде одной или нескольких БИС&nbsp

&nbsp(3) программно-управляемое устройство, выполненное в виде одной большой интегральной схемы и предназначенное для быстрого выполнения арифметических и логических операций&nbsp



Номер 2
Каким образом меняются затраты на изготовление устройств, использующих микропроцессорные БИС, с ростом уровня интеграции элементов на кристалле?

Ответ:

&nbsp(1) непрерывно увеличиваются &nbsp

&nbsp(2) непрерывно уменьшаются&nbsp

&nbsp(3) имеют некоторый минимум при используемой технологии&nbsp

&nbsp(4) имеют некоторый максимум при используемой технологии&nbsp



Номер 3
Какие модификации в развитии архитектуры IA-32 появились в микропроцессоре Pentium III ?

Ответ:

&nbsp(1) встроенный процессор с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(2) обработки чисел с фиксированной точкой по схеме SIMD&nbsp

&nbsp(3) конвейерная обработка информации&nbsp

&nbsp(4) обработка чисел с плавающей запятой по схеме SIMD&nbsp



Упражнение 2:
Номер 1
Каково назначения диспетчера памяти в МП с архитектурой IA-32?

Ответ:

&nbsp(1) формирование физического адреса&nbsp

&nbsp(2) формирование линейного адреса&nbsp

&nbsp(3) организация защиты программ и данных при мультипрограммном режиме работы микропроцессора&nbsp



Номер 2
Какие параметры характеризуют архитектуру микропроцессора?

Ответ:

&nbsp(1) тактовая частота&nbsp

&nbsp(2) система команд&nbsp

&nbsp(3) нагрузочная способность шины данных микропроцессора&nbsp

&nbsp(4) количество и распределение регистров&nbsp

&nbsp(5) организации системы прерывания&nbsp



Номер 3
Каковы основные области применения универсальных микропроцессоров?

Ответ:

&nbsp(1) работа в системах управления&nbsp

&nbsp(2) решение научно-технических задач&nbsp

&nbsp(3) построение систем, обеспечивающих эффективную обработку мультимедийной информации&nbsp



Упражнение 3:
Номер 1
В каком году был выпущен первый серийный микропроцессор?

Ответ:

&nbsp(1) 1945&nbsp

&nbsp(2) 1956&nbsp

&nbsp(3) 1968&nbsp

&nbsp(4) 1971&nbsp



Номер 2
Чем характеризуется защищенный режим работы МП с архитектурой IA-32?

Ответ:

&nbsp(1) мультипрограммный режим работы&nbsp

&nbsp(2) использование механизма защиты программ и данных&nbsp

&nbsp(3) использование сегментных регистров для хранения старших разрядов базового адреса сегмента&nbsp

&nbsp(4) переменная длина сегмента&nbsp



Номер 3
Каковы отличительные черты секционированных микропроцессоров?

Ответ:

&nbsp(1) возможность создавать произвольную систему команд вследствие доступа к микропрограммному уровню управления. &nbsp

&nbsp(2) возможность организации системы прерывания в соответствии с особенностями применения процессора&nbsp

&nbsp(3) возможность создавать процессор произвольной разрядности&nbsp

&nbsp(4) развитые средства обработки битовой информации&nbsp



Упражнение 4:
Номер 1
Какими параметрами характеризуются универсальные микропроцессоры?

Ответ:

&nbsp(1) разрядность обрабатываемых данных &nbsp

&nbsp(2) количество и распределение регистров&nbsp

&nbsp(3) объем внутренней памяти программ&nbsp

&nbsp(4) система команд&nbsp

&nbsp(5) принципы организации работы таймеров-счетчиков&nbsp



Номер 2
Каково основное применение однокристальных микроконтроллеров?

Ответ:

&nbsp(1) работа в системах управления&nbsp

&nbsp(2) решение научно-технических задач&nbsp

&nbsp(3) построение систем, обеспечивающих эффективную обработку мультимедийной информации&nbsp



Номер 3
Какой микропроцессор первым включил в свой состав все основные блоки, характеризующие архитектуру A-32 ?

Ответ:

&nbsp(1) i 8086&nbsp

&nbsp(2) i 286&nbsp

&nbsp(3) i 486&nbsp

&nbsp(4) Pentium&nbsp



Упражнение 5:
Номер 1
Какие параметры характеризуют архитектуру  микропроцессора?

Ответ:

&nbsp(1) система команд&nbsp

&nbsp(2) режимы адресации операндов&nbsp

&nbsp(3) тактовая частота&nbsp

&nbsp(4) количество и распределение регистров&nbsp

&nbsp(5) количество БИС, поддерживающих данную архитектуру. &nbsp



Номер 2
Каковы недостатки секционированных микропроцессоров?

Ответ:

&nbsp(1) низкое быстродействие процессоров, разработанных на основе секционированных МП&nbsp

&nbsp(2) сложность проектирования систем на основе секционированных МП&nbsp

&nbsp(3) сложность программирования систем на основе секционированных МП&nbsp

&nbsp(4) Упрощенная система команд&nbsp



Номер 3
Какие из устройств, входящих в состав однокристальных микроконтроллеров, отсутствуют в универсальных микропроцессорах?

Ответ:

&nbsp(1) блок регистров общего назначения&nbsp

&nbsp(2) таймеры-счетчики&nbsp

&nbsp(3) внутренняя память программ&nbsp

&nbsp(4) регистр флагов&nbsp

&nbsp(5) контроллер прерываний&nbsp



Упражнение 6:
Номер 1
Какие модификации в развитии архитектуры IA-32 появились в микропроцессоре i486?

Ответ:

&nbsp(1) встроенный процессор с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(2) обработка чисел с плавающей запятой по схеме SIMD&nbsp

&nbsp(3) 32-разрядная внешняя шина данных&nbsp

&nbsp(4) обработка чисел с фиксированной точкой по схеме SIMD&nbsp



Номер 2
Какую функцию выполняет FPU в МП с архитектурой IA-32?

Ответ:

&nbsp(1) обработка данных с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(2) обработка данных с фиксированной точкой&nbsp

&nbsp(3) сегментно-страничное преобразование адреса&nbsp



Упражнение 7:
Номер 1
Укажите особенности системы команд однокристальных микроконтроллеров

Ответ:

&nbsp(1) большое количество команд обработки битовой информации&nbsp

&nbsp(2) развитая система обработки данных с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(3) использование только простейших режимов адресации операндов&nbsp



Номер 2
Какова область применения сигнальных процессоров?

Ответ:

&nbsp(1) системы автоматизированного проектирования&nbsp

&nbsp(2) предварительная обработка транзакций при работе с базами данных&nbsp

&nbsp(3) цифровая обработка сигналов&nbsp



Номер 3
Какие блоки МП с архитектурой IA-32 используются при страничном преобразовании адреса?

Ответ:

&nbsp(1) блок страничного преобразования FPU&nbsp

&nbsp(2) блок страничного преобразования MMU&nbsp

&nbsp(3) TLB блока управления памятью&nbsp



Упражнение 8:
Номер 1
Какие характеристики используются при анализе микропроцессора как электронного прибора?

Ответ:

&nbsp(1) разрядность&nbsp

&nbsp(2) система команд&nbsp

&nbsp(3) мощность рассеяния&nbsp

&nbsp(4) режимы адресации операндов&nbsp

&nbsp(5) Уровни сигналов&nbsp



Номер 2
Какова особенность системы команд однокристальных микроконтроллеров?

Ответ:

&nbsp(1) развитая система обработки мультимедийной информации&nbsp

&nbsp(2) развитая система обработки данных с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(3) использование только простейших режимов адресации операндов&nbsp



Номер 3
Какие модификации в развитии архитектуры IA-32 появились в микропроцессоре Pentium MMX ?

