Мікропроцесори

Термін «мікропроцесор» з’явився на початку 70-х рр. XX ст. і став настільки популярним, що сьогодні важко зустріти людину, яка з ним не знайомий. Мікропроцесори є основою будь-якого комп’ютера, на них заснована робота різноманітних систем обробки інформації, систем управління технічними засобами, технологічними процесами. Можна сказати, що саме мікропроцесори забезпечили проникнення обчислювальної техніки в найрізноманітніші сфери життя.

Мікропроцесор (МП) – програмно-керований пристрій, що здійснює процес обробки цифрової інформації і керування ним, побудоване на одній або декількох БІС / НВІС.

Основна відмінність МП від усіх раніше розглянутих цифрових пристроїв полягає в способі обробки інформації. У звичайних цифрових пристроях – послідовно-вательностних або комбінаційних – обробка вхідних сигналів здійснюється апаратно, і результат визначається схемою з’єднання різних елементарних вузлів – кон’юнктор, діз’юнкторов, тригерів і т.д. У МП процес обробки інформації здійснюється програмно, тобто шляхом послідовного виконання елементарних дій – команд програми, і результат обробки визначається цією програмою. Розв’язувана задача, таким чином, задається програмою, а самі апаратні засоби (мікропроцесор і набір додаткових ІС) залишаються незмінними. Це визначає універсальність пристроїв і систем на основі МП.

МП з’явилися, коли рівень розвитку мікроелектроніки дозволив в одній ІС розмістити всі вузли, необхідні для роботи пристроїв програмної реалізації алгоритмів. Такі пристрої називалися процесорами. Процесори ЕОМ, виконані на транзисторах, а потім і на елементах малої і середньої ступені інтеграції, представляли собою цілі шафи, начинені платами. БІС, що виконують всі функції процесора, нехай і над словами малої розрядності, отримали назву «мікропроцесори», а електронні системи, головним обчислювально-керуючим вузлом яких є МП, стали називатися мікропроцесорними системами.

У складі мікропроцесорної системи завжди можна виділити мікроЕОМ і набір пристроїв введення / виводу інформації (оскільки вони знаходяться за межами мікроЕОМ їх називають зовнішніми пристроями (ВУ)). Крім мікропроцесора в мікро ЕОМ входять також пам’ять і пристрої, що безпосередньо взаємодіють із зовнішніми пристроями. Набір мікросхем, придатних для спільного застосування у складі мікроЕОМ, називають мікропроцесорним комплектом БІС / НВІС (МПК). Мікросхеми, що входять до МПК, можуть бути виконані за різними технологіями, але вони повинні бути сумісні з архітектури, електричним параметрам, конструктивними ознаками.

Наведене вище класичне визначення мікропроцесора було сформульовано, коли мікропроцесорна техніка тільки починала розвиватися. При цьому відразу намітилися два напрямки. Перше – розробка однокристальних МП, друге – багатокристальні. У однокристальних МП всі елементи процесора розміщувалися в одній ВІС, при цьому розрядність оброблюваних слів становила 1 байт, а система команд була раз і назавжди заданої. Ці МП виконувалися за МОП-технології, яка в той час не могла забезпечити високої швидкодії. Більш швидкодіючими були ІС на основі ТТЛШ-технології, але рівень інтеграції в той час не дозволяв в одній ІС поєднати всі вузли процесора. Тоді схема процесора була розділена на частини – секції невеликий (2 біта) розрядності, що здійснюють більш елементарні (чим команди) дії – мікрокоманд. Кожна секція виконувалася у вигляді окремої ВІС. Шляхом послідовного їх з’єднання забезпечувалося нарощування розрядності оброблюваних слів. Для вироблення команд, що складаються з послідовності мікрокоманд, розроблялися інші БІС – блоки мікропрограмного управління. Таким чином, щоб зібрати схему процесора, було потрібно кілька БІС. Такі МП називалися багатокристальні.

В даний час рівень розвитку КМОП-технології став настільки високий, що однокристальних МП практично витіснили багатокристальні з більшості областей застосування, залишивши за ними вузьку область спеціалізованої обчислювальної техніки.

Посилання на основну публікацію