Главная
Коллекция "Revolution"
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Микропроцессорные системы
Микропроцессорные системы
Описание микропроцессорных систем (МПС). Общие требования, предъявляемые к микропроцессорам, критерии их классификации. Разработка структурной схемы МПС. Магистрально-модульный принцип построения МПС. Реализация физических шин. Основные режимы работы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.04.2014 |
| Размер файла | 471,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- Анализ технического задания
- 1. Микропоцессорные системы
- 1.1 Описание микропроцессорных систем
- 1.2 Общие требования, предъявляемые к микропроцессорам
- 1.3 Классификация микропроцессоров
- 2. Составление структурной схемы микропроцессора
- 3. Простейшие микропроцессорные системы
- Заключение
- Списки использованной литературы
Введение
ЭВМ получили широкое распространение, начиная с 50-х годов. Прежде это были очень большие и дорогие устройства, используемые лишь в государственных учреждениях и крупных фирмах. Размеры и форма цифровых ЭВМ неузнаваемо изменились в результате разработки новых устройств, называемых микропроцессорами.
В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ - первый микропроцессор Intel-4004, который уже в 1971 году был выпущен в продажу.
15 ноября 1971 г. можно считать началом новой эры в электронике. В этот день компания приступила к поставкам первого в мире микропроцессора Intel 4004.
Это был настоящий прорыв, ибо МП Intel-4004 размером менее 3 см был производительнее гигантской машины ENIAC. Правда, работал он гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновременно), но и стоил первый МП в десятки тысяч раз дешевле.
1 апреля 1972 г. фирма Intel начала поставки первого в отрасли 8-разрядного прибора i8008. Кристалл изготавливался по р-канальной МОП-технологии с проектными нормами 10 мкм и содержал 3500 транзисторов. Процессор работал на частоте 500 кГц при длительности машинного цикла 20 мкс (10 периодов задающего генератора). В отличие от своих предшественников МП имел архитектуру ЭВМ принстонского типа, а в качестве памяти допускал применение комбинации ПЗУ и ОЗУ.
Новое в архитектуре МП - использование многоуровневой системы прерываний по вектору. Такое техническое решение позволило довести общее число источников прерываний до 256 (до появления БИС контроллеров прерываний схема формирования векторов прерываний требовала применения до 10 дополнительных чипов средней интеграции). В i8080 появился механизм прямого доступа в память (ПДП) (как ранее в универсальных ЭВМ IBM System 360 и др.).
ПДП открыл зеленую улицу для применения в микроЭВМ таких сложных устройств, как накопители на магнитных дисках и лентах дисплеи на ЭЛТ, которые и превратили микроЭВМ в полноценную вычислительную систему.
Традицией компании, начиная с первого кристалла, стал выпуск не отдельного чипа ЦП, а семейства БИС, рассчитанных на совместное использование.
Микропроцессоры менялись из поколения в поколения, таким образом существуют 4 вида поколений МПС:
Первое поколение приходится на появление электронно-вакуумной лампы позволило ученым претворить в жизнь идею создания вычислительной машины. Она появилась в 1946 году в США для решения задач и получила название ЭНИАК (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator, в переводе "электронный численный интегратор и калькулятор). От неё начался отсчет пути, по которому пошло развитие ЭВМ.
Второе поколение пришлось на период от конца 50-х до конца 60-х годов. Был изобретён транзистор, который пришёл на смену электронным лампам. Это позволило изменить элементную базу ЭВМ.
Третий период длился с конца 60-х до конца 70-х годов. Появление интегральных схем ознаменовало новый этап в развитии вычислительной техники. Первой ЭВМ, выполненной на интегральных схемах, была IBM-360 фирмы IBM.
Четвертый период оказался самым длинным - от конца 70-х годов по настоящее время. Новые технологии создания интегральных схем позволили разработать ЭВМ четвертого поколения на больших интегральных схемах (БИС), степень интеграции которых составляет десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле.
Анализ технического задания
Объектом исследования курсовой работы я выбрал микропроцессорные системы. Не стоит говорить о влиянии на сегодняшнюю жизнь различных цифровых устройств и компьютеров, основным "мозгом" которых является микропроцессор. Ввиду многоцелевого характера разработки и производства средств вычислительной техники важнейшее значение приобретает проблема дальнейшего повышения эффективности микропроцессоров, определяемой системой структурно-функциональных характеристик.