Ответ:

&nbsp(1) встроенный процессор с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(2) обработка чисел с фиксированной точкой по схеме SIMD&nbsp

&nbsp(3) обработка чисел с плавающей запятой по схеме SIMD&nbsp

&nbsp(4) конвейерная обработка информации&nbsp



Упражнение 9:
Номер 1
Какое обращение допускают регистры общего назначения в МП с архитектурой IA-32?

Ответ:

&nbsp(1) как к 8-разрядным регистрам&nbsp

&nbsp(2) как к 16-разрядным регистрам&nbsp

&nbsp(3) как к 32-разрядным регистрам&nbsp

&nbsp(4) как к 64-разрядным регистрам&nbsp



Номер 2
На какие классы делятся микропроцессоры?

Ответ:

&nbsp(1) универсальные микропроцессоры&nbsp

&nbsp(2) процессоры обработки чисел с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(3) секционированные микропроцессоры&nbsp

&nbsp(4) однокристальные микроконтроллеры&nbsp



Номер 3
Какие из устройств, входящих в состав универсальных микропроцессоров, отсутствуют, как правило, в однокристальных микроконтроллерах?

Ответ:

&nbsp(1) процессор обработки чисел с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(2) блок регистров общего назначения&nbsp

&nbsp(3) регистр флагов&nbsp

&nbsp(4) внутренняя кэш-память&nbsp



Упражнение 10:
Номер 1
Какие блоки входят в состав MMU в МП с архитектурой IA-32?

Ответ:

&nbsp(1) блок сегментации&nbsp

&nbsp(2) блок формирования логического адреса&nbsp

&nbsp(3) блок страничного преобразования адреса&nbsp

&nbsp(4) блок защиты программ и данных при работе МП в защищенном режиме&nbsp



Номер 2
Чем характеризуется реальный режим работы МП с архитектурой IA-32?

Ответ:

&nbsp(1) мультипрограммный режим работы&nbsp

&nbsp(2) в этом режиме данный микропроцессор работает как быстрый МП 8086&nbsp

&nbsp(3) возможность использования 64-разрядных адресов и данных&nbsp



Номер 3
Какими параметрами характеризуются однокристальные микроконтроллеры?

Ответ:

&nbsp(1) разрядность обрабатываемых данных &nbsp

&nbsp(2) объем внутренней памяти программ&nbsp

&nbsp(3) характеристики встроенного процессора с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(4) принципы организации работы таймеров-счетчиков&nbsp

&nbsp(5) организация системы прерывания&nbsp



Упражнение 11:
Номер 1
Как назывался первый серийный микропроцессор?

Ответ:

&nbsp(1) i 3002&nbsp

&nbsp(2) i 4004&nbsp

&nbsp(3) i 4040&nbsp

&nbsp(4) i 8086&nbsp



Номер 2
Какие модификации в развитии архитектуры IA-32 появились в микропроцессоре Pentium?

Ответ:

&nbsp(1) встроенный процессор с плавающей запятой&nbsp

&nbsp(2) 32-разрядная внешняя шина данных&nbsp

&nbsp(3) обработка чисел с фиксированной точкой по схеме SIMD&nbsp

&nbsp(4) обработка чисел с плавающей запятой по схеме SIMD&nbsp

&nbsp(5) конвейерная обработка информации&nbsp



Номер 3
Какие блоки входят в состав микропроцессора i486 ?

Ответ:

&nbsp(1) блок таймеров-счетчиков&nbsp

&nbsp(2) кэш-память&nbsp

&nbsp(3) память программ&nbsp

&nbsp(4) блок управления памятью&nbsp



Упражнение 12:
Номер 1
Какими параметрами характеризуются универсальные микропроцессоры?

Ответ:

&nbsp(1) частота синхронизации&nbsp

&nbsp(2) объем внутренней памяти программ&nbsp

&nbsp(3) количество и назначение портов ввода-вывода&nbsp

&nbsp(4) система команд&nbsp

&nbsp(5) принципы организации работы таймеров-счетчиков&nbsp



Номер 2
В чем заключается закон Мура?

Ответ:

&nbsp(1) каждые 12 месяцев происходит выпуск новой модификации микропроцессора в рамках заданной архитектуры&nbsp

&nbsp(2) каждые 1,5-2 года число транзисторов в расчете на одну интегральную схему удваивается&nbsp

&nbsp(3) каждые 18 месяцев происходит переход на новую технологию производства микропроцессоров&nbsp

&nbsp(4) каждые 2 года разрабатывается новая архитектура микропроцессора&nbsp



Номер 3
Как называется первый 64-разрядный микропроцессор фирмы Intel ?

Ответ:

&nbsp(1) Pentium &nbsp

&nbsp(2) Pentium 4&nbsp

&nbsp(3) Itanium&nbsp

&nbsp(4) Pentium MMX&nbsp



Номер 4
Каково назначение кэш-памяти?

Ответ:

&nbsp(1) хранение наиболее часто используемой информации&nbsp

&nbsp(2) хранение программы на время ее исполнения в микропроцессоре&nbsp

&nbsp(3) хранение сегмента данных в случае, если его объем не превышает объема внутренней кэш памяти микропроцессора&nbsp



Код ТН ВЭД 8528711500.

Аппараты с приборами на основе микропроцессора, содерж. модем для получения доступа в интернет и имеющ. функцию интерактивного информационного обмена, спос. принимать тел. сигналы. Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности ЕАЭС

Технические средства для инвалидов

Двигатели и генераторы электрические.. (НДС):

Постановление 1042 от 30. 09.2015 Правительства РФ

 

0% — 27. Специальные средства для обмена информацией,получения и передачи информации для инвалидов с нарушениями зрения, слуха и голосообразования, которые могут быть использованы только для профилактики инвалидности или реабилитации инвалидов

0% — 36. Специальные технические средства для обучения инвалидов и осуществления ими трудовой деятельности, которые могут быть использованы только для профилактики инвалидности или реабилитации инвалидов

0% — 38. Технические средства для развития у инвалидов навыков ориентации в пространстве, самостоятельного передвижения, повседневного самообслуживания, для тренировки речи, письма и общения, умения различать и сравнивать предметы, средства для обучения программированию, информатике, правилам личной безопасности

20% — Прочие

 

Комплектующие для гражданских воздушных судов

Реакторы ядерные; котлы. . (НДС-авиазапчасти):

Федеральный закон 117-ФЗ от 05.08.2000 ГД РФ

 

0% — авиационные двигатели, запасные части и комплектующие изделия, предназначенные для строительства, ремонта и (или) модернизации на территории Российской Федерации гражданских воздушных судов, при условии представления в таможенный орган документа, подтверждающего целевое назначение ввозимого товара

20% — Прочие

Тест по Общей информатике с ответами по теме ‘Основы конструкции ЭВМ’

1.
Фундаментальные основы информатики2. История развития и классификация ЭВМ3. Представление информации в ЭВМ4. Основы конструкции ЭВМ5. Операционные системы ЭВМ6. Основы алгоритмизации и языки программирования7. Прикладное программное обеспечение.8. Вычислительные системы и сети

1. Структура компьютера — это:

  • 1. комплекс электронных устройств, осуществляющих обработку информации
  • 2. некоторая модель, устанавливающая состав, по- рядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов
  • 3. комплекс программных и аппаратных средств.

2. Основная функция ЭВМ:

  • 1. общение человека и машины
  • 2. разработка задач
  • 3. принцип программного управления.

3. Персональный компьютер состоит из:

  • 1. системного блока
  • 2. монитора
  • 3. клавиатуры
  • 4. дополнительных устройств
  • 5. комплекса мультимедиа.

4. Системный блок включает в себя:

  • 1. системную плату
  • 2. блок питания
  • 3. модулятор-демодулятор
  • 4. накопители на дисках
  • 5. платы расширений
  • 6. средства связи и коммуникаций.

