Микропроцессор архитектураларының типтері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ
МИНИСТРЛІГІ
САФИ ӨТЕБАЕВ АТЫНДАҒЫ АТЫРАУ МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ УНИВЕРСИТЕТІ

"Экономика, бизнес және ақпараттық технологиялар" факультеті
"Өндірісті автоматтандыру және ақпараттық технологиялар" кафедрасы

Курстық жоба
Басқару жүйесіндегі микропроцессорлы кешендер пәнінен

Тақырыбы: " Микропроцессор архитектурасы "

5В070400 - " Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету "

Орындаған: Асаматдинов. П. Н тобының ст.
Тексерген: Қоданова Ш. Қ. т.ғ.к. доцент

Атырау - 2019 ж.

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АҚе САФИ ӨТЕБАЕВ АТЫНДАҒЫ АТЫРАУ МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ УНИВЕРСИТЕТІ

"Экономика, бизнес және ақпараттық технологиялар" факультеті
"Өндірісті автоматтандыру және ақпараттық технологиялар" кафедрасы

Бекітемін
Кафедра меңгерушісі:
т.ғ.к. доцент Қоданова Ш. Қ.
___________20__ж.
ТАПСЫРМА
Курстық жұмыс
Білім алушы: Асаматдинов Пахратдин
Мамандық: Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету
Тобы: ЕТжБҚЕ-18 ТКБ қт
Тақырыбы: Микропроцессор архитектурасы.

Өкіммен бекітілген: № ________ ______ ________ 2019ж
Курстық жобаның мерзімі: ___ __ 2019ж
Алдын ала қорғау мерзімі: _______ ___ __ 2019ж
Жұмысты қорғау: ___ _____ ___ __ 2019ж

Жұмыстың бастапқы деректері
Кесте 1. Кесте құрылымы

Негізгі бөлім
1.Кіріспе
2.
3.
4.

Ұсынылғын әдебиеттер тізімі
Микропроцессоры. Под ред. Л.Н Преснухина Минск: Высшая школа, 1987, т1,3.2.

Тапсырманың берілген күні: ____ ______________________20__ж
Жұмыс жетекшісі: ___ т.ғ.к. доцент Қоданова Ш. Қ.___
Тапсырмаларды орындауға қабылдады: ____ ___________________20__ж
Білім алушы: ____Асаматдинов. П. Н________

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АҚе САФИ ӨТЕБАЕВ АТЫНДАҒЫ АТЫРАУ МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ УНИВЕРСИТЕТІ

"Экономика, бизнес және ақпараттық технологиялар" факультеті
"Өндірісті автоматтандыру және ақпараттық технологиялар" кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ
ТАҚЫРЫБЫ:

Микропроцессор архитектурасы.
Мамандықтың шифры мен атауы
5В070400 - " Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету "

Орындаған: ___________________ Асаматдинов. П.
Жетекші: ___________________ Қоданова Ш. Қ.

Атырау - 2019 ж.

МАЗМҰНЫ

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 5
Микропроцессор архитектурасы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... .7
Микропроцессор архитектураларының типтері ... ... ... ... ... ... .. 8
Микропроцессордың құрылымдық схемасы ... ... ... ... ... ... ... ... 19
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Кіріспе

