Классификация и характеристики МП средств автоматизации. – Лукьянцев

 

Микропроцессорная система содержит аппаратные и программные средства.

Микропроцессорные средства характеризуются следующими показателями:

1. Совместимость - состоит в выполнении приложений во всех версиях микропроцессоров; обеспечивается базовой системой команд и интерфейса.

2. Масштабируемость - обеспечивается выполнением приложений в пределах полного диапазона архитектур.

3. Переносимость  это возможность выполнение приложений на разных процессорах с одной операционной системой.

4. Взаимодействие приложений  возможность совместной работы приложений разных систем, использующих одни протоколы.

5. Производительность характеризуется разрядностью процессоров. Различают 8, 16 и 32 разрядные процессоры.

Одним из показателей микропроцессоров является архитектура процессора. В понятие архитектура ходит набор программно-доступных регистров и операционных устройств, система основных команд и способов адресации, объем и структура памяти, виды и способы прерываний.

В современных микропроцессорах реализуются следующие варианты архитектур.

Различают архитектуры:

1) по набору выполняемых команд и способов адресации

- CISC (архитектура предполагает выполнение большого набора разноформатных команд с использованием много численных способов адресации. Эта классическая архитектура процессоров. Типичным примером CISC -процессоров являются микропроцессоры семейства Pentium.),

- RISC (архитектура отличается использованием ограниченного набора команд фиксированного формата. RICS-процессор называют «процессорам с уменьшенной системой команд». Современные RISC-процессоры обычно реализуют около 100 команд, имеющих фиксированный формат длиной 4 байта. Также значительно сокращается число используемых способов адресации.)

- VLIW (архитектура использует очень длинные команды (до 128 бит и более), отдельные поля которых содержат коды, обеспечивающие выполнение различных операций процессоры; реализована в некоторых микропроцессорах РА8500 компании «Hewlett -Packard»)

2) по реализации памяти и организации выборки команд и данных

Принстонская архитектура (архитектура Фон-Неймана) характеризуется использованием общей оперативной памяти и для хранения программ и для организации стека. Для обращения к этой памяти используется общая системная шина. Наличие общей памяти позволяет оперативно перераспределять ее объем. Использование общей шины упрощает отладку, тестирование и текущей контроль функционирования системы повышает надежность. Недостатком такой системы является необходимость последовательной выборки команд и обрабатываемых данных по общей системной шине.

Гарвардская архитектура характеризуется физическим разделением памяти команд (программ) и памяти данных. Каждая память соединяется с процессором отдельной шиной. Благодаря разделению потоков команд и данных возможна большая производительность, чем при использовании Принстонской архитектуры. Недостатком Гарвардской архитектуры является большое число шин, а также больший объем памяти выделенный для команд и данных, который не может оперативно перераспределяться;

3) по выполнению команд

Суперскалярная структура процессора предполагает включение нескольких параллельных устройств. Современные скалярные процессоры содержат до 4 - 10 операционных устройств, параллельная работа которых обеспечивает выполнение за один так 2 - 6 команд. Такая структура позволяет существенно увеличить скорость выдачи команд.

При конвейерном принципе весь процесс выполнения команд разбивается

на ряд этапов. Например:

1) выборка очередной команды

2) декодирование выбранной команды

3) формирование адреса операнда

4) применение операнда из памяти 5) выполнение операции 6) размещение результата в памяти. Реализация каждого этапа занимает один такт машинного времени.

46 Обобщенная архитектура МП контроллеров. – Мурсалимов