Первым разделом курсовой работы является описание микропроцессорных систем. Действительно, для того что бы иметь представление о микропроцессорах нужно для начала ознакомится со структурой и принципом работы. Это очень важно для углубленного изучения микропроцессора.
Первым пунктом я выбрал общие требования, предъявляемые к микропроцессорам. Это является очень важным пунктом, т.к. любая система должна соответствовать требованиям, которые предъявляются к ним. Задача состоит в ознакомлений, устранений неподходящих, и развития приемлющих требовании для дальнейшего модернизирования систем.
Вторым пунктом является классификация микропроцессорных систем. Классифицируются микропроцессоры по своему строению и по назначению.
Во втором разделе рассматривается структурная схема микропроцессора. В ней представлена схема которая наглядно дает рассмотреть общее строение микропроцессора, и посредством чего они связаны между собой. Это необходимо для дальнего изучения микропроцессоров.
Далее мы рассматриваем функциональную схему. Она необходима для изучения принципа работы процессора. Функциональная схема базируются на всех предыдущих пунктах, и является ключевым звеном в изучений МПС.
Последний пункт это простейшие МПС. Они дают рассмотреть как строились первые микропроцессоры, которые были "предками" сегодняшних МПС. Они очень важны, так как можно считать их фундаментом, на которые будут строиться микропроцессоры будущего.
1. Микропоцессорные системы
1.1 Описание микропроцессорных систем
Микропроцессор - процессор, выполненный в одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схемах. Микропроцессор, как и любой другой процессор, является устройством, предназначенным для обработки или передачи данных. Иногда не имеет памяти, средств ввода и вывода данных. Эти задачи решаются внешними (по отношению к микропроцессору) интегральными схемами. Все чаще используются 32 - и 64-разрядные микропроцессоры.
Последние позволяют значительно увеличивать адресуемую память и размер файлов, с которыми работают.
Процессор полностью собирается на одном чипе из кремния. Электронные цепи создаются в несколько слоев, состоящих из различных веществ, например, диоксид кремния играет роль изолятора, а поликремний - проводника.
Процессором является определенная функционально полная совокупность устройств, которая регулирует, управляет и контролирует соответствующий рабочий процесс. В ПК таким рабочим процессом является процесс обработки данных, а сама совокупность устройств называется процессором. С развитием микроэлектронной технологии и увеличением степени интеграции элементов размешенный в одной электронной схеме (кристалле-чипе)"процессор" стал далее называться "микропроцессором" (МП). Микропроцессор выполняет следующие основные функции:
чтение и дешифрацию команд из основной памяти;
чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств;
прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств;
обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств;
выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.
В состав микропроцессора входит арифметико-логическое устройство, предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Устройство управления, которое координирует взаимодействие различных частей компьютера. В него входят такие функций, как формирование и подача во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций; формирование адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передача этих адресов в соответствующие блоки компьютера; получение от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.
Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины.
Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.
интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:
внутренний интерфейс микропроцессора;
буферные запоминающие регистры;
схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода - это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору, другое устройство.)
микропроцессор структурная схема шина
К микропроцессору и системной шине наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора. К ним относятся математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.
Математический сопроцессор используется для ускорения выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления тригонометрических функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно с основным микропроцессором, но под управлением последнего. В результате происходит ускорение выполнения операций в десятки раз. Контроллер прямого доступа к памяти освобождает микропроцессор от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие компьютера. Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с микропроцессором значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств, освобождает микропроцессор от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует режим прямого доступа к памяти. Прерывание - это временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной. Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в микропроцессор.
1.2 Общие требования, предъявляемые к микропроцессорам
Основанные критерий оценки МПС:
отношение стоимость/производительность;
надежность и отказоустойчивость;
масштабируемость;
совместимость и мобильность программного обеспечения.
