Микропроцессоры и микроЭВМ

Реферат на тему: 

                        «Микропроцессоры и микроЭВМ» 
 
 

                            Выполнил:

                                  студент гр. РАС-012

                                  Казачков Сергей Сергеевич

                            Проверил:

                                  преподаватель

                                  Заика Валентина Степановна 
 
 

                              г. Воронеж 2003г. 

      Содержание: 

|Введение                                                           |3 |

|Развитие микропроцессоров                                          |5 |

|Достоинства микропроцессоров                                       |8 |

|Структурная схема,  принцип работы микропроцессора                  |9 |

|Архитектуры, типы, характеристики и параметры микропроц.           |15|

|Микропроцессор AMD Duron 1100 (Morgan)                             |  |

|Современные технологии  полупроводникового производства             |19|

|Список литературы, источники                                       |  |

|                                                                   |20|

|                                                                   |  |

|                                                                   |27|

|                                                                   |  | 
 
 

      Введение. 

  Характерной  чертой  научно-технического  прогресса,  определяющей  мощный

дальнейший подъем  общественного производства,  является  широкое  внедрение

электроники  во все отрасли народного хозяйства.

    Современная   электронная   цифровая   вычислительная   техника   широко

применяется   в  народном  хозяйстве.  В  настоящее  время  создано   четыре

поколения  ЭВМ  с  улучшающимися   технико-экономическими  показателями,  что

способствует  дальнейшему расширению  сферы

применения  ЭВМ  и  их  эффективности.

   Четвертое  поколение ЭВМ на основе интегральных  схем  с  большой  степенью

интеграции элементов (БИС)  появилась в начале  70-х   годов  и  существенно

изменило параметры  ЭВМ всех    классов.  Вместе  с  тем  возник  совершенно

новый  класс ВТ на  основе БИС - микропроцессорные вычислительные  машины  -

микроЭВМ.

    В конце  70-х годов в результате интеграции  всех  электронных  устройств

ЭВМ в одном  кристалле были созданы однокристальные  микроЭВМ,  вычислительная

мощность которых  не уступает  вычислительной  мощности  средних ЭВМ начала

70-х  годов.

  Микропроцессоры   и микроЭВМ стали новым массовым  классом  ЭВМ  вследствие

малой   материалоемкости и стоимости , низкого энергопотребления  и  высокой

надежности . Отечественной  промышленностью ежегодно  производится  несколько

десятков тысяч  микроЭВМ), сотни тысяч микропроцессоров и  микрокалькуляторов

на их основе.  Разрабатываются  операционные  системы  общего  применения  и

стандартное программное  обеспечение микроЭВМ.

  Массовость этого  нового  класса  и  его  высокие   технико-экономические

параметры  оказывают  революционизирующее   влияние   на   целое   поколение

приборов,  оборудования,   агрегатов   со   встроенными   микропроцессорными

средствами.

  Микропроцессоры  и  микроЭВМ  применяют  в  различных  областях  народного

хозяйства (в  управлении  технологическими  процессорами,  информационных  и

измерительных комплексах, энергетике, медицине и др.). На  базе  выпускаемых

микропроцессоров  и  микроЭВМ  созданы   высокопроизводительные   устройства

числового программного управления. Крупносерийное производство ряда  моделей

мини-ЭВМ позволяет  начать работы по  созданию  нескольких  типов  проблемно-

ориентированных  комплексов  для  автоматизации   научных   исследований   и

технологических процессов. Особое значение микроЭВМ приобретают  в  связи  с

реализацией школьной реформы.  МикроЭВМ положены в  основу   организуемых  в

каждой  школе  учебных  классов  по   дисциплине   «Основы   информатики   и

вычислительной  техники».

    Построение  ЭВМ на  основе  микропроцессорных   БИС  позволяет  уменьшить

стоимость микроЭВМ, сравнимых по  своим параметрам с ранее  созданными  ЭВМ,

в 103 - 104  раз,  габаритным  размерам  -  в  (2-3)x104  раз,  по  мощности

потребления - в 105 раз. Это  означает,  что  без  увеличения  общих  затрат

микроэлектронная  технология  позволяет   обществу   произвести  в  сотни  и

тысячи раз больше ЭВМ, чем ранее.