5. Микропроцессор предназначен для:

  • 1. управления работой компьютера и обработки данных
  • 2. ввода информации в ЭВМ и вывода ее на принтер
  • 3. обработки текстовых данных.

6. Разрядность микропроцессора — это:

  • 1. наибольшая единица информации
  • 2. количество битов, которое воспринимается микропроцессором как единое целое
  • 3. наименьшая единица информации.

7. От разрядности микропроцессора зависит:

  • 1. количество используемых внешних устройств
  • 2. возможность подключения к сети
  • 3. максимальный объем внутренней памяти и производительность компьютера.

8. Тактовая частота микропроцессора измеряется в:

  • 1. мегагерцах
  • 2. кодах таблицы символов
  • 3. байтах и битах.

9. Функции процессора состоят в

  • 1. подключении ЭВМ к электронной сети
  • 2. обработке данных, вводимых в ЭВМ
  • 3. выводе данных на печать.

10. Микропроцессоры различаются между собой:

  • 1. устройствами ввода и вывода
  • 2. разрядностью и тактовой частотой
  • 3. счетчиками времени.

11. В состав микропроцессора входят:

  • 1. устройство управления (УУ)
  • 2. постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
  • 3. арифметико-логическое устройство
  • 4. кодовая шина данных
  • 5. кодовая шина инструкций.

12. Постоянная память предназначена для:

  • 1. длительного хранения информации
  • 2. хранения неизменяемой информации
  • 3. кратковременного хранения информации в текущий момент времени.

13. Оперативная память предназначена для:

  • 1. длительного хранения информации
  • 2. хранения неизменяемой информации
  • 3. кратковременного хранения информации в текущий момент времени.

14. Внешняя память предназначена для:

  • 1. длительного хранения информации
  • 2. хранения неизменяемой информации
  • 3. кратковременного хранения информации в текущий момент времени.

15. Основная память содержит:

  • 1. постоянное запоминающее устройство
  • 2. КЭШ-память
  • 3. кодовую шину инструкций (КШИ)
  • 4. порты ввода-вывода
  • 5. оперативное запоминающее устройство.

16. Оперативная память — это совокупность:

  • 1. системных плат
  • 2. специальных электронных ячеек
  • 3. специальных файлов.

17. Устройствами внешней памяти являются:

  • 1. накопители на гибких магнитных дисках
  • 2. оперативные запоминающие устройства
  • 3. накопители на жестких магнитных дисках
  • 4. стриммеры
  • 5. плоттеры.

18. Внешняя память используется для:

  • 1. последовательного доступа к информации
  • 2. увеличения быстродействия микропроцессора
  • 3. долговременного хранения информации. Укажите правильный ответ.

19. Дискеты предназначены для:

  • 1. временного хранения информации
  • 2. обмена программами и данными между различными ПК
  • 3. вывода информации на экран
  • 4. хранения архивной информации
  • 5. хранения запасных копий программ.

20. Информация на магнитных дисках записывается:

  • 1. в специальных магнитных окнах
  • 2. по концентрическим дорожкам и секторам
  • 3. по индексным отверстиям.

21. Информация на магнитных дисках представляется в форме:

  • 1. файлов
  • 2. символов
  • 3. битов.

22. В зависимости от типа носителя накопители подразделяются на:

  • 1. сменные носители
  • 2. несменные носители
  • 3. КЭШ-носители
  • 4. кассетные носители.

23. Жесткие диски получили название:

  • 1. CD ROM
  • 2. диджитайзер
  • 3. винчестер.

24. К устройствам ввода информации относятся:

  • 1. клавиатура
  • 2. диджитайзер
  • 3. мышь
  • 4. джойстик
  • 5. графопостроитель
  • 6. сетевой адаптер
  • 7. сенсорный экран.

25. К манипуляторам (устройствам указания) относятся:

  • 1. джойстик
  • 2. мышь
  • 3. клавиатура
  • 4. сканер
  • 5. трекбол
  • 6. планшет
  • 7. сетевое перо.
1. Фундаментальные основы информатики2. История развития и классификация ЭВМ3. Представление информации в ЭВМ4. Основы конструкции ЭВМ5. Операционные системы ЭВМ6. Основы алгоритмизации и языки программирования7. Прикладное программное обеспечение.8. Вычислительные системы и сети

6.  СИСТЕМНАЯ ШИНА ПРОЦЕССОРА | Электротехника

Системная шина процессора предназначена для обмена информацией микропроцессора с любыми внутренними устройствами микропроцессорной системы (контроллера или компьютера). В качестве обязательных устройств, которые входят в состав любой микропроцессорной системы, можно назвать ОЗУ, ПЗУ, таймер и порты ввода-вывода. Структурная схема простейшего микропроцессорного устройства приведена на рис. 6.1.

В состав системной шины в зависимости от типа процессора входит одна или несколько шин адреса, одна или несколько шин данных и шина управления. Несколько шин данных и адреса применяется для увеличения производительности процессора и используется только в сигнальных процессорах. В универсальных процессорах и контроллерах обычно применяется одна шина адреса и одна шина данных.

В понятие шины вкладывают разное значение при рассмотрении различных вопросов. В простейшем случае под понятием шина подразумевают параллельно проложенные провода, по которым передаётся двоичная информация. При этом по каждому проводу передаётся отдельный двоичный разряд. Информация может передаваться в одном направлении, как, например, для шины адреса или шины управления, или в различных направлениях (для шины данных). По шине данных информация передаётся либо к процессору, либо от процессора в зависимости от операции записи или чтения, которую в данный момент осуществляет процессор.

В любом случае все сигналы, необходимые для работы системной шины, формируются микросхемой процессора, как это рассматривалось при изучении блока обработки данных. Иногда для увеличения скорости обработки информации функции управления системной шины берёт на себя отдельная микросхема (например, контроллер прямого доступа к памяти или сопроцессор). Арбитраж доступа к системной шине при этом осуществляет контроллер системной шины (в простейшем случае достаточно сигнала занятости шины).

В некоторых случаях в понятие шина дополнительно включают требования по уровням напряжения, которыми представляются нули и единицы, передаваемые по её проводам. В состав требований могут быть включены длительности фронтов передаваемых сигналов, типы используемых разъёмов и их распайка, последовательность передаваемых сигналов и скорость их передачи.

При подключении различных устройств к системной шине возникает вопрос – как различать эти устройства между собой? Единственный способ сделать это использовать индивидуальный адрес для каждого устройства, подключенного к системной шине микропроцессора. Так как адресация производится к каждой ячейке устройства индивидуально, то возникает понятие адресного пространства, занимаемого каждым устройством и адресного пространства микропроцессорного устройства в целом.

Адресное пространство микропроцессорного устройства.

Адресное пространство микропроцессорного устройства изображается графически прямоугольником, одна из сторон которого представляет разрядность адресуемой ячейки этого микропроцессора, а другая сторона – весь диапазон доступных адресов для этого же микропроцессора. Обычно в качестве минимально адресуемой ячейки памяти выбирается восьмиразрядная ячейка памяти (байт). Диапазон доступных адресов микропроцессора определяется разрядностью шины адреса системной шины. При этом минимальный номер ячейки памяти (адрес) будет равен 0, а максимальный определяется из формулы

.

Для шестнадцатиразрядной шины это будет число 65535 (64K). Адресное пространство этой шины и распределение памяти микропроцессорной системы, изображённой на рис. 6.1, приведено на рис. 6.2, а распределение памяти микропроцессорной системы, изображённой на рис. 6.1, приведено на рис. 6.3.

Микропроцессоры после включения питания и выполнения процедуры сброса всегда начинают выполнение программы с определённого адреса, чаще всего нулевого.

Однако есть и исключения. Например, процессоры, на основе которых строятся универсальные компьютеры IBM PC или Macintosh стартуют не с нулевого адреса. Программа должна храниться в памяти, которая не стира

Ростех разработал мини-компьютер для телекома и промышленности

Холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех разработал специализированный мини-компьютер на базе отечественного двухъядерного микропроцессора. Новое устройство обладает пониженным энергопотреблением, высокой производительностью и небольшими габаритами. 

