Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Základy mikroprocesorové techniky 9. Týden – Mikroprocesorové systémy Garant:Prof. Zdeněk Bohuslávek, CSc. Přednášející:Ing. Jiří Nesládek Podklady:http://www.rabaka.net/ZMT.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Základy mikroprocesorové techniky 9. Týden – Mikroprocesorové systémy Garant:Prof. Zdeněk Bohuslávek, CSc. Přednášející:Ing. Jiří Nesládek Podklady:http://www.rabaka.net/ZMT."— Transkript prezentace:

1 Základy mikroprocesorové techniky 9. Týden – Mikroprocesorové systémy Garant:Prof. Zdeněk Bohuslávek, CSc. Přednášející:Ing. Jiří Nesládek Podklady:http://www.rabaka.net/ZMT

2 Co je to mikroprocesor? Logický sekvenční obvod Jeho činnost je řízena programem Program se skládá z instrukcí Mikroprocesor zajišťuje opakované provádění operací – instrukční cyklus Provádění všech operací instrukčního cyklu je řízeno řadičem mikroprocesoru

3 Blokové schéma dekodér instrukce, řadič ALU latch registry latch datová sběrnice data adresa adresová sběrnice vnitřní sběrnice hodinypřerušeníresetřídící signály toky dat

4 Vnitřní uspořádání Řadič – interpretuje instrukce a generuje řídící signály pro ostatní výkonné bloky mikroprocesoru; Aritmeticko-logická jednotka (ALU) – realizuje aritmetické operace (sčítání, odčítání, násobení, dělení, …), bitové logické operace (NOT, AND, OR, XOR) a různé druhy bitových posunů; Registry – slouží jako „vnitřní paměť“ procesoru, ukládají se do nich momentálně zpracovávaná data a výsledky operací. Počet a jejich přesné použití se u jednotlivých mikroprocesorů liší; Sběrnice – ostatní části systému (např. paměti) komunikují s procesorem prostřednictvím sběrnic, po kterých se přenáší adresy, data a řídící signály. Podle počtu signálů, které tvoří sběrnici, hovoříme o šířce sběrnice (8-mi, 16-ti, x-bitová sběrnice).

5 Architektura počítačů von Neumannova – společná paměť programu (kódu) a dat Operační paměť ALU Řadič Vstupní zařízení Výstupní zařízení řídící signály toky dat

6 Architektura počítačů harvardská – oddělené paměti programu (kódu) a dat řídící signály toky dat ALU Datová paměť Řadič Vstupní zařízení Výstupní zařízení Paměť programu

7 Architektura řadičů CISC (Complex Instruction Set Computing) stovky instrukcí proměnná délka instrukce instrukční cyklus různé délky složitý řadič RISC (Reduced Instruction Set Computing) nízký počet vybraných instrukcí typicky jednoslovné instrukce (s výjimkou přímé adresace) konstantně dlouhý instrukční cyklus, typicky 1 hodinový cyklus (s výjimkou přístupu do paměti) více univerzálních registrů důsledné použití zřetězeného zpracování jednodušší řadič

8 Zřetězené zpracování (pipelining) Počet fází instrukce závisí na architektuře mikroprocesoru. Pohybuje se od 2 do cca 10. Příklad fází instrukcí: F – čtení operačního kódu instrukce D – dekódování op. kódu instrukce O – čtení operandů E – vykonání instrukce a uložení výsl. FDOE FDOE FDOE FDOE FDOE instrukce 2. instrukce 3. instrukce 4. instrukce 5. instrukce Strojové cykly procesoru současné zpracování fází čtyř instrukcí

9 Charakteristiky mikroprocesorů Univerzální do PC, serverů a superpočítačů –32/64 b –CISC –více ALU a FPU (Floating Point Unit) –MMU, cache –hodiny až jednotky GHz –velký příkon do vestavných mikropočítačů –4/8/16/32 b –často RISC –do cca 100 MHz –často bateriové napájení s nízkým příkonem Signálové (DSP – Digital Signal Processor) –určené pro zpracování signálů – filtrace, FFT, (de)modulace, … –speciální instrukce, saturační aritmetika –více výpočetních jednotek, vnitřních sběrnic  paralelismus

10 Související pojmy Jednočipový mikropočítač (single-chip microcomputer) Integrovaný obvod, který na jednom čipu sdružuje přinejmenším mikroprocesor, generátor hodinového signálu, paměť a V/V brány v rozsahu umožňujícím alespoň v malé míře samostatnou činnost. Vestavný (embedded) procesor Pro mikropočítače, které nesplňují kritérium jednoho čipu se často používá termín „Embedded Processor“ nebo „Embedded Controller“. Přestože nejde o čistě jednočipové mikropočítače, tak na jednom čipu vedle vlastního mikroprocesoru obsahují řadu periferních obvodů (V/V brány, A/D převodník, UART, USB, …), které je předurčují pro použití ve vestavných aplikacích. Mikrořadič (microcontroller) Není vhodný název – vágní /žádná definice, používá se v několika významech: –synonymum pro jednočipový mikropočítač; –jednočipový mikropočítač s omezeným počtem vývodů, typicky bez možnosti připojení vnější paměti; –v původním významu jde o obvod, který realizuje řídící stavový automat – může se jednat jak o řídící blok uvnitř mikroprocesoru, tak o zapojení vytvořené pomocí jednodušších elektronických součástek

11 Jednočipové mikropočítače 8051 –mnoho výrobců elektronický součástek stále nabízí procesory s tímto jádrem –ačkoliv se tyto procesory nabízí s pamětí FLASH a bývají vybaveny moderními periferiemi, architektura už je překonaná –1 strojový cyklus se skládá z 12-ti hodinových  horší poměr výkon / spotřeba –nešikovná instrukční sada, většina operací používá akumulátor AVR (Atmel), PIC (Microchip) –nejvýznamnější výrobci jednočipových počítačů –moderní 8-mi bitová RISC architektura –většina instrukcí se zpracovává v jednom hodinovém cyklu (1MIPS / 1MHz) –dostupné v provedení s integrovanou pamětí FLASH pro kód, SRAM pro data a EEPROM pro ukládání konfigurace, kalibračních konstant apod. –ochrana kódu proti přečtení a nežádoucímu kopírování MSP (Texas Instruments) –16-ti bitová RISC architektura –příznivý poměr cena / výkon


Stáhnout ppt "Základy mikroprocesorové techniky 9. Týden – Mikroprocesorové systémy Garant:Prof. Zdeněk Bohuslávek, CSc. Přednášející:Ing. Jiří Nesládek Podklady:http://www.rabaka.net/ZMT."

Podobné prezentace


Reklamy Google