Микропроцессорлер туралы жалпы түсінік

Мазмұны

Кіріспе ...4

1 Микропроцессорлер туралы жалпы түсінік
1.1 Ең алғаш микропроцессорлер ...5
1.2 Микропроцессор өндірісі ...6
1.3 Микропроцессордың логикалық құрылымы ...7

2 Микропроцессорлердің салқындату жүйесі
2.1 Активті және пассивті салқындатқыш құрылғылар ...10

3 Микропроцессорлердің қолдану саласы
3.1 Микропроцессорлерді автомобльдердің басқару жүйесінде қолдану
...12
3.2 Микропроцессорларды автоматты басқару жүйелерінде қолдану ...12
3.3 Микропроцессорларды ғылыми тәжірибеде қолдану ...13
3.4 Медициналық техникалардағы микропроцессорлер ...14
3.5 Авиациялық техникадағы микропроцессорлер ...15
3.6 Микропроцессорларды энергетика саласында қолдану ...16
3.7 Микропроцессорларды дербес компьютерлерде қолдану ...17

Қорытынды ...19

Пайдаланылған әдебиеттер ...20

Кіріспе

Микропроцессорлер және микро-ЭЕМ-дер тесттік және бақылау-өлшеуіш жүйелерде (микропроцессорлер және микроконтроллерлер үй аквариумдарында және үлкен су қоймаларындағы ортаны қадағалау үшін орнатылады. Олар рН ортаны, температура, тығыздық, оттегі балансын тұрақтандырады; жарықты, жылуды, су деңгейін басқарады), технологиялық процесстерді басқару жүйелерінде, станоктарды бағдарламалық басқаруда (мысал ретінде қарапайым және кең қолданыстағы механикалық құрылғы – электр бұрғысын алайық. Ондағы орнатылған микропроцессор бұрғылау кезінде беттің кедергісін ескеріп бұрғылау жиілігін өзгертуге мүмкіндік береді), байланыс желісінің бірқалыптылығын бақылауда, ақпаратты өндеудің алғашқы жүйелерінде, ғылыми тәжірибелерді автоматтандыру және т.б. жүйелерде кең қолданыс табады.
Бағасы арзан микропроцессорларды сағатта, калькуляторларда, кино- фотокамераларда, радиоқабылдағыш және теледидарларда қолданады. Кейінгі жылдары микропроцессорлар (мысалы, К580 сериялы біркристалды микропроцессорлар) құлыптар мен қоңырауларда және тағы басқа күнделікті тұрмыстағы құрылғыларда қолданыс тауып отыр. Бағалы микропроцессорлар қолданыс жағынан басқарудың механикалық және электромеханикалық басқару блоктарымен белсенді бәсекеге түседі.
Бақылау, басқару жүйесін жобалауда немесе микропроцессор негізінде есептеу жүргізгенде ең алдымен орындалатын функцияларды анықтап, кейін оларды микропроцессорлардың мүмкіншіліктерімен салыстыруымыз керек. Микропроцессор және микро-ЭЕМ сыртқы құрылғылардан контроллері және одан алатын ақпаратты алдын ала өндеу, форматын өзгерту функциясын атқарады. Мұндай мақсатта К580, К536, К1803 сериялы микропроцессорларды көп қолданады.
Байланыс аппаратурасында микропроцессорлар ақпаратты кодтау, шифрлеу, қабылдау және жіберу құрылғыларында пайдаланылады. Микропроцессорларды қолдану теледидар және телефон каналдарының керекті енін бірнеше есе кішірейтуге мүмкіндік береді.

Пайдаланған әдебиеттер

1. Скотт Мюллер «Дербес компьютерлерді жаңғырту және жөндеу», 2003 жыл, 14-басылым, 73-150 беттер.
2. В. А. Бесекерский «Автоматтық басқарудың микропроцессорлық жүйесі», 1988 жыл, 13-18 беттер.
3. А. А. Мячев «Intel компаниясының көппроцессорлы жүйесінің мамандануы», 1995 жыл, №3, 56-63 беттер.
4. http://www.referat-911.ru/
5. http://www.bestreferat.ru/

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе 4
1 Микропроцессорлер туралы жалпы түсінік
1.1 Ең алғаш микропроцессорлер 5
1.2 Микропроцессор өндірісі 6
1.3 Микропроцессордың логикалық құрылымы 7
2 Микропроцессорлердің салқындату жүйесі
2.1 Активті және пассивті салқындатқыш құрылғылар 10
3 Микропроцессорлердің қолдану саласы
3.1 Микропроцессорлерді автомобльдердің басқару жүйесінде қолдану
12
3.2 Микропроцессорларды автоматты басқару жүйелерінде қолдану 12
3.3 Микропроцессорларды ғылыми тәжірибеде қолдану 13
3.4 Медициналық техникалардағы микропроцессорлер 14
3.5 Авиациялық техникадағы микропроцессорлер 15
3.6 Микропроцессорларды энергетика саласында қолдану 16
3.7 Микропроцессорларды дербес компьютерлерде қолдану 17
Қорытынды 19
Пайдаланылған әдебиеттер 20

Кіріспе

Микропроцессорлер және микро-ЭЕМ-дер тесттік және бақылау-өлшеуіш
жүйелерде (микропроцессорлер және микроконтроллерлер үй аквариумдарында
және үлкен су қоймаларындағы ортаны қадағалау үшін орнатылады. Олар рН
ортаны, температура, тығыздық, оттегі балансын тұрақтандырады; жарықты,
жылуды, су деңгейін басқарады), технологиялық процесстерді басқару
жүйелерінде, станоктарды бағдарламалық басқаруда (мысал ретінде қарапайым
және кең қолданыстағы механикалық құрылғы – электр бұрғысын алайық. Ондағы
орнатылған микропроцессор бұрғылау кезінде беттің кедергісін ескеріп
бұрғылау жиілігін өзгертуге мүмкіндік береді), байланыс желісінің
бірқалыптылығын бақылауда, ақпаратты өндеудің алғашқы жүйелерінде, ғылыми
тәжірибелерді автоматтандыру және т.б. жүйелерде кең қолданыс табады.
Бағасы арзан микропроцессорларды сағатта, калькуляторларда, кино-
фотокамераларда, радиоқабылдағыш және теледидарларда қолданады. Кейінгі
жылдары микропроцессорлар (мысалы, К580 сериялы біркристалды
микропроцессорлар) құлыптар мен қоңырауларда және тағы басқа күнделікті
тұрмыстағы құрылғыларда қолданыс тауып отыр. Бағалы микропроцессорлар
қолданыс жағынан басқарудың механикалық және электромеханикалық басқару
блоктарымен белсенді бәсекеге түседі.
Бақылау, басқару жүйесін жобалауда немесе микропроцессор негізінде
есептеу жүргізгенде ең алдымен орындалатын функцияларды анықтап, кейін
оларды микропроцессорлардың мүмкіншіліктерімен салыстыруымыз керек.
Микропроцессор және микро-ЭЕМ сыртқы құрылғылардан контроллері және одан
алатын ақпаратты алдын ала өндеу, форматын өзгерту функциясын атқарады.
Мұндай мақсатта К580, К536, К1803 сериялы микропроцессорларды көп
қолданады.
Байланыс аппаратурасында микропроцессорлар ақпаратты кодтау, шифрлеу,
қабылдау және жіберу құрылғыларында пайдаланылады. Микропроцессорларды
қолдану теледидар және телефон каналдарының керекті енін бірнеше есе
кішірейтуге мүмкіндік береді.

1 Микропроцессорлер туралы жалпы түсінік

1.1 Ең алғаш микропроцессорлер

1968 жылғы шілденің 18-інде Роберт Нойс, Гордон Мур және Эндрю Гроув
деген ғалымдар Intel компаниясының негізін құрды. Олардың алдарына қойған
мақсаты белгілі болды: қолайлы да төзімді жартылай өткізгіш жады жасау.
Бұған дейін мұндай әрекеттер жасалмаған еді, әсіресе кремний
микросхемасындағы есте сақтау құрылғысы, бұрыңғы, магнит өзекшесіндегі
жадыдан 100 есе қымбат екендігін ескерсек (магнитті өзекшеден жасалған жады
құны 1 битке 1 пенниден болған кезде, жартылай өткізгіш жадының құны 1
битке 1 долларды құраған).