  Микропроцессор   –   функционально   законченное   устройство   обработки

информации,   управляемое   хранимой   в   памяти   программой.    Появление

микропроцессоров  (МП)  стало  возможным  благодаря  развитию   интегральной

электроники.  Это  позволило  перейти  от  схем  малой  и  средней   степени

интеграции к  большим и сверхбольшим интегральным микросхемам (БИС и СБИС).

  По логическим  функциям  и  структуре  МП  напоминает  упрощенный  вариант

процессора  обычных  ЭВМ.  Конструктивно  он  представляет  собой  одну  или

несколько БИС  или СБИС.

  По конструктивному  признаку МП можно разделить на  однокристальные  МП  с

фиксированной длиной (разрядностью) слова и  определенной  системой  команд;

многокристальные  (секционные)  МП  с  наращиваемой  разрядностью  слова   и

микропрограммным  управлением (они состоят из двух БИС и более).

  В  последнее  время  появились  однокристальные  МП  с   микропрограммным

управлением.

  Архитектура  многокристального МП с микропрограммным  управлением позволяет

достичь  гибкости  в  его  применении  и  сравнительно  простыми  средствами

организовать  параллельное  выполнение  отдельных  машинных  операций,   что

повышает производительность ЭВМ на таких МП.

  Несмотря на  то, что возможности многокристальных  МП существенно выше, чем

у однокристальных, многие  прикладные  задачи  успешно  решаются  на  основе

однокристального микропроцессора.

      Развитие микропроцессоров.

      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.

Микропроцессор  (МП)  -  это  программно-управляемое  электронное   цифровое

устройство, предназначенное  для обработки цифровой информации  и  управления

процессом этой обработки, выполненное на одной или  нескольких  интегральных

схемах с высокой  степенью интеграции электронных элементов.

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.

Кристалл   представлял   собой   4-разрядный   процессор   с    классической

архитектурой  ЭВМ  гарвардского  типа  и  изготавливался  по  передовой   p-

канальной МОП  технологии с проектными нормами 10  мкм.  Электрическая  схема

прибора насчитывала 2300 транзисторов. МП работал на  тактовой  частоте  750

кГц при длительности цикла команд 10,8 мкс. Чип  i4004  имел  адресный  стек

(счетчик команд  и три  регистра  стека   типа  LIFO),  блок  РОНов  (регистры

сверхоперативной  памяти   или   регистровый   файл   -   РФ),   4-разрядное

параллельное АЛУ,  аккумулятор,  регистр  команд  с  дешифратором  команд и

схемой управления, а также схему связи  с  внешними  устройствами.  Все  эти

функциональные  узлы объединялись между собой 4-разрядной  ШД.  Память  команд

достигала 4 Кбайт (для сравнения: объем  ЗУ  миниЭВМ  в  начале  70-х  годов

редко превышал 16 Кбайт), а  РФ  ЦП  насчитывал  16  4-разрядных  регистров,

которые можно  было использовать  и  как  8  8-разрядных.  Такая  организация

РОНов  сохранена  и  в  последующих  МП  фирмы  Intel.  Три  регистра  стека

обеспечивали три  уровня  вложения  подпрограмм.  МП  i4004  монтировался  в

пластмассовый  или  металлокерамический  корпус  типа  DIP   (Dual   In-line

Package) всего с  16  выводами.  В  систему   его  команд  входило  всего  46

инструкций.

Вместе  с  тем   кристалл   располагал   весьма   ограниченными   средствами

ввода/вывода,  а  в  системе  команд   отсутствовали   операции   логической

обработки данных (И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), в связи  с  чем  их  приходилось

реализовывать с  помощью  специальных  подпрограмм.  Модуль  i4004  не  имел

возможности останова (команды HALT) и обработки прерываний.

Цикл команды  процессора состоял  из  8  тактов  задающего  генератора.  Была

мультиплексированная  ША (шина адреса)/ШД (шина данных),  адрес  12-разрядный

передавался по 4-разряда.

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).