Технические характеристики мини-компьютера, разработанного Омским НИИ приборостроения холдинга «Росэлектроника», позволяют использовать его в составе комплексов связи, которые традиционно комплектуются полноразмерными компьютерами. Новый мини-компьютер состоит из вычислительного модуля и внешнего источника электропитания. Вычислительный модуль имеет малые габариты – 20 на 17 см, толщина – 4,5 см. При этом новинка имеет объем оперативной памяти 2 гигабайта, flash-память – 4 гигабайта и твердотельный диск объемом 32 гигабайта. 

«Наш специализированный мини-компьютер имеет широкую сферу применения. В рамках программы импортозамещения устройство позволит заменить зарубежные ЭВМ в продукции предприятий оборонно-промышленного комплекса, например, в автоматизированных рабочих местах операторов в действующих и новых комплексах связи. Также наша разработка может быть востребована в научно-исследовательских институтах и учебных заведениях. В настоящее время идет производство опытных образцов», – рассказал генеральный директор Омского НИИ приборостроения Владимир Березовский. 

Вычислительный модуль мини-компьютера создан на базе специализированной отечественной микропроцессорной системы на кристалле. Наличие в составе микропроцессора DSP-ядер позволяет эффективнее производить обработку сигналов по сравнению с обычными микропроцессорами. 

В устройство также встроен навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS/Galileo. Это позволяет получать и передавать оператору навигационные данные при использовании мини-компьютера в мобильных комплексах связи, например – в транспортных средствах. 

Компьютер поддерживает операционные системы AltLinux, GNU\Linux на базе Buildroot, а также защищенную операционную систему реального времени «Нейтрино», сертифицированную Минобороны РФ.

События, связанные с этим
20 декабря 2019

Ростех разработал мини-компьютер для телекома и промышленности

Подпишитесь на новости

Состав ЦП

Состав ЦП

Состав ЦП

  • Блок управления
    • Генерирует управляющие / временные сигналы
    • Управляет декодированием / выполнением инструкций
  • Арифметико-логический блок (ALU)
    • Используется при выполнении инструкций
    • Математические операции: * / + — и т. Д.
    • Логические операции: и, или и т. Д. Также сдвиг, поворот
  • Регистры
    • Программный счетчик

      Содержит адрес инструкции, которая будет выполняться следующей

    • Регистр инструкций

      Удерживает инструкцию, пока она декодируется / выполняется

    • Указатель стека

      Адрес вершины стека

    • Аккумулятор

      Результат операций ALU

    • Регистры общего назначения

      Удерживать промежуточные результаты или адреса во время выполнения инструкций


Простой ЦП


Еще более простой процессор с анимацией


Анимация цикла выполнения выборки


  • Стек
    • Структура данных Last-In First Out (LIFO)
    • Временное хранилище данных
    • Сохраняет адрес возврата во время подпрограмм
    • Указатель стека указывает текущую вершину стека
    • Обычно растет «вниз» от старшей памяти
  • Флаги состояния

  • Выполнение инструкции

    • CPU выполняет цикл Fetch / Decode / Execute
      • Получить инструкцию из основной памяти
      • Приращение счетчика программы
      • Инструкция по декодированию
      • Получить операнды из памяти
      • Выполнить инструкцию
      • Запись результатов в память
    • Время выборки зависит от
      • Время доступа к основной памяти
      • Активность на системной шине
    • Время декодирования / выполнения зависит от
      • Скорость системных часов (циклов в секунду — МГц)
      • Вид инструкции

    Архитектура фон Неймана

    • ЦП может выполнять только одну инструкцию за раз
    • Инструкция работает только с одним набором операндов одновременно
    • Эта простая конструкция компьютера, известная как архитектура «фон Неймана»
    • CPU Выполняет одну последовательность инструкций, которые работают с одним потоком данных
    • Также известен как машина «одиночная инструкция, единый поток данных» (SISD)
    • Инструкции и данные хранятся в основной памяти (без различия)

    Микропроцессор (& microP): «ЦП на микросхеме»

    • 8-битный микропроцессор (1970-е годы)

      Zilog Z80 • Motorola 6800 • NS 6502

    • 16-битный микропроцессор (начало 1980-х)

      Intel 8086/88, 80286 • Motorola 68000

    • 32-битный микропроцессор (середина 1980-х)
    • Motorola 68030/40 • Intel 80386

    • . ..1990-е: 64-битные машины, например. DEC Alpha
    • Внутренняя архитектура может отличаться от размера шины данных
    • Intel 8088: внутренняя 16-битная, 8-битная шина данных

      Intel 386sx: внутренняя 32-битная, 16-битная шина данных

      Можно собрать компьютер, используя более дешевые внешние компоненты (например, интерфейсы ввода-вывода)


    Отличия процессоров

    • Набор команд: операции, количество / порядок операндов, режимы адресации
    • Регистры: размер (количество бит), сколько, выделенные / универсальные
    • Адресная шина: размер («ширина»)
    • Шина данных: размер
    • Шина управления: функции
    • с прямым порядком байтов / с прямым порядком байтов
    • Допустимые тактовые частоты

    от Криса Хэнда


    [ Индекс ]

    Материалы, используемые для изготовления микропроцессора (ЦП)

    Микропроцессоры являются сердцем любых компьютеров, ноутбуков, мобильных телефонов, серверов, суперкомпьютеров, а также сложных военных и космических систем. Сегодня мы собираемся глубоко проанализировать Какие материалы используются для создания современных микропроцессоров.


    Сначала мы хотим знать, какие электронные компоненты используются для изготовления микропроцессоров. Обычно используются три электронных компонента:

    1. Транзисторы
    2. Резисторы
    3. Конденсаторы
    4. Диоды

    1.Транзистор

    Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами, которое работает, управляя потоком электрического тока.

    Транзистор, обычно сделанный из слоев германия или кремния, требует очень небольшого тока для работы и, таким образом, выделяет очень мало тепла. В зависимости от конфигурации его можно использовать несколькими способами, например, в качестве усилителя, генератора, выпрямителя и / или переключателя.

    Транзисторы используются для создания логических вентилей, эти логические вентили используются для создания триггеров. Вентили используются для создания последовательных схем, а логические вентили и триггеры используются для создания различных строительных блоков микропроцессоров, таких как Арифметико-логический блок (АЛУ) и другие.

    2.Резистор

    Транзистор — это пассивный двухконтактный электронный компонент, который ограничивает прохождение электрического тока в электронной схеме. Существует много различных типов транзисторов, каждый из которых изготовлен из различных материалов в качестве основного материала.

    1. Резисторы из углеродного состава: Углеродная сила, изоляционная керамика, связующие материалы
    2. Карбоновые резисторы: Тонкий слой угля, изолирующий стержень
    3. Толстопленочный резистор: Проводящая керамика, смесь стекла
    4. Металлопленочный резистор: Металлический сплав (обычно хромоникелевый сплав)
    5. Резистор с проволочной обмоткой: Никель-хромовый сплав, керамическая бобина.

    3.Конденсатор

    Конденсатор — это пассивный электронный компонент, который накапливает энергию в виде электронных полей за короткий период времени и высвобождает энергию, когда это необходимо.

    Обычно конденсаторы изготавливаются из алюминия, тантала, серебра, латуни (в конденсаторах с переменным воздухом), жидкой ртути и углеродных нанотрубок.

    4. диод (светодиод)

    Диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, называемыми анодом и катодом.Он позволяет току течь только в одном направлении и блокирует ток, который течет в другом направлении. Обычно он используется для определения того, течет ток или нет.