По отношению показателя стоимости к производительности можно выделить два крайних полюса:
категория больших универсальных ЭВМ и суперкомпьютеров, которые стоят очень дорого;
категория ЭВМ массового применения, к которой в первую очередь следует отнести персональные компьютеры, для которых характерной тенденцией является минимизация отношения стоимости к производительности.
Для достижения высокой производительности и надежности больших ЭВМ приходится игнорировать стоимостные характеристики. Между этими двумя крайними полюсами находится класс миникомпьютеров и рабочих станций, для которых характерной тенденцией является поиск компромисса между стоимостью и производительности.
Для сравнения различных МПС между собой используются стандартные методики измерения производительности. Следует отличать производительность микропроцессоров от производительности МПС, хотя производительность МПС существенно зависит от производительности микропроцессоров. Для измерения производительности вычислительных систем применяют тестовые программы. До усложнения архитектуры микропроцессоров основной мерой производительности компьютеров и, в частности, микропроцессоров считалась их тактовая частота. Этот параметр микропроцессоров остается важным показателем их производительности, но уже не является определяющим.
Надежность - это важнейшая характеристика МПС. Понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности МПС является целостность хранимых и обрабатываемых в них данных. Искажение данных может произойти в результате отказов и сбоев. Для повышения надежности необходимо использовать с МПС электронные схемы с малой интенсивностью отказов, соблюдать правильный тепловой режим их работы, а также снижать уровень помех и совершенствовать методы сборки аппаратуры. Под отказоустойчивостью понимают свойство МПС, основанное на избыточном аппаратном и программном обеспечении, которое обеспечивает ей возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения отказов или сбоев. Наиболее распространенный способ введения избыточности аппаратного обеспечения - это параллельные, многопроцессорные и многомашинные МПС.
Масштабируемость означает возможность наращивания таких ресурсов МПС, как числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти. Масштабируемость МПС достигается за счет архитектуры, конструкторских решений, а также средств программного обеспечения. Действительно масштабируемая вычислительная система должна быть сбалансирована по всем параметрам.
Программная совместимость моделей вычислительных систем означает использование такой архитектуры, которая с точки зрения пользователей была бы одинаковой для всех моделей, независимо от года выпуска, цены и производительности. Программная совместимость позволяет сохранить наработанное программное обеспечение пользователя при переходе на новые, более производительные модели.
1.3 Классификация микропроцессоров
Существует следующие виды классификаций микропроцессоров:
по числу больших интегральных схем:
1) однокристальные;
2) многокристальные;
3) многокристальные секционные.
по назначению:
1) универсальные;
2) специализированные.
по виду обрабатываемых сигналов:
1) цифровые;
2) аналоговые.
по характеру временной организации:
1) синхронные;
2) асинхронные.
по организации структуры:
1) одномагистральные;
2) многомагистральные.
по количеству выполняемых программ:
1) однопрограммные;
2) многопрограммные.
По числу больших интегральных схем (БИС) в микропроцессорном комплекте различают микропроцессоры однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные. Однокристальные микропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС или СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются. Однако возможности однокристальных микропроцессоров ограничены аппаратными ресурсами кристалла и корпуса.
Для получения многокристального микропроцессора необходимо провести разбиение его логической структуры на функционально законченные части и реализовать их в виде БИС (СБИС). Функциональная законченность БИС многокристального микропроцессора означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автономно.
Многокристальные секционные БИС МП изготавливают на основе технологии биполярных полупроводниковых приборов. Использование многокристальных микропроцессорных высокоскоростных биполярных БИС, имеющих функциональную законченность при малой физической разрядности обрабатываемых данных и монтируемых в корпус с большим числом выводов, позволяет организовать разветвление связи в процессоре, а также осуществить конвейерные принципы обработки информации для повышения его производительности.
Однокристальные и трехкристальные БИС МП, как правило, изготовляют на основе микроэлектронных технологий униполярных полупроводниковых приборов, а многокристальные секционные БИС МП на основе технологии биполярных полупроводниковых приборов. Использование многокристальных микропроцессорных высокоскоростных биполярных БИС, имеющих функциональную законченность при малой физической разрядности обрабатываемых данных и монтируемых в корпус с большим числом выводов, позволяет организовать разветвление связи в процессоре, а также осуществить конвейерные принципы обработки информации для повышения его производительности.
Универсальные микропроцессоры могут быть применены для решения широкого круга разнообразных задач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемной специфики решаемых задач. Специализация МП, т.е. его проблемная ориентация на ускоренное выполнение определенных функций позволяет резко увеличить эффективную производительность при решении только определенных задач.
Среди специализированных микропроцессоров можно выделить различные микроконтроллеры которые ориентированные на выполнение сложных последовательностей логических операций, математические МП которые предназначенные для повышения производительности при выполнении арифметических операций за счет, например, матричных методов их выполнения, МП для обработки данных в различных областях применений и т.д. С помощью специализированных МП можно эффективно решать новые сложные задачи параллельной обработки данных.
По виду обрабатываемых входных сигналов различают цифровые и аналоговые микропроцессоры. Сами микропроцессоры цифровые устройства, однако могут иметь встроенные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Поэтому входные аналоговые сигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываются и после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход. С архитектурной точки зрения такие микропроцессоры представляют собой аналоговые функциональные преобразователи сигналов и называются аналоговыми микропроцессорами.
Синхронные микропроцессоры - микропроцессоры, в которых начало и конец выполнения операций задаются устройством управления (время выполнения операций в этом случае не зависит от вида выполняемых команд и величин операндов).
Асинхронные микропроцессоры позволяют начало выполнения каждой следующей операции определить по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции. Для более эффективного использования каждого устройства микропроцессорной системы в состав асинхронно работающих устройств вводят электронные цепи, обеспечивающие автономное функционирование устройств.
Закончив работу над какой-либо операцией, устройство вырабатывает сигнал запроса, означающий его готовность к выполнению следующей операции. При этом роль естественного распределителя работ принимает на себя память, которая в соответствии с заранее установленным приоритетом выполняет запросы остальных устройств по обеспечению их командной информацией и данными.
В одномагистральных МПС все устройства имеют одинаковый интерфейс и подключены к единой информационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов.
В многомагистральных МПС устройства группами подключаются к своей информационной магистрали. Это позволяет осуществить одновременную передачу информационных сигналов по нескольким (или всем) магистралям. Такая организация систем усложняет их конструкцию, однако увеличивает производительность.
В однопрограммных микропроцессорах выполняется только одна программа. Переход к выполнению другой программы происходит после завершения текущей программы.
Во много или мультипрограммных микропроцессорах одновременно выполняется несколько (обычно несколько десятков) программ. Организация мультипрограммной работы микропроцессорных управляющих систем позволяет осуществить контроль над состоянием и управлением большим числом источников или приемников информации.
2. Составление структурной схемы микропроцессора
Рассмотрим структурную схему микропроцессорной системы (МПС), приведенную на рисунке 2.1 Функционирование МПС сводится к следующей последовательности действий: получение данных от различных периферийных устройств (с клавиатуры терминала, от дисплеев, из каналов связи, от различного типа внешних запоминающих устройств), обработка данных и выдача результатов обработки на периферийные устройства (ПУ). При этом данные от ПУ, подлежащие обработке, могут поступать и в процессе их обработки.
Рисунок 2.1 - Структурная схема микропроцессорной системы.
Для выполнения этих действий в МПС кроме микропроцессора предусматриваются следующие устройства: - оперативная память (ОП), предназначенная для хранения и выдачи по запросам команд программ, определяющих работу микропроцессора, различных данных (исходных данных, промежуточных и конечных результатов обработки данных в микропроцессоре); контроллеры - устройства, обеспечивающие обмен данными различных ПУ с микропроцессором и ОП.
Микропроцессор выдает на шину адреса номер (адрес) ячейки ОП, в которой хранится очередная команда, и из шины управления в ОП поступают сигналы, обеспечивающие считывание содержимого указываемой шиной адреса ячейки памяти. Оперативная память выдает запрошенную команду на шину данных, откуда она принимается в микропроцессор. Здесь команда расшифровывается. Если данные, действия над которыми предусматривает команда, находятся в регистрах микропроцессора, то микропроцессор приступает к выполнению указанной в команде операции. Если при расшифровке команды выяснится, что участвующие, в операции данные находятся в ОП, то микропроцессор выставляет на шину адреса адрес ячейки, хранящей эти данные; после выдачи данных из ОП микропроцессор принимает их через шину данных, затем выполняется операция над данными. После завершения текущей команды на шину адреса выдается адрес следующей команды, и описанный процесс повторяется.