Микропроцессорлық жүйелердің негізгі элементтерін оқу, микропроцессорлық контроллердің структуралық құрылымын ұғыну, микропроцессорлық программалау негізі мен программалы-техникалық комплекстерді құрудың принциптерін білу автоматика саласының негізгі мақсаттарының бірі болып табылады және келесідей нәтижелерге қол жеткізу керек. Микропроцессорлық жүйелерді құруда қолданылатын микропроцессорлық құралдардың біркристалды және модульдік жиынтықтарын, ҮИС және ҮИСС микропроцессорлық жиынтықтарының функционалданған және салыстырмалы сипаттамаларының принциптерін, микропрцессорлық жүйелерді құрастыруды ыңғайлау жолдарын, жиынтық модульдерін және олардың программалануының функционалды бекітілуін, микропроцессорлық жүйелерді жобалаудың негізгі кезеңдерін, микропроцессорлық жиынтықтарды таңдауға әсер ететін факторларды, аппаратты және программалық жүйелерді өңдеудің ерекшеліктерін білу.
Микропроцессорлық жүйелердің аппаратты және программалық құралдарын жобалауда микропроцессорлық жиындардың модульдерінің
сипаттамаларының тәжірибелік жолмен қолдану, таңдалған жобалау
критерийларына сәйкес функциялардың іске асыру алгритмдерін және жүйе
құрылымын таңдаудың өз бетінше шешімін қабылдау,; микропроцессорлық
модульді, жады жүйесін, техникалық мәселелеріне
қарамастанмикропроцессорлық жүйелердің интерфейстерін жобалау;
тиімділеу және талдау мәселелерін қою, аппараттық және программалық
құралдардың құжаттарын дайындау кезінде стандарттарды пайдалана білу.
Микропроцессорлық техника құралдарының тенденциялары мен күйі туралы, микропроцессорларды құрудың даму бағыттары туралы, жады, периферийлық адаптерлер және микропроцессорлық жиындардың басқа да модульдері туралы; жобалаудың жүйелік, құрылымдық және логикалық кезеңдерінде микропроцессорлық жүйелердің автоматтандырылған жобалануына келтірілуі туралы хабардар болу. Микропроцессор сандық ақпаратты өңдеу үшін ЖӘНЕ электрондық элементтердің интеграциясын жоғарғы дәрежелік бірнеше интегралды схемалар түрінде орындайтын осы өңдеулерді процеспен басқару үшін белгіленген программалық басқару құрылғысы. Микропроцессорлердің өнімділігін арттыру үшін оның барлық аппаратуралық ресурстарын дамыту керек. Дамудың белгілі бір деңгейіндегі микроэлектрондық технология бір кристалды микропроцессордың мүмкіндіктерін анықтайды. Сондықтан процессорладың өнімділігін арттыру үшін олардың микрокристалды, сонымен қатар секциялық коды кристалды микропроцессорлар түріндегі жүзеге асырылуда қолданылады. Басқарудың күрделі функцияларын атқару қажеттілігі микроконтроллерлердің бір немесе бірнеше кристалдарда орындалған басқарушы қондырғылардың пайда болуына алып келеді. Микроконтроллерлер логикалық талдау және басқару функцияларын атқарады. Сондықтан да арифметикалық ақпараттарды қолданбай, олардың аппараттық күрделілігін азайтуға немесе логикалық басқару функциясын дамытуға болады.