    Для изготовления диодов разного цвета используются разные материалы, каждый из которых имеет свой цвет. Обычно используются материалы

    .
    1. Арсенид галлия ( GaAs)
    2. Фосфид галлия (GaP)
    3. Фосфид арсенида галлия (GaAsP)
    4. Алюминий-арсенид галлия (AlGaAs)
    Теперь мы знаем, какие электронные компоненты используются в микропроцессорах.Затем мы узнаем, что происходит в микропроцессорах, когда мы имеем дело с компьютерами, мобильными телефонами и так далее.

    Что происходит внутри микропроцессора?

    Микропроцессор выполняет три основных шага.

    Шаг 1. Сначала он загружает инструкции из памяти компьютера,

    .

    Шаг 2: Во-вторых, чтобы определить, что означают инструкции, с помощью схемы декодирования,

    Шаг 3: В-третьих, он выполняет инструкции и сообщает программному и аппаратному обеспечению, что делать.

    Материалы:

    Теперь мы начинаем, какие другие материалы используются для изготовления микропроцессоров вместе с этими электронными компонентами. Для изготовления микропроцессоров используются три материала:

    a) Кремний
    b) Медь
    c) Пластик

    A) Кремний:
    Кремний — это один из полупроводниковых материалов. Он доступен в некоторых частях Земли и используется для изготовления многих электронных компонентов, таких как транзисторы, диоды и т. Д.
    Иногда также используется германий , потому что это тоже полупроводниковый материал. Интегральные схемы (ИС) и микрочипы состоят из этого кремния. Поскольку он может выдерживать более высокие температуры. Кремний получают из песка. В песке более высокий процент диоксида кремния (SiO2).

    B) Медь:
    Это хороший проводник, он используется для изготовления материнских плат и связанных с ними проводов. Печатные платы (PCB) также используют эту медь для идеального проведения электричества.

    C) Пластик:
    Пластмассы в основном используются для изоляции проводов и автобусов. В марте 2011 первый в мире Пластиковый микропроцессор состоял из 4000 пластиков или органических и транзисторов в Европе. заменяет силиконы в производстве микропроцессоров.

    ФАКТЫ

    ОЗУ находится внутри компьютера в нужном месте, без ОЗУ процессор не будет работать.Таким образом, скорость процессора зависит от оперативной памяти. Объем оперативной памяти, превышающий скорость процессора, также велик.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Огромный объем оперативной памяти не может увеличить скорость процессора (т.е. конкретный процессор может только увеличить частоту в герцах).

    Мы почти закончили, но прежде чем мы закончим его полностью, мы должны знать одну важную вещь: сколько транзисторов используется в микропроцессорах.

    Транзисторы — самый важный компонент микропроцессоров.Современные микропроцессоры содержат миллиарды транзисторов. В следующей таблице приведены некоторые случайные процессоры и их количество транзисторов.

    Количество транзисторов:

    Сейчас немного подумаешь, Сколько производителей процессоров в мире?

    Вот список микропроцессоров в мире, которые используются в нашей повседневной жизни,

    Список микропроцессоров [Источник: Википедия]

    1. Альтера
    2. AMD (усовершенствованное микроустройство)
    3. Аналоговые устройства
    4. Аполлон
    5. ARM (усовершенствованные машины RISC)
    6. Атмель
    7. Данные Gereral
    8. Корпорация цифрового оборудования
    9. Эльбрус
    10. Ensilica
    11. Фэирчайлд Полупроводник
    12. Freescale Semiconductor (Motorola)
    13. Hewlett — Packard
    14. Hitachi
    15. Inmos
    16. IBM (Машина для международного бизнеса)
    17. Intel (Интегрированная электроника)
    18. Интерфил
    19. Решетка полупроводников
    20. Технологии MIPS
    21. МВС Технологии
    22. National Semiconductor
    23. NEC (Nippon Denk, Kabulhki Gaisha)
    24. NVIDIA
    25. NXP (Philips Semiconductors)
    26. открытых ядер
    27. Корпорация Oracle (Sun Microsystem)
    28. Мощность
    29. Мощность -AS
    30. RCA
    31. Renesas Electronics
    32. ШэньВэй
    33. Tenal Instruments
    34. ЧЕРЕЗ
    35. Западный дизайн-центр
    36. Western Digital
    37. Вестерн Электрик
    38. Xilinx
    39. ЗМОС
    40. Зилог

    Сегодняшняя цитата:

    «Тот, кто никогда не совершал ошибок, никогда не пробовал ничего нового»

    — Альберт Эйнштейн

    Микропроцессор

    — обзор | Темы ScienceDirect

    5.

    7 Управление процессом

    Системы управления на основе микропроцессоров обычно состоят из программируемого логического контроллера (ПЛК), а также датчиков и сигналов тревоги. ПЛК контролирует параметры и устройства, которые автоматизированы. ПЛК запрограммирован по релейной логике и обеспечивает пошаговое логическое управление. ПЛК надежны и недороги и предлагают множество вариантов взаимодействия с технологическим оборудованием. Такая гибкость позволяет ПЛК управлять всеми процессами на предприятии, а также передавать данные во внешние системы через аналоговые сигналы или последовательные данные.Однако сам ПЛК не соответствует требованиям, требующим большого объема памяти, таким как регистрация данных или сложные функции интерфейса оператора.

    Система интерфейса оператора (OIS) используется для индикации и записи данных, собранных ПЛК. OIS может быть специализированной машиной со встроенным дисплеем или персональным компьютером (ПК) с прикладным программным обеспечением OIS и интерфейсной картой ПЛК. Система на базе ПК предлагает большую гибкость и емкость хранения, но, как правило, дороже. Система ПЛК может обеспечивать функциональность ПИД, но без системы интерфейса, которая позволяет оператору напрямую регулировать параметры.Однако ПЛК может быть подключен через цифровой канал связи к компьютеру OIS. Компьютер может быть запрограммирован с графическим оборудованием / экранами процесса, чтобы оператор мог просматривать систему с основного места и регулировать уставки сигналов тревоги. Такое расположение способно охватить все растение. Однако оператор и установка полностью зависят от работающего ПЛК и компьютера OIS. Оператор должен запускать и останавливать каждое оборудование с панели управления. После запуска система работает автоматически.Системы автоматически включаются и выключаются ПЛК на основании сигналов обратной связи процесса — если в системе не возникает неисправности, которая требует ручного вмешательства для устранения неисправности и перезапуска оборудования.

    Большинство промышленных датчиков, включая датчики температуры, давления и расхода, выдают аналоговый выходной сигнал в виде сигнала напряжения или тока. Например, датчик температуры может генерировать 1 В при 10 ° C и 5 В при 50 ° C. Аналоговые сигналы в токовой форме (4–20 мА) особенно распространены, поскольку они более нечувствительны к шумам и могут удобно служить источником питания для приборов с низким потреблением энергии.Еще одно преимущество состоит в том, что использование 4 мА для представления нуля для всего, что измеряется, позволяет системе отличать неисправный прибор от прибора, который просто показывает ноль.

    Аналоговый сигнал не может использоваться непосредственно ПЛК; поэтому он преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового (A / D) преобразователя. Точность аналого-цифрового преобразователя зависит от количества бит (единица двоичной информации), которое он отправляет в компьютер. 10-битный преобразователь будет работать в диапазоне 0–1 024 и, следовательно, может разделить напряжение аналогового сигнала на 1024 шага. Это соответствует точности 1/1024, что приблизительно равно 0.1%. Многие аналого-цифровые преобразователи имеют 12-битное разрешение, что соответствует точности 0,02%. ПЛК генерирует аналоговые выходные сигналы для управления процессом, например положением клапана или скоростью двигателя, аналогичным образом, используя цифро-аналоговое преобразование. Большинство систем ПЛК также разделяют выходной сигнал на 12 бит.