Обмен данными с ПУ может осуществляться следующим образом. Группа ПУ подключается к шине данных МПС через контроллер обмена (устройства сопряжения), управляющий процессом обмена данными. До начала непосредственного обмена данными с ПУ микропроцессор через шину данных должен выдать в контроллер информацию о режимах, используемых при передаче, направлениях передачи данных (от микропроцессора к ПУ либо, наоборот, от ПУ к микропроцессору), используемых в дальнейшем при обмене данными с каждым из подключенных к контроллеру ПУ. Затем в момент, когда потребуется, например, передать в ОП выдаваемые из ПУ данные, микропроцессор, выполняя команду ввода, подает на контроллер соответствующие управляющие сигналы; данные из ПУ принимаются в регистр контроллера, откуда они затем контроллером выдаются на шину данных. Далее эти данные с шины данных принимаются в микропроцессор, после чего в процессе выполнения соответствующей команды они передаются в ОП.
Аналогично происходит обмен данными в обратном направлении - от ОП к ПУ. По соответствующей команде программы осуществляется прием из ОП в микропроцессор данных, подлежащих передаче, после чего по одной из следующих команд эти данные выдаются на шину данных и через контроллер обмена передаются на УП.
Описанный обмен предполагает, что моменты обмена данными известны заранее уже на этапе программирования, и в программе предусматриваются в определенных местах соответствующие команды, обеспечивающие обмен.
Моменты обмена могут определяться и самим ПУ. Тогда эти моменты программисту оказываются неизвестными, он не может предусмотреть в программе соответствующие команды обмена. В этих случаях ПУ, подавая в микропроцессор определенные сигналы, переводит его в состояние так называемого прерывания. В этом состоянии микропроцессор прекращает выполнение основной программы и переходит к исполнению команд другой хранящейся в ОП программы (прерывающей программы), обеспечивающей обмен данными, требуемый периферийным устройством. После окончания такой прерывающей программы микропроцессор возвращается к выполнению основной программы.
Описанные способы обеспечивают низкую скорость обмена, и применять их целесообразно при обмене данными с низкоскоростными ПУ. При работе с высокоскоростными ПУ (такими, как запоминающие устройства на дисках и др.) используется так называемый режим прямого доступа к памяти (ПДП). В этом режиме микропроцессор отключается от шин адреса и данных, предоставляя их в распоряжение ПУ для непосредственного обмена данными с ОП (без участия микропроцессора). Обмен при этом организуется специальным контроллером ПДП.
3. Простейшие микропроцессорные системы
Магистрально-модульный принцип построения МПС показан на рисунке 3.1 В МПС все связи между отдельными функциональными блоками осуществляются, как правило, шинами. Под шиной подразумевается физическая группа передачи сигналов, обладающих функциональной общностью (по каждой линии передается один двоичный разряд информации).
Рисунок 3.1 - Простейшая микропроцессорная система
Физически шины реализуются в виде параллельных проводящих участков печатной платы или жгутов. Кроме шины данных (ШД), как правило, различают шину адреса (ША) и шину управления (ШУ). Передаваемые по ША адреса формируются в МП. Они необходимы для определения пути передачи данных внутри МПС, в том числе для выбора ячейки памяти, куда необходимо занести или откуда необходимо считать информацию. В определении такта передачи могут принимать участие и управляющие сигналы, подсоединяющие или, наоборот, блокирующие те или иные устройства МПС. В отличие от ША и ШУ шина данных является шиной двунаправленной. Данные по этой шине могут передаваться от микропроцессора к какому-нибудь устройству МПС либо пересылаться в МП от какого-то устройства, доступ к которому обеспечивают сигналы адресной шины. Естественно, что в каждый момент времени данные могут передаваться лишь в одном направлении, определяемом режимом работы
микропроцессора.
К основным режимам работы следует отнести:
запись данных в память машины;
чтение данных из памяти машины;
пересылку данных в устройство ввода/вывода;
чтение данных с устройства ввода/вывода;
выполнение операций с содержимым внутренних регистров микропроцессора.