Микропроцессор архитектурасы

Микропроцессордың негізгі сипаттамалары
Микропроцессор сипатталады:
1) ЭЕМ-де элементтерді ауыстырып қосудың максималды уақытын анықтайтын тактикалық жиілікпен;
2) разрядтылықпен, яғни бір уақытта өңделетін екілік разрядтардың ең көп санымен.
МП разрядтауы m n k белгіленеді және: m-ішкі регистрлердің разрядтылығы, процессорлардың қандай да бір сыныбына жататынын анықтайды; n-деректер шинасының разрядтылығы, ақпарат беру жылдамдығын анықтайды; k-мекенжай шинасының разрядтылығы, мекенжай кеңістігінің өлшемін анықтайды. Мысалы, МП i8088 m n k=16820 мәндерімен сипатталады;
3) сәулет. Микропроцессор архитектурасының түсінігі командалар жүйесі мен адресация тәсілдерін, уақыт бойынша командалардың орындалуын біріктіру мүмкіндігін, микропроцессор құрамында қосымша құрылғылардың болуын, оның жұмыс істеу принциптері мен режимдерін қамтиды. Микроархитектура және макроархитектура ұғымдарын айқындайды.
Микропроцессордың микроархитектурасы-бұл микропроцессордың аппараттық ұйымы және логикалық құрылымы, регистрлер, басқару схемалары, арифметикалық-логикалық құрылғылар, есте сақтау құрылғылары және олардың ақпараттық магистральдарын байланыстыратын құрылғылар. Бірнеше процессорларда қолданбалы бағдарламаларды орындау кезінде қолданылатын және әрбір пайдаланушыға қолжетімді регистрлер және барлық жүйенің жұмыс режимін басқаратын және операциялық жүйенің (супервизордың) құрамына кіретін артықшылықты бағдарламалар үшін ғана қолжетімді регистрлер бөлінеді. Сәйкесінше, мұндай процессорлар қолданбалы бағдарламаларды орындау кезінде қолданылатын регистрлер кіретін пайдаланушының регистрлік моделі немесе операциялық жүйе пайдаланатын процессордың бағдарламалық-қол жетімді регистрлерінің барлық жиынтығын қамтитын супервизордың регистрлік моделі түрінде ұсынылады.
Макроархитектура-бұл командалар жүйесі, өңделетін деректер түрлері, адрестеу режимдері және микропроцессор жұмысының принциптері. Жалпы жағдайда ЭЕМ архитектурасы деп машинаның негізгі функционалдық модульдер терминдерінде, ЭЕМ тілінің, деректер құрылымының абстрактілі көрінісі түсініледі.
Процессордың архитектурасын және жұмыс істеуін сипаттау кезінде, әдетте, регистрлік немесе бағдарламалық модельді құрайтын бағдарламалық-қол жетімді регистрлердің жиынтығы түрінде оны ұсыну пайдаланылады. Бұл тіркелімдерде өңделетін деректер (операндалар) және басқарушы ақпарат бар. Сәйкесінше, тіркелім моделіне операндтарды сақтауға арналған жалпы мақсаттағы тіркелімдер тобы және процессордың жұмыс режимі мен бағдарламаның орындалуын басқаруды қамтамасыз ететін қызметтік тіркелімдер тобы (жадыны қорғау, сегментті және беттік ұйым және т.б.) кіреді. Процессордың жұмыс істеуі регистрлік жіберулер - тексеру процедураларын жүзеге асыру және осы регистрлердің күйін олардың мазмұнын оқу-жазу арқылы өзгерту түрінде ұсынылады. Мұндай жіберу нәтижесінде командалар мен операндтарды адрестеу және таңдау, нәтижелерді сақтау және жіберу, командалардың бірізділігін және процессордың қызмет ету режимдерін қызметтік регистрлерге жаңа мазмұнның түсуіне сәйкес өзгерту, сондай-ақ Берілген шарттарға сәйкес ақпаратты өңдеу процесін іске асыратын басқа да барлық рәсімдер қамтамасыз етіледі.