    Более сложные инструменты многих различных типов предоставляют данные в виде последовательной строки. В таких случаях аналого-цифровое преобразование не требуется, но ПЛК должен быть запрограммирован на прием формата последовательных данных.Этот метод может предоставить гораздо больше данных, чем просто одно значение процесса, и устраняет внутреннюю неточность цифро-аналоговых цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Адресные инструменты используют широко распространенные протоколы. Эти устройства обладают преимуществами передачи многопараметрических данных последовательных приборов, но обеспечивают простоту подключения и использования аналоговых приборов. Во многих ситуациях устройство, которое переключается только между двумя состояниями, может быть адекватным для управления процессом. В таких случаях более рентабельно использовать цифровой датчик, который переключается из одного состояния в другое в зависимости от изменения процесса, например, когда давление нагнетания насоса превышает заданное значение, реле давления может изменить свое состояние на замкните цепь и уведомите ПЛК.Датчик с двумя состояниями может также обеспечить поддержку аналогового прибора в критическом процессе.

    Все приборы и системы управления должны обеспечивать возможность реализации блокировок управления технологическим процессом, сигналов тревоги и алгоритмов для предотвращения возникновения опасного сбоя и безопасного отключения технологического оборудования, если оно все же произойдет. Аварийные сигналы позволяют оператору знать, когда процесс достаточно далеко отклоняется от нормальных условий, и требуются немедленные действия для предотвращения нарушений безопасности или качества. Следует избегать тенденции к чрезмерной тревоге системы.Отдельные сигнальные лампы или панели сигнализации обычно используются для индикации определенных системных неисправностей, которые также могут отображаться в системе OIS. Последнее дает оператору возможность видеть время возникновения и связывать каждый сигнал тревоги с другими условиями в системе для устранения неисправностей. Общесистемные аварийные состояния обозначаются световым сигналом и звуковым сигналом. Аварийные сигналы и графические индикаторы обычно управляются ПЛК.

    Исследование мира микропроцессоров

    Intel Inside: исследование мира микропроцессоров

    Эта страница была оптимизирован для просмотра в веб-браузере Mozilla Firefox

    An Исследование мира микропроцессоров

    Алексей Писарский, Институт Оптика, Университет Рочестера,

    Введение:
    Полупроводники и микропроцессоры необходимы для современной техники; их отсутствие остановило бы все аспекты современной жизни.Достижения и улучшения в полупроводниковой промышленности способствовали технологической революции 1990-е гг. Уменьшение стоимости и габаритов транзисторов позволило каждое увеличивающееся количество транзисторов, помещаемых на кремниевый чип, тем самым позволяя более быстрые процессоры.
    Возможность разместить больше транзисторов на кремниевой пластине приблизительно следует Закон Мура, названный в честь Гордона Мура, соучредителя Intel Корпорация.Закон Мура гласит, что количество транзисторов на силиконовый чип удваивается каждые 18-24 месяца.

    Эскиз Мура оригинальный прогноз от 1965 года, показывающий увеличение транзистора емкость на чип. Изображение любезно предоставлено Intel Corp.

    Полупроводниковая промышленность примерно следует этому закону с момента его создания в 1965 году. В 2001 году Intel опубликовала статья, в которой используются методы электронной микроскопии для проверки и прогнозирования будущее закона Мура. По оценкам Intel, закон Мура будет действовать и для другого За 10-15 лет до того, как физические ограничения начнут замедлять прогресс.

    Целью данного исследования было изучать полупроводники как в световой микроскопии, так и в сканирующей электронной микроскопии (SEM) для проверки закона Мура. Изучая два последовательных поколения полупроводников, следует отметить значительные изменения в транзисторной плотность и размер проволоки.

    Образцы:

    Образец 1 — Процессор Intel 486 DX 1989 года выпуска. Это был четвертый процессор. поколения процессоров Intel и внесены значительные улучшения в предыдущие 386 процессор. Он имел тактовую частоту 33 МГц и содержал 1 200 000 транзисторов.

    Образец 2 — Процессоры Intel Pentium (оригинал), 1992 года выпуска. Этот процессор представлял пятое поколение процессоров Intel и был первым, кто реализовал Суперскалярная архитектура, позволяющая выполнять несколько инструкций за такт.Pentium имел тактовую частоту 66 МГц и содержал 3 100 000 или вдвое больше, чем у его предшественника 486 DX.

    Изображение процессора Intel 486 DX. Изображение любезно предоставлено корпорацией Intel.

    Изображение процессора Intel Pentium.Изображение любезно предоставлено корпорацией Intel.

    Техники:

    Дифференциальные помехи Контрастная микроскопия (ДИК) — применений интерферометрия сдвига луча для значительного увеличения контрастности изображения. Это используется как часть общей системы световой микроскопии и способна производить блестящие цветные высококонтрастные изображения.

    Улучшение изображения — Использование Adobe Photoshop, различные изображения были раскрашены, увеличены или улучшены контрастности и яркости, чтобы быть более эстетичным.

    Сканирующий электронный микроскоп (SEM) — Большинство собранных изображения были получены с помощью растрового электронного микроскопа. SEM может предоставить намного большее увеличение, чем у традиционного светового микроскопа. Изображения были собраны с помощью детектора обратно рассеянных электронов, детектор вторичных электронов или их комбинация.

    Рентгеновская спектрометрия- Использование системы EDAX, которая является детектором рентгеновского излучения, прикрепленным к SEM, можно определить элементарный состав образца, а также сопоставить расположение этих элементов в образец.

    Результаты:

    Размер провода:

    Невозможно проверить напрямую Закон Мура, потому что транзисторы были расположены на нижнем слое чип. Однако измерения проводились на стороне проводов, используемых для соединить слои и транзисторы. Размер провода должен быть хорошим показателем размер транзистора, так как транзисторы уменьшаются в размерах, поэтому провода должны используется для их соединения.Выяснилось, что размер проводов на 486 DX составляет от 3,0 мкм до 3,5 мкм. Средний размер Pentium составлял от 1 мкм до 1,5 мкм, или примерно вдвое меньше, чем у 486 DX.

    (а)

    (б)

    Изображения, показывающие примеры ширины линии измерения. Изображение (а) показывает серию измерений на процессоре 486 DX. Средняя ширина линии составила 3,28 мкм. Изображение (b) иллюстрирует измерения взяты на процессоре Pentium со средней шириной линии 1,5 мкм.

    Элементный состав:

    Используя энергодисперсионную Рентгеновской спектрометрией было определено, что протравленные на чипе провода были состоит в основном из алюминия. Базовыми слоями оказался кремний с следовые количества титана и кислорода.Эти результаты согласуются с данными с веб-сайта Intel, посвященного производству микропроцессоров.

    Спектрограф процессора Pentium, показывающий пики на алюминии, Линии кремния, титана и кислорода.

    Intel 486 DX

    Изображение процессора 486 DX очень хорошо как под световым микроскопом, так и под SEM. Образец был напылен с покрытием, чтобы уменьшить заряд, что было постоянной проблемой на этом образец.

    Три изображения ДИК, показывающие комплекс и красивые схемные узоры, выложенные на микросхеме.

    Вторичное электронное изображение проводов. Это изображение имеет был улучшен с помощью Adobe Photoshop.

    Изображение смешанного сигнала, объединяющее обратно рассеянное и вторичное электронные сигналы.

    20 000 раз крупным планом межсоединительных отверстий. Эти области соединить провода от разных слоев процессора.

    Интересная проволочная конструкция в форме пирамиды. Посмотри пожалуйста часть рентгеновского картирования для большего увеличения и картирования изображения.

    Pentium

    Чип Pentium было труднее отобразить, потому что сверху был слой полиимида.Это защитное покрытие, действующее как изолятор и был достаточно толстым, чтобы электронный луч не мог проникнуть Это. Слой полиимида удалялся воздействием на пучок кислородной плазмы. Это удалило слой, не повредив находящуюся под ним схему. Однако это было оставляют поверхностные загрязнения.