При реализации последнего режима внешние по отношению к МП шины МПС не используются, т.е. все действия происходят внутри МП. Реализация первых четырех режимов оказывает определяющее влияние на работу шины данных. Работа по реализации любой программы МПС, построенной по типу архитектуры с тремя шинами, состоит в выполнении следующих действий для каждой команды программы:
микропроцессор формирует адрес, по которому хранится код операции команды, переводя в соответствующее состояние шину адреса;
код операции считывается из памяти по сформированному адресу и пересылается в микропроцессор;
микропроцессор дешифрирует (идентифицирует) команду;
микропроцессор настраивается на выполнение одного из перечисленных выше пяти основных режимов где в соответствии с результатами дешифрирования считанного из памяти кода команды.
Перечисленные выше пять режимов являются основными, но не единственно возможными.
Область применения микропроцессорных систем.
Современные микропроцессорные системы являются универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии.
В современном мире трудно найти область техники, где не применялись бы микропроцессоры. Сфера применения микропроцессоров постоянно расширяется.
Практически каждая достаточно сложная техническая система оснащается электронными и микропроцессорными устройствами управления. Трудно назвать технологический процесс, управление которым осуществлялось бы без использования электроники и микропроцессорной техники.
Они применяются при вычислениях, они выполняют функции управления, они используются при обработке звука и изображения.
В зависимости от области применения микропроцессора меняются требования к нему. В сфере промышленного производства микро-ЭВМ могут использоваться в составе информационно-управляющих вычислительных систем (ИУВС).
В системах технического управления объектами и технологическими процессами и в системах организационно-технического управления цехами, предприятиями, отраслями и т.п. В таких системах микро-ЭВМ используются для сбора и обработки данных, выполнения сложных экономических и технических расчетов, планирования, управления и контроля.
В управлении сложными техническими системами микро-ЭВМ чаще всего используются в составе встроенных средств управления и контроля. Замена высокопроизводительной и дорогостоящей ЭВМ, используемой в качестве центрального управляющего органа, сетью микро-ЭВМ повышает надежность, эффективность и гибкость управления сложной технической системой, позволяет организовать управление в реальном времени и снижает стоимость общих затрат на управление.
Применение микро-ЭВМ в машиностроении позволяет перейти от существующих конструкций станков с числовым программным управлением к более совершенным высокопроизводительным робототехническим конвейерным системам и к организации на их основе гибких автоматизированных производств.
Расширению сферы использования ЭВМ (особенно в последние годы) способствовало появление нового класса микро-ЭВМ - персональных ЭВМ (ПЭВМ).
Под ПЭВМ подразумевается микро-ЭВМ, предназначенная для индивидуального пользования (подобно пишущей машинке, телевизору, магнитофону), но со значительно более широкими функциональными возможностями, позволяющими использовать ее для решения самых разнообразных задач - от сложнейших профессиональных расчетов до самых мелких бытовых. Обычно ПЭВМ так и классифицируются: профессиональные и бытовые.
Профессиональные ПЭВМ используются профессионалами-конструкторами, технологами, инженерами, научными работниками, журналистами, редакторами и т.п. Они оказываются полезными при индивидуальной обработке технической, экономической, медицинской и другой информации, в преподавательской деятельности; позволяют обеспечить оперативный доступ к отраслевым, региональным информационным источникам через локальные сети ЭВМ.
Бытовые ПЭВМ могут быть использованы в качестве домашнего информационного центра. С их помощью можно проводить развлекательные и познавательные игры, организовывать учебные курсы (например, по изучению иностранных языков или курсов по школьной программе), обеспечивать доступ к справочной информации: адресам, телефонам, рецептам и т.п.
Микро-ЭВМ, выпускаемые промышленностью, являются слишком сложными, чтобы брать их за образец при попытке самостоятельного построения.
Заключение
В данной курсовой работе я рассмотрел микропроцессорные системы.
Я узнал, когда и кем был построен первый микропроцессор, и какова была его производительность.
Рассмотрел эволюцию микропроцессора, для чего он создавался. Выяснил, что представляет собой микропроцессор, из чего он состоит, и какие функций он выполняет.