Микропроцессор архитектураларының типтері
Микропроцессорлардың классификациясына жататын архитектуралар типіне байланысты әр түрлі шешімдері бар. Осылай МП барлық командаларын көрсететін CISC (Complete Instruction Set Computer) архитектурасымен және бірдей форматта қысқартылған командалар жүйесін анықтайтын RISC (Reduce Instruction Set Computer) архитектурасымен бейнеленеді. Негізгі сипаттама ретінде МП разрядтылығын анықтағанда, МП архитектурасыкелесі түрлерге:
- бекітілген разрядтылығы мен командалар спискасымен (біркисталды);
- өсірілген разрядтылығымен (секционды) жәнемикропрограммды басқаруымен. Программалар мен мәліметтердің адрестік кеңістіктігін талдасақ, МП-ны Фон Нейман архитектурасы (мәліметтер жадысы мен программалар жадысы бір кеңістікте орнатылады, және ұяшық жадысындағы ақпарат типіне нұсқайтын ешқандай белгілері болмайды) мен Гарвардтық лабораторияның архитектурасы(программа жадысы және мәліметтер жадысы бөлінген, өздерінің адрестік кеңістігі мен соларға рұқсат әдістері бар) анықтайды. Басқару шина көмегімен микропроцессордың барлық сандық жүйесін бағыттайды. Басқару шинасынан басқа 16-разрядтық адрестік шинасы белгілі бір ұяшық жадысын таңдау үшін және портты енгізу немесе портты шығару үшін қызмет етеді. 8-разрядтық шинада немесе мәліметтер шинасында микропроцессордан микропроцессорге мәліметтерді қайта сілтеу орындалады. МП микро ЭЕМ-нің жадысына ақпаратты жібереді немесе шығыс порттардың біріне, сондай-ақ жадыдан ақпаратты алады немесе кіріс порттардың біріннен. Тұрақтты сақтаушы құрылғысы (ПЗУ) микро ЭЕМде біраз программаны құрайды. Программа сақтаушы құрылғысы. Фон-Нейман архитектурасы Фон-Нейман архитектурасың негізгі ерекшелігі программаны және мәлеметті сақтау үшін ортақ жадыны қолдануы. 2-суретте көрсетілген. Фон-Нейман архитектурасының негізгі артықшылығы МПЖ құрылымының жіктелуі, себебі тек қана бір ортақ жадқа үндеуді жүзеге асырады. Бұдан басқа бағдарламаларды және программаларды қамтамасыз ету жадта біртұтас аймақта қолданады. Жадтағы стегiнiң орналастыруы ол рұқсат iшiндегi жеңiлдеттi. Фон сондықтан кездейсоқ емес - нейман архитектурасы әмбебап компьютерлер, дербес компьюлердi қоса негiзгi архитектура болды. Фон-Нейман архитектурасының иілгіштік және әмбебаптық сияқты артықшылықтары басқарудың алгоритмдарының көпшілігі іске асырылу үшін және әр түрлі басқарылуы үшін МПЖ-ның қолдануының тәжiрибесiне жан-жағынан алып қарағандай үлкен мәндi алмайды. Әдеттегiдей аралық нәтижелердiң сақтауы үшiн және бағдарламалардың аз тиiстi жадтың көлемiнiң ретiне қолданылуы үшiн МП-ға көлемді мәлеметті жады қажет басқарудың нақты бағдарламаларының талдауы көрсеттi. Қолдану шарттар бұл қолдану бiртұтас адрестi кеңiстiк операндтарды бағыттау үшiн дәрежелердiң саны командалардың қалыбының үлкею есебiнен алып келдi. Мәлiметтердiң жадтың көлемi бойынша қолдану жеке ептеген командалардың ұзындығының қысқартуы және мәлiметтердiң жадындағы ақпараттi iздестiруiн үдеуге мүмкiндiк туғызды.
Микроконтроллерлер - құрамында жадысы және кірісшығыс интерфейстері бар бір кристалдағы интергалданған сұлбалар. 4-шi суретте микроконтроллердің жалпы блок-схемасы көрсетiлген. Әдетте микроконтроллерлер бірнеше кіріс-шіғіс порттардан тұрады, олардың кейбірі сигналдарды не қабылдау, не беру үшін бағдарламаланды. Кіріс порттардың біреуінің өзінің аналогтық-сандық түрлендіргіші болады, сондықтан оған аналогтық сигналдар тікелей қосыла алады. Порт каналдарының біреуі көбінесе сигналдарды қабылдау немесе беру үшін бағдарламаланады. Микроконтролер құрамына сондай-ақ таймерлер сияқты құрылғылар да кіреді. Микропроцессордың негізгі элементтері. Микроконтроллердің түрлерiнiң бiр қатары дәл қазiр шығарылады. Мына барлық құралдар үш негiзгi топқа шартты түде бөлуге болады: 8-дәрежелiк МК-лер; 16 - және 32-дәрежелiк МК-лер; (DSP ) санды сигналдық процессорлар.