    Изображение DIC, показывающее банки межсоединений.

    Изображение DIC, показывающее большое количество проводов.

    Изображение световой микроскопии, показывающее электрические схемы вблизи край фишки.

    Изображение показывает провода, заканчивающиеся межкомпонентными соединениями. Это было первое полученное мной высококачественное изображение процессора Pentium и его один из моих любимых!

    Раскрашенное улучшенное изображение проводов, расположенных рядом с разъемы на микропроцессоре.

    Изображение, демонстрирующее мельчайшие детали и точность, с которыми эти провода производятся. Провода соответствуют форме слоя ниже их.

    Три провода, расположенные близко друг к другу. Это выглядит как нога!

    Pentium Edge

    Была сделана попытка отобразить край кремниевого кристалла. Это оказалось трудным по ряду причин. Сначала было сложно сломать чип таким образом, чтобы кромка оставалась совершенно неповрежденной. Во-вторых, потому что из-за большого размера образца и экстремального угла наклона (~ 90 градусов) необходимо соблюдать осторожность необходимо выполнять так, чтобы он ни во что не попал (например, в детекторы или линзы). При этом было получено несколько изображений, показывающих разные слои кремний.

    Призрачное изображение края Pentium чип.Приведенные ниже изображения крупным планом были сняты у края угла.

    Хорошо видны разные слои. Микропроцессоры может иметь 20 или более слоев схемы, соединяющей миллионы транзисторов.

    Крупный план слоев. Была чрезмерная поверхность загрязнения по краям.

    Рентгеновское картирование

    (а)

    (б)

    (в)

    (г)

    Рентген карта, показывающая три уровня золота ведет к фишке. Изображение (а) показано вторичное электронное изображение образца. Изображение (b), показывающее расположение алюминия в образце. Изображение (c) показывает расположение из золота. Изображение (d) показывает расположение кислорода. Обратите внимание, что провода идут терминалы полностью состоят из золота. Провода видны четко на изображении (c), но кажутся черными на изображениях (b) и (d), поскольку они содержат ни алюминий, ни кислород.

    (а)

    (б)

    (в)

    Изображение проводов на процессоре 486 DX.Изображение (а) — вторичное электронное изображение интересующей области. Изображение (b) отображает расположение алюминия, а изображение (c) отображает расположение кремний. Эти изображения ясно показывают, что провода действительно состоят из алюминия.

    Кремниевый граффити

    Инженеры, разрабатывающие микропроцессоры, печально известны вставляя изображения, фразы или даже свои инициалы в макет схема.Большая площадь чипа в сочетании с чрезвычайно малым Масштаб конструкции делает поиск кремниевых граффити чрезвычайно трудным. Тем не мение, Мне посчастливилось тоже найти примеры как на 486 DX, так и на процессорах Pentium.

    486 DX

    Изображение DIC с инициалами дизайнеров в правом нижнем углу угол.

    Изображение SEM с инициалами дизайнеров.Это изображение был взят до нанесения покрытия на образец и поэтому сильно пострадал от последствий зарядки. Я снова попытался найти эту функцию после образец был покрыт, но мне это не удалось. Размер букв 75,1 мкм. от верхней части буквы «М» до нижней части буквы «J».

    Pentium

    DIC-изображение логотипа Intel и модели чипа.Процессор Pentium был разработан в 1992 году, но не выпущен для публики до марта 1993 года, поэтому две даты на чипе.

    Повторное использование IP-адресов на основе метамоделирования для интеграции SoC и проектирования микропроцессоров

    Этот передовой ресурс предлагает вам глубокое понимание подходов к метамоделированию для повторного использования интеллектуальной собственности (IP) в форме повторно используемых компонентов проектирования или проверки. В книгах рассматриваются существенные вопросы, связанные с быстрой и эффективной интеграцией многократно используемых компонентов дизайна в систему на кристалле (SoC) для ускорения цикла разработки. Более того, в нем рассматриваются ключевые факторы, связанные с использованием повторно используемых IP-адресов проверки для стратегии однократной записи, многократного использования — еще один эффективный подход, позволяющий ускорить цикл разработки продукта.

    Предисловие; Благодарности; Введение — Постоянные усилия по повторному использованию интеллектуальной собственности.Текущие усилия по проверке повторного использования IP. Существенные проблемы с повторным использованием IP. Подход метамоделирования к повторному использованию. Постановка задачи. Вклад в исследования. Разработанные инструменты и методы. ; Предпосылки — Метамоделирование. Структура композиции компонентов. Размышление и самоанализ (R-I). SystemC. Валидация на основе модели. Генерация тестов. Генерация тестов, ориентированных на покрытие; Связанные работы — Структура составления компонентов. Среды проектирования программного обеспечения на основе компонентов. Стандарты IP-интерфейса. Существующие инструменты для структурного отражения.Языки описания архитектуры. Генерация тестов. ; Метамодель для композиции компонентов — язык CC, метамодель и модель. CC Анализ и перевод. Тематические исследования. Опыт проектирования и резюме. ; Отражение и выбор IP — метаданные для составления IP. Метаданные в спецификации IP SystemC. Инструменты и методология. Выбор IP. Пример из практики. Резюме. ; Проблемы ввода в составе IP — определения типов MCF. Разрешение типа в MCF. Сравнительное исследование. Пример из практики. Резюме. ; Состав ИП — ингредиенты MCF.Обработка универсальных IP-адресов. Схема взаимодействия. Пример из практики. Резюме. ; Генерация чекеров для проверки IP — усовершенствованный процесс проектирования. Расширенная структура моделирования. Консоль взаимодействия. Вывод.; Метамодель микропроцессоров — Среда моделирования и проверки (MMV). Генерация симулятора. Генерация тестов. Пример: моделирование Vespa в MMV. Резюме. ; Создание тестов, ориентированных на дефекты проектирования — Мотивация. Моделирование и генерация тестов. Ограничения покрытия. Полученные результаты. Резюме. ; Валидация на уровне системы на основе моделей — Методология создания тестов.Проверка SystemC. Пример из практики. Резюме. ; Заключение и дальнейшая работа — Резюме. Будущая работа. ; Об авторах. Индекс ;

    • Дипак А. Матайкутти Дипак Абрахам Матайкутти работает в лаборатории исследования микроархитектуры корпорации Intel. Он имеет M.S. и к.т.н. по вычислительной технике в Политехническом институте Вирджинии и Государственном университете.
    • Сандип Шукла Сандип Шукла — адъюнкт-профессор Политехнического института Вирджинии и государственного университета.Он имеет M.S. и к.т.н. по информатике в Государственном университете Нью-Йорка в Олбани.

    [Принцип микрокомпьютера] Базовый состав процессора микропроцессора 8086


    8086 имеет 14 16-битных регистров.

    Разделено по функциям:

    • 8 общих регистров (AX, BX, CX, DX; SI, DI, SP, BP)
    • 4-х сегментные регистры
    • 2 регистра управления

    Общие регистры (8)

    Общие регистры можно разделить на две категории: Регистр данных (AX, BX, CX, DX) и Адресный указатель / индексный регистр (SI 、 DI 、 SP 、 BP 、))

    Регистр данных

    • аккумулятор AX (аккумулятор): наиболее часто используемый регистр.Операции умножения и деления можно выполнять только в AX.
    • Базовый регистр BX (Базовый регистр): Хотя это регистр данных, он часто используется как регистр адреса.
    • Счетный регистр CX (Счетный регистр): часто используется как счетный регистр для циклов. Например, в операторах цикла содержимым CX по умолчанию является количество циклов.
    • Регистр данных DX (Регистр данных): используется для регистрации данных, но в инструкции ввода / вывода In, DX используется для указания адреса порта.

    Четыре 16-битных регистра данных можно разделить на восемь 8-битных регистров в соответствии с байтовым уровнем.