Разобрал, какие требования к ним предъявляются и для чего они предназначены. Также не обошел стороной такой пункт как классификация микропроцессоров.
Составил структурную и функциональную схему. В общем плане выполнил все требования курсовой работы. Стоит добавить, что тема открыло для меня много неизвестного в частности, когда был создан первый микропроцессор.
Я считаю данную тему очень интересную и актуальную, так как каждый человек пользуется разнообразными приборами, которые состоят из микроэлементов, в том числе и микропроцессоров. Каждый из нас сталкивается с микроэлектроникой буквально на каждом шагу, и думаю было бы глупо хоть один раз не заглянуть в строение например того же самого компьютера.
По моему мнению, стоит иметь хоть малое представление о микроэлектронных приборах, чтобы не выглядеть некомпетентным специалистом, учитывая, что они входят в многочисленные отрасли производства.
В заключение стоило бы сказать, что за такими малыми микроэлектронными устройствами как микропроцессоры, стоит великое будущее, которые открывают большие возможности и перспективы. Надеемся что они будут применятся во благо человечества и откроют новые пути открытия эволюций микроэлектроники, в том числе схемотехники.
Списки использованной литературы
1. Балашов Е.П., Григорьев В.Л., Петров Г.А. Микро - и миниЭВМ. Л.: Энергоатомиздат, 1984.376 с.
2. Микропроцессоры: В 3-х кн. / Под ред. Преснухина. М.: Высшая школа, 1986. Кн.1.495 с. Кн.2.383 с. Кн.3.351 с.
3. Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения / Пер. с англ. Под ред. Грасевича. М.: Энергоатомиздат, 1987.338 с.
4. Майоров С.А., Кириллов В.В., Приблуда А.А. Введение в микроЭВМ. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1988.303 с.
5. Морисита И. Аппаратные средства микроЭВМ / Пер. с япон. М.: Мир, 1988.279 с.
6. Соучек Б. Микропроцессоры и микроЭВМ / Пер. с англ. Под ред.А.И. Петренко. М.: Сов. радио, 1979.517 с.
7. Гивоне Д., Россер Р. Микропроцессоры и микрокомпьютеры: Вводный курс / Пер. с англ. М.: Мир, 1983.463 с.
9. Нестеров П.В. Микропроцессоры. Архитектура и ее оценка. М.: Высшая школа, 1984.104 с.
10. Уокерли Дж. Архитектура и программирование микроЭВМ: В 2-х кн. / Пер. с англ. М.: Мир, 1984. Кн.1.486 с. Кн.2.359 с.
11. Хосе М. Ангуло. Микропроцессоры: Архитектура, программирование и проектирование систем. Тбилиси: Ганатлеба, 1989.
12. МикроЭВМ / Пер. с англ., Под ред.А. Дирксена. М.: Энергоиздат, 1982.328 с.
13. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1983. Т.2. 590с.
14. Вуд А. Микропроцессоры в вопросах и ответах / Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1985.185 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Схема управляющей системы, магистрально-модульный принцип построения. Требования к аппаратным средствам. Структура и принципы работы шин, параметры, определяющие их архитектуру. Конструктивное исполнение магистралей. Промышленные сети передачи данных.
методичка [1,8 M], добавлен 14.10.2013Принцип работы микропроцессорных систем переработки текстовой и иллюстрационной информации. Изображение схем контроллера клавиатуры и включения аналого-цифрового преобразователя. Представление программы ввода 10-разрядного кода в регистровую пару.
реферат [61,5 K], добавлен 17.11.2010Построение структурной схемы датчиков и разработка микроконтроллерной системы обеспечения безопасности. Описание интерфейса системы, считывание и обработка данных с помощью сканирования отпечатков пальцев. Использование клавиатуры для ввода пароля.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 04.02.2016Признаки открытой магистрально-модульной системы. Основные группы открытых стандартов и протоколов ОММС. Структура и принципы работы шин. Электронные схемы шинного интерфейса. Конструктивное исполнение магистралей. Промышленные сети передачи данных.
презентация [1,8 M], добавлен 06.08.2013Анализ существующих методов измерения вязкости нефтепродуктов. Принцип построения структурной схемы вибрационного вискозиметра. Температурный датчик с цифровым выходом. Разработка структурной схемы датчика для измерения вязкости, алгоритм работы.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.12.2011Временная избыточность цифровых систем управления. Построение структурной схемы. Преобразование структурной схемы и определение показателей надёжности. Расчет вероятности безотказной работы системы. Программный комплекс автоматизированного расчета.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 16.06.2015Основные причины применения микропроцессорных централизаций на станциях. Преимущества применение микропроцессорной и компьютерной техники, показатели и нормы их безопасности. Принципы построения программного обеспечения микропроцессорных централизаций.
презентация [1,8 M], добавлен 13.06.2014Описание алгоритма работы и разработка структурной схемы микропроцессорной системы управления. Разработка принципиальной схемы. Подключение микроконтроллера, ввод цифровых и аналоговых сигналов. Разработка блок-схемы алгоритма главной программы.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.06.2016Устройство и параметры фидерных трактов антенных систем. Понятие о режимах работы ФЛ. Назначение и требования, предъявляемые к фидерным трактам антенных систем. Режимы работы и характеристики фидерных линий. Применение направляющих систем различных типов.
презентация [277,5 K], добавлен 08.03.2011Основные технические требования, предъявляемые к цифроаналоговым преобразователям. Разработка структурной схемы учебного стенда. Описание алгоритма программного обеспечения. Разработка печатной платы. Расчет цены изделия и прибыли от его реализации.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 17.06.2012Анализ существующих систем контроля и управления доступом (СКУД). Разработка структурной схемы и описание работы устройства. Выбор и обоснование эмулятора для отладки программы работы СКУД. Отладка программы системы управления охранной сигнализацией.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 23.03.2015Описание принципа работы структурной электрической схемы устройства умножения двоичных чисел, назначение каждого из входящих в нее узлов. Назначение и принцип построения матричных умножителей двоичных чисел, его структурная и электрическая схемы.
реферат [63,9 K], добавлен 04.02.2012Характеристика активных фильтров, требования, предъявляемые к ним. Разработка принципиальной схемы полосового фильтра. Анализ технического задания и синтез схемы устройства. Реализация фильтра Баттерворта. Выбор элементов схемы и операционного усилителя.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.12.2015Назначение и условия эксплуатации светодиодного устройства на МК ATtiny 15. Микроконтроллер как микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Обоснование его применения. Разработка структурной схемы светодиодного устройства.
курсовая работа [380,8 K], добавлен 04.04.2015Разработка структурной схемы ЦА-УПЧ. Синтез комбинационного цифрового устройства. Регистр параллельного действия, построенный на синхронных D-триггерах. Структура сумматора параллельного действия. Разработка схемы запуска, клавиатуры и зануления.
курсовая работа [225,3 K], добавлен 07.12.2012Проектирование системы аналого-цифрового преобразования быстроизменяющегося аналогового сигнала в параллельный восьмиразрядный код, разработка ее структурной и принципиальной схемы. Основные элементы системы и порядок их взаимодействия, принцип работы.
курсовая работа [88,1 K], добавлен 14.07.2009Выбор и обоснование структурной схемы передатчика. Методы построения структурных схем одно-волоконных оптических систем передачи. Окончательный выбор структурной схемы передатчика. Мероприятия по охране труда.
дипломная работа [210,0 K], добавлен 18.03.2005Обзор методов кодирования информации и построения системы ее передачи. Основные принципы кодово-импульсной модуляции. Временная дискретизация сигналов, амплитудное квантование. Возможные методы построения приемного устройства. Расчет структурной схемы.
дипломная работа [823,7 K], добавлен 22.09.2011Принципы построения тепловизионных систем мониторинга КС, основные задачи систем такого рода. Анализ состояния современного уровня техники. Требования к тепловизионной системе СП-1. Разработка оптико-электронной схемы канала на основе выбранной камеры.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 24.03.2011Последовательность этапов разработки микропроцессорных систем управления и стадий выпуска конструкторской документации. Анализ алгоритмов, определяющих логическую структуру микропроцессорной системы управления, последовательность выполнения операций.
реферат [224,5 K], добавлен 09.08.2011