МикроЭВМ негізіндегі типтік шағын есептеу жүйесінің архитектурасы суретте көрсетілген. 2.1 мұндай микроЭВМ сандық машинаның барлық 5 негізгі блоктарынан тұрады: ақпаратты енгізу құрылғысы, басқарушы құрылғы (УУ), арифметикалық-логикалық құрылғы (алқ) (микропроцессор құрамына кіретін), есте сақтау құрылғылары (ЗУ) және ақпаратты шығару құрылғысы.

шина мекен-жайы 16 желі
шина мекен-жайы 16 желі
Басқару шинасы
Басқару шинасы
Перифериялық құрылғылардан
Перифериялық құрылғылардан
8 желі деректер шинасы
8 желі деректер шинасы
Порттар шығуы
Порттар шығуы
ЗУПВ деректер жады
ЗУПВ деректер жады
ROM бағдарламалық жады
ROM бағдарламалық жады

микропроцессор

микропроцессор
Порттар
кыру
Порттар
кыру

Сур. 2.1. Типтік микропроцессордың архитектурасы.

Микропроцессор басқару шинасының (ШУ) көмегімен цифрлық жүйенің барлық құрылғыларының жұмысын үйлестіреді. Шудан басқа 16 биттік адрестік шина (ША) бар, ол белгілі бір жад ұяшығын, енгізу портын немесе шығару портын таңдау үшін қызмет етеді. 8-разрядтық ақпараттық Шина немесе мәліметтер шинасы (ШД) бойынша мәліметтерді микропроцессорға және микропроцессордан екі бағытта жіберу жүзеге асырылады. МП ақпаратты микроЭВМ жадына немесе шығару порттарының біріне жібере алады, сондай-ақ жадыдан немесе енгізу порттарының бірінен ақпарат ала алады.
МикроЭВМ-да тұрақты есте сақтау құрылғысында кейбір Бағдарлама (іс жүзінде ЭЕМ инициалдау бағдарламасы) бар. Бағдарламалар есте сақтау құрылғысына еркін іріктелген (ЗУПВ) және сыртқы есте сақтау құрылғысынан (ВЗУ) жүктелуі мүмкін. Бұл пайдаланушы бағдарламалары.
МикроЭВМ жұмысын суреттейтін мысал ретінде жүзеге асыру үшін қарапайым операциялардың келесі реттілігін орындау қажет процедураны қарастырайық:
1. Пернетақтадағы "А" әрпі бар пернені басу.
2. "А" әрпін микроЭВМ жадына қою.
3. "А" әрпін дисплейдің экранына шығару.
Бұл енгізу-есте сақтау-шығару процедурасы, оны қарау микроЭВМ-ға кіретін кейбір құрылғыларды пайдалану қағидаларын түсіндіруге мүмкіндік береді.
- Сур. 2.2 енгізу-есте сақтау-шығару процедурасын орындаудың толық диаграммасы келтірілген. Командалар жадтың алғашқы алты ұяшығына жүктелгенін ескеріңіз. Сақталған бағдарлама келесі командалардың тізбегін қамтиды:
1. 1 енгізу портынан деректерді енгізу.
2. Жад ұяшығындағы деректерді есте сақтау 200.
3. Деректерді шығару портына жіберу 10.

5
5
1 кіру
5
5
порты
МП
МП
Батарея
Батарея
16
16

1
3
6

Мекен жайы
Мазмұн
100
Енгізу деректер
101
1 Порттан
102
деректерді есте сақтау

103
Жад ұяшығында 200
104
деректерді шығару
105
10 портқа
106

Командалар регистрі
Командалар регистрі

Зуп в бағдарламаларын есте сақтау
Зуп в бағдарламаларын есте сақтау
2
4
7
2
4
7
11
11

8

12
14
16

9
1315
9
1315

Мекен жайы
мазмұн
200
""A""
201

202

203

Деректер жады
Деректер жады

11
11
10
10

Шығыс порты 10
Шығыс порты 10

16
16

16
16

Мониторға "A" символының коды

Сур. 2.2. Енгізу-есте сақтау-шығару процедурасын орындау диаграммасы.

Бұл бағдарламада тек үш команда бар, бірақ суретте. 2.2 бағдарлама жадында алты команда жазылған. Бұл команда әдетте бөліктерге бөлінеді. 1 командасының бірінші бөлігі жоғарыда келтірілген бағдарламада-деректерді енгізу командасы. 1-команданың екінші бөлігінде деректерді қайдан енгізу керек (1-порттан) көрсетіледі. Нақты әрекетті ұйғаратын команданың бірінші бөлігі операция коды (КОП), ал екінші бөлігі - операнд деп аталады. Операция коды және операнд бағдарлама жадының жеке ұяшықтарында орналастырылады. - Сур. 2.2 КОП 100 торкөзде, ал операнда коды - 101 торкөзде (1-порт) сақталады; соңғысы ақпаратты қайдан алу керектігін көрсетеді. Сурет бойынша МП. 2.2 тағы екі жаңа блок - регистрлер бөлінген: аккумулятор және командалар регистрі. Диаграммадағы дөңгелекшелердің көмегімен микроЭВМ ішіндегі командалар мен деректердің өтуін қарастырайық. Естеріңізге сала кетейік, микропроцессор - бұл барлық деректердің орын ауыстыруын және операцияларды орындауды басқаратын орталық торап. Сонымен, микроЭВМ-ға енгізу-есте сақтау-шығару типтік рәсімін орындау кезінде келесі әрекеттер тізбегі жүреді:
1. МП 100 мекен-жай шинасына мекенжай береді. Басқару шинасы бойынша бағдарлама жадын (нақты микросхеманы) оқу режиміне орнататын сигнал түседі.
2. Бағдарламаның БҚ деректер шинасы бойынша бірінші команданы ("деректерді Енгізу") жібереді және МП кодталған хабарламаны алады. Команда командалар тіркеліміне орналастырылады. МП алынған команданы декодтайды (түсіндіреді) және команда үшін операнд қажет екенін анықтайды.
3. МП ША 101 мекен-жайын береді; ШУ бағдарламалардың жадын оқу режиміне аудару үшін пайдаланылады.
4. Бағдарлама жадынан ШД-ға "порттан 1"операндасы жіберіледі. Бұл операндалар 101 ұяшығында бағдарламалық жадында орналасқан. Операнда коды (1 порттың мекен-жайы бар) ШД бойынша МП-ға беріледі және командалар тіркеліміне жіберіледі. МП енді толық команданы декодтайды ("1 порттан деректерді Енгізу").
5. МП, оны енгізу құрылғысымен байланыстыратын ША мен ШУ арқылы 1 портты ашады. "А" әрпінің сандық коды МП ішіндегі аккумуляторға беріледі және есте сақталады.МП әрбір бағдарламалық командасын өңдеу кезінде таңдау-декодтау-орындаудың микропроцедурасына сәйкес әрекет ететінін атап өткен жөн.
6. МП ША бойынша 102 ұяшыққа жүгінеді. ШУ бағдарлама жадын оқу режиміне аудару үшін пайдаланылады.
7. "Деректерді есте сақтау" командасының коды ДК-ге беріледі және МП-ға жіберіледі, онда командалар тіркеліміне орналастырылады.
8. МП бұл команданы шифрлейді және оған операнд қажет екенін анықтайды. МП 103 жад ұяшығына жүгінеді және бағдарлама жадының микросхемаларын оқу Белсенді күйіне келтіреді.
9. Бағдарлама жадынан ДД-ға "200 жад ұяшығында" хабарлама коды жіберіледі. МП бұл операндты қабылдайды және оны командалар тіркеліміне орналастырады. "200 жад ұяшығындағы деректерді есте сақтау "Толық командасы бағдарлама жадынан таңдалған және кодталған.
10. Енді команданы орындау процесі басталады. МП 200 адресін ША-ға жібереді және деректер жадына қатысты жазбаның кіруін белсендіреді. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.