    AX → AH, AL ; BX → BH, BL ; CX → CH, CL ; DX → DH, DL

    Адресный указатель / индексный регистр

    • Индексный регистр SI (исходный индекс): в инструкции строковой операции SI предоставляет адрес смещения операнда исходного сегмента , в других инструкциях используется как адресный регистр.
    • Индексный регистр DI (Индекс назначения): В инструкции строковой операции DI предоставляет адрес внутрисегментного смещения операнда назначения , в других инструкциях используется как адресный регистр.
    • Указатель стека SP (указатель стека): используется для сохранения адреса смещения сегмента стека.
    • Базовый указатель BP (Базовый указатель): BP может указывать адрес смещения внутри сегмента, но когда BP используется в качестве регистра адреса, адрес сегмента по умолчанию обычно SS.

    Физический адрес = адрес сегмента × 10H + адрес смещения

    Сегментные регистры (4)

    • Регистр сегмента кода CS (сегмент кода): используется для хранения Текущая программа выполнения ‘S-сегментный адрес, IP Указатель инструкции.
    • Регистр сегмента данных DS (сегмент данных): используется для хранения Текущий сегмент данных Адрес сегмента.
    • Регистр дополнительного сегмента ES (Дополнительный сегмент): для хранения Текущий сегмент дополнительных данных Адрес сегмента.
    • Регистр сегмента стека SS (сегмент стека): используется для хранения Текущий сегмент стека Адрес сегмента.

    Регистр управления (2)

    • Указатель команд IP (указатель команд): также называется программным счетчиком PC (Программный счетчик), используется для сохранения адреса смещения следующего сегмента, который должен быть выполнен.

    • Слово состояния микропроцессора PSW (слово состояния процессора): 16-разрядный регистр, всего установлено 9 битов флага, из которых 6 битов флага (CF, PF, AF, ZF, SF, OF) используются для отражения статус результата предыдущей операции ALU. 3 Биты флагов (DF, IF, TF) используются для управления работой ЦП.

      15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
      ИЗ DF IF TF SF ZF AF ПФ CF

      Флаговый бит, отражающий результат предыдущей операции ALU

      1. Флаг переноса CF (Флаг переноса): во время сложения и вычитания старший бит (D7 или D15) имеет бит переноса (заимствования) 1
      2. Знак четности PF (флаг четности) : Младшие 8 бит 1, если количество «1» в нем четное
      3. Вспомогательный флаг переноса AF (Вспомогательный флаг переноса): во время сложения и вычитания бит D3 имеет бит переноса (заимствования) 1
      4. Нулевая метка ZF (Нулевой флаг): 1, когда результат операции равен 0
      5. Знак символа SF (Флаг знака): значение старшего бита (D7 или D15)
      6. Флаг переполнения OF (Флаг переполнения): 1, когда подписанное число переполняется

      Флаг переноса CF Указывает, находится ли результат операции с беззнаковым числом вне допустимого диапазона, а результат операции остается правильным.

      Флаг переполнения OF Указывает, находится ли результат операции числа со знаком вне допустимого диапазона, а результат операции уже неверен.

      Простой способ определения переполнения

      Только когда добавляются два одинаковых знаковых числа (положительное число + положительное число, отрицательное число + отрицательное число) или вычитаются разные знаковые числа, а знак результата операции противоположен исходному знак данных, происходит переполнение.

      В других случаях переполнения не произойдет.

      Другими словами, OF может оцениваться по старшему биту операнда и номеру результата.

      Флаг управления ЦП

      • Знак направления DF (указатель направления) :

        В строковых операциях, когда DF = 0 , содержимое SI и DI автоматически увеличивается; DF = 1 , DI и DI автоматически уменьшаются.

      • Флаг разрешения прерывания IF (флаг разрешения прерывания) :

        IF = 1 : CPU может ответить на запрос прерывания

        IF = 0 : CPU не может ответить на прерывание

      • Знак прерывания TF (флаг прерывания) :

        TF = 1 : ЦП находится в пошаговом режиме выполнения, то есть внутреннее прерывание типа 1 автоматически выполняется каждый раз при выполнении инструкции, в основном используется в отладка в.

      Метод вычисления физического адреса



      Физический адрес = адрес сегмента + адрес смещения = содержимое регистра сегмента × 16 + адрес смещения

      Физический адрес команды выборки = (CS) × 16 + (IP)

      Физический адрес операции стека = (SS) × 16 + (SP) / (BP выражение)
      Физический адрес операнда памяти = (DS) / (ES) × 16 + адрес смещения

    Стратегическое исследование нарушений, дезинтеграции и модульности в микропроцессорной промышленности

    Аннотация

    История показала, и многие исследования в области менеджмента указывали на то, что структура отраслей не статична.В некоторых случаях резкие сдвиги в отраслевой структуре привели к взрывному росту создания стоимости, появлению на рынке новых фирм и резким изменениям в возможностях фирм в данной отрасли по захвату стоимости. Возможно, наиболее часто упоминаемым примером этого явления является распад индустрии персональных компьютеров в горизонтально организованный кластер из сотен фирм, а также превращение Intel и Microsoft в доминирующие центры создания стоимости в этой отрасли. Большой и постоянно растущий объем исследований изучает структуру отраслей.То есть состав и структура продуктов, создаваемых отраслевыми фирмами, структура процессов проектирования, которые создают эти продукты, и рынки, на которых компоненты и услуги по проектированию предлагаются отрасли. Большой интерес в исследованиях в этой области вызывают концепции модульности и структуры цепочки создания стоимости. Некоторые утверждают, что степень модульности, присущая как продуктам отрасли, так и процессам проектирования, которые их производят, оказывает глубокое влияние на структуру отрасли.Они утверждают, что модульность влияет на структуру цепочек создания стоимости проектирования и производства в отрасли, на рынки, на которых предоставляются компоненты и услуги проектирования, на фирмы, которые участвуют в этих рынках, и на способность этих фирм создавать и получать ценность. Этот тезис, мотивированный ярким примером самой индустрии ПК и растущим объемом исследований, изучает возможные сдвиги в структуре отрасли в области микропроцессоров или, в более общем плане, очень крупных интегральных схем (VLSIC) для вычислений. Дизайн микропроцессоров высокого класса, как и дизайн ПК в начале 80-х, в настоящее время вертикально интегрирован в рамках нескольких доминирующих фирм. Но работает фундаментальная тенденция: скорость, с которой становятся доступными транзисторы, превышает скорость, с которой конструкторы и процессы проектирования существующих фирм могут их использовать. Эта ситуация создает давление на границы проектирования и производства, что может привести к сдвигам в границах цепочки создания стоимости, которые ранее не рассматривались отраслью.Будет ли распадаться сама микропроцессорная промышленность? Если эти сдвиги проявятся, они могут, следовательно, повлиять на способность новых и действующих фирм к получению стоимости, повышая прибыльность одних фирм за счет других. Этот тезис представляет собой обзор и резюмирует существующие исследования взаимосвязи между модульностью и отраслевой структурой и применяет их к области вычислений VLSIC. В нем анализируется отрасль микропроцессоров с использованием механизмов, предложенных в ходе исследования, и предлагаются сценарии того, как отраслевая структура может развиваться в ближайшем будущем. Он изучает и предлагает, как фирмы могут повлиять на эту эволюцию. Это приводит к рекомендациям для фирм, работающих в настоящее время в отрасли, и для фирм, рассматривающих возможность выхода на рынок.

    Описание
    Диссертация (S.M.M.O.T.) — Массачусетский технологический институт, Школа менеджмента Sloan, Программа управления технологиями, 2000.

    Включает библиографические ссылки (листья 96-99).

    Отдел
    Программа управления технологиями.

    Издатель

    Массачусетский технологический институт

    Ключевые слова

    Программа управления технологиями.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *