Микропроцессоры и основные понятия (стр. 1 из 17)

2. Исторические развития М.П. Основные понятия М.Г.

В 1959 г. инженеры фирмы “Texas Instruments” разработали способ, как разместить внутри одного полупроводникового кристалла несколько транзисторов и соединить их между собой – родилась первая интегральная микросхема (ИМС). По сравнению с функционально теми же устройствами, собранными из отдельных транзисторов, резисторов и т.п., ИМС обладает значительными преимуществами: меньшими габаритами, более высокой надежностью и т.д. Неудивительно, что количество выпускаемых микросхем стало быстро возрастать, а их ассортимент неуклонно расширяться. Последнее обстоятельство создавало ряд трудностей для потребителей. Важно даже не столько то, что стремительно возраставшее количество типов ИМС затрудняло ориентацию в море наименований. Значительно большим недостатком была узкая специализация ИМС, из-за которой объем их выпуска не мог быть большим, а значит стоимость одной микросхемы оставалась высокой. Улучшить ситуацию позволило бы создание универсальной логической ИМС, специализация которой определялась бы не заложенной на заводе внутренней структурой, а заданной непосредственно самим потребителем программой работы.

Таким образом, оказывается, что первые микропроцессоры (МП) появились совсем не для миниатюризации ЭВМ, а в целях создания более дешевой логической микросхемы, легко адаптируемой к потребностям пользователя.

Основные понятия

Микропроцессор - это программно управляемое устройство предназначенное для

обработки цифровой информации и управления процессами этой обработки,

выполненной в виде одной или нескольких интегральных схем с высокой степенью

интеграции электронных компонентов.

Микропроцессорный комплект - это набор микросхем необходимых для реализации

одного функционально завершённого вычислительного устройства.

Архитектура МП - это совокупность аппаратных, микропрограммных и программных

средств, определяющая технические, эксплутационные характеристики.

Микропроцессорная система - это управляемая и контрольно - измерительная

система, обрабатывающим элементом в которой является микропроцессор.*

В состав микропроцессорной системы входит микропроцессор (центральный

элемент), который может быть реализован в виде одной СБИС либо в виде одной

платы на которой микропроцессор будет собран из БИС, входящих в единый

микропроцессорный комплект. Микропроцессор МПС выполняет две функции:

1 - служит центральным устройством управления

2 - выполняет арифметико - логическое преобразование данных.

Память МПС имеет иерархическую структуру. Она делится на внутреннюю (ОЗУ, ПЗУ

и КЭШ-память) и внешнюю (накопители на магнитных носителях, на магнитных

лентах, жёсткие диски, флоппи диски).

Устройство ввода - для передачи информации из вне в регистры МП или память

(клавиатура, различные датчики)

Устройство вывода - принимающее информацию из регистра МП или памяти МПС.

Все устройства, входящие в состав МПС имеют стандартный интерфейс, через

который они подключаются к магистрали. Стандартный интерфейс во всех узлах

представлен следующими магистралями: МУ - магисталь управления, МА -

магистраль адреса, МД - магистраль данных.

2.Электрические сигналы. Свойства информации. Обработка цифровых сигналов.

1. Аналоговый сигнал — сигнал, принимающий бесконечное число сколь угодно близких значений из непрерывного множества значений. В отличие от дискретных сигналов, аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени. Поэтому аналоговый сигнал иногда называют непрерывным сигналом

2. Цифровой сигнал — представляет собой последовательность нулей и единиц. Цифровой сигнал легче передавать на большие расстояния, чем аналоговый сигнал, так как нет проблем с усилением и в несколько раз легче бороться с помехами.

3. Релейный сигнал или элемент, минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т. е. скачкообразно изменяющая воздействие на выходе (выходах) при поступлении фиксированных воздействий на вход (входы). При построении дискретных управляющих устройств (например, релейных, см. Реле) Релейный элемент рассматривается как их наиболее простая составная часть.

4. Импульсный сигнал представляет собой сигнал с кратковременным изменением установившегося состояния, характеризующийся малым интервалом времени по сравнению с временными характеристиками установившегося процесса.

Информация — совокупность данных, зафиксированных на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:

графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;
звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. (см., например, историю звукозаписи на сайте — ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;
текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;
числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;
видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.
Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от человеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения.
Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения.
Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как, преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта.
Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:

преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;
искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации.

Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению.
Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.
Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.
Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью.

Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов — преобразование сигналов, представленных в цифровой форме.

Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. А для представления сигналов в частотной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучния математических аспектов обработки сигналов импользуются пакеты расширения (чаще всего под именем Signal Processing) систем компьютерной математики MATLAB, Mathcad, Mathematica, Maple и др.

3. Арифметические основы микропроцессорной техники. Логические основы микропроцессорной техники.

Одноразрядное двоичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с бинарным (двухразрядным) выходом может выполнять до
двоичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с бинарным (двухразрядным) выходом.
Одноразрядное троичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с унарным (одноразрядным) выходом (полуАЛУ) может выполнять до
троичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с унарным (одноразрядным) выходом.
Одноразрядное троичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с бинарным (двухразрядным) выходом может выполнять до
троичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с бинарным (двухразрядным) выходом.

3.Арифметические и логические основы МП.

Арифметическо-логическое устройство в зависимости от выполнения функций можно разделить на две части: