[ Тематический план ] [Базовые концепции микропроцессорной системы ] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]


Основные технические характеристики микропроцессоров

Микропроцессоры характеризуются:

  1. Тактовой частотой.
  2. Разрядностью.
  3. Архитектурой.

Тактовая частота определяется максимальным временем выполнения элементарного действия в микропроцессоре.

Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться и передаваться одновременно.

Архитектурой МП называются организуются его с точки зрения пользователя. Элементами архитектуры являются:

  1. Система команд и способы адресации.
  2. Возможность совмещения выполнения команд во времени.
  3. Наличие дополнительных устройств и узлов в составе микропроцессора.
  4. Режимы работы МП.

Система команд представляет собой совокупность команд, которые способен выполнить МП. Способы адресации определяют технику вычисления адресов ячеек памяти и выполнения операций над адресными регистрами.

В соответствии с составом системы команд различают.

  1. Микропроцессоры с CISC-архитектурой (МП со сложной системой команд).
  2. Микропроцессоры с RISC-архитектурой (МП с сокращенной системой команд).

По функциональному назначению, определяемому системой команд, микропроцессоры делятся на универсальные и специализированные.

Универсальные МП способны реализовать любой алгоритм, который предварительно кодируется в системе команд данного МП. Они используются в качестве основных процессоров ПК. Специализированные МП служат для решения задач определенного класса. Приборы этого типа используются в качестве сопроцессоров, которые дополняют основные процессоры и выполняют роль ускорителей выполнения команд. Когда основной процессор получает команду, которая не входит в его систему команд, то он передает управление сопроцессору для ее выполнения.

На кристале МП могут быть размещены дополнительные устройства:

  1. Система управления шиной.
  2. КЭШ-память.
  3. Средства поддержки виртуальной памяти.
  4. Средства защиты памяти.

Дополнительные устройства способствуют повышению производительности ПК , уменьшению его габаритов, предотвращению несанкционированного доступа к расширению функциональных возможностей МП.

КЭШ-память используется в качестве буфера между процессором и менее быстродействующей ОЗУ. При ее наличии микропроцессор непосредственно обменивается информацией именно с ней.

Большинство МП обеспечивает управление виртуальной памятью . Виртуальным называется ресурс , который пользовательской программе представляется обладающим свойствами отличными от тех ,которые он в действительности имеет. В случае виртуальной памяти пользовательской программе предоставляется возможность работать с адресным пространством существенно превышающим объём реальной адрессуемой памяти. Виртуальная память реализуется совместными усилиями аппаратных средств и операционной системы. При этом содержимое виртуальной памяти распеделяется между внешей памятью и ОЗУ. В последнем находится только часть содержимого виртуальной памяти памяти , используемая процессором. Если запрашиваемой области виртуальной памяти в данный момент в ОЗУ нет , то осуществляется подкачка из внешней памяти с возможной выгрузкой в неё части содержимого ОЗУ. Такая организация памяти позволяет ослабить требования к размеру программы и области её данных , которые должны помещаться в ОП.

Средства защиты памяти позволяют предотвратить некорректное вмешательство пользовательской программы в области ОЗУ , занятые другими программами.

Архитектуры МП и ПК определяют допустимые режимы работы машины

1. Однопрограмный режим .

2. Многопрограмный режим .

3. Система виртуальных машин .

В однопрограмном режиме в каждый момент времени может находиться в ОЗУ и выполняться только одна пользовательская программа.

В многопрограмном режиме обеспечивается обеспечивается хранение в ОЗУ нескольких программ и попеременное их выполнение с той или иной дисциплиной обслуживания. На основе многопрограмного режима работы МП могут быть организованы однопользовательский многопрограмный режим ,а при наличии соответствующих аппаратных средств многопользовательский многопрограмный режим .

Система виртуальных машин является дальнейшим развитием мультипрограммирования , основной признак которого -возможность одновременной работы нескольких операционных систем.