Сурет 1 – Pentium MMX микропроцессоры

Бұл жағдай туралы Роберт Нойс былай деген: Бізге тек бір нәрсені ғана
істеу керек болды – бағаны жүз есе төмендету, сол арқылы нарықты басып алу.
Және осымен, негізінде, біз айналыстық. 1970 жылы Intel компаниясы
сыйымдылығы 1 Кбит жады микросхемасын жасап шығарды.

Сурет 2 – Pentium-4 микропроцессоры

Динамикалық оперативті есте сақтау құрылғысы 1103 (DRAM) деп аталатын
бұл микросхема келесі жылдың аяғына қарай әлемдегі ең көп сатылатын
жартылай өткізгіш құрылғыға айналды. Бұл уақытта Intel бірнеше энтузиасттар
қатарынан үлкен компанияға айналып үлгерген еді.
Кейін Жапонияның Busicom компаниясы Intel компаниясына жоғарғы
дәрежелі бағдарламалайтын калькулятор құру үшін қажетті микросхемалар
жинағын жасап шығару туралы өтініш білдірді (Ол кезде бір бағдарлама құру
үшін арнайы логикалық микросхемалар жасалып шығарылатын). Бұл тапсырысқа
кірген микросхемалардың көп бөлігі белгілі бір есептеулерді ғана жүргізді,
сондықтан олардың келешектегі таралуы мүмкіншілігі аз болды.
1972 жылы Intel компаниясымен 2300 транзистордан тұратын жұмыс істеу
жиілігі 108 кГц (қазіргі МП жиілігінен шамамен 18500 есе аз) 4004
процессоры (8 разрядты 8008 микропроцессоры) жасап шығарылды. Ал 1981 жылы
Intel процессорлер жинағына 16 разрядтық 8086 МП және 8 разрядтық 8088 МП
қосылды. Бұл процессорлер бір жылдың ішінде технологиялық жаналық және
есптеуіш құрылғылар жүйесіндегі жетістіктері үшін 2,5 мыңға жуық
марапаттауға ие болды (жеңімпаздардың арасында IBM-нің ең алғаш дербес
компьютері де болған).
1982 жылы Intel әлемге тағы бір 134 мың транзистордан тұратын 286 атты
микропроцессорын таныстырды. Нәтижелілігі жағынана ол сол кездегі басқа да
16-разрядты процессорлерден үш есе жоғары болған. Кристалішілік жады
концепциясының арқасында 286 оған дейінгі түрлерімен бірге жұмыс істей
алатын ең алғаш микропроцессор болып саналды.
1993 жылдан бастап Intel компаниясы микропроцессорлерді сандық
белгілеуден (386,486 және т.б.) көрі әр түрлі ат қоюға (Pentium, Pentium
Pro және т.б.) көшті. Оған сандық белгілеудің тіркелген сауда маркасының
қауіпсіздігін қамтамасыз ете алмауы себеп болды.

1.2 Микропроцессор өндірісі

Процессорлерді жасаудағы негізігі компонент болып жер бетінде
оттегіден кейінгі кең таралған элемент кремний болып табылады. Бұл кәдімгі
жағалау құмының құрамында кездесетін (кремний диоксиді) химиялық элемент;
бірақ бұл күйінде микросхема жасауға жарамсыз.
Кремнийді микросхема жасауда қолдану үшін ұзақ технологиялық процесс
қажет. Бұл процесс Жокральский әдісімен таза кремний кристалдарын алудан
басталады. Бұл технология бойынша негізгі шикізат электр-доғалық пештерде
металлургиялық кремнийге түрленеді. Негізгі шикізат ретінде көбінесе
кварцтық порода қолданылады. Содан кейін қоспалардан арылу мақсатында
алынған кремнийді балқытып, тазартып, кристалл түріне айналдырады. Бұл
жартылай өткізгіштік кесек түріндегі кристалл өте жоғары жиілік деңгейіне
ие (99,999999%). Кристалды кесектерге бөлгеннен кейін алынған кремний
кесектері кептіргіш пешке салынып, Фарангейт бойынша 25000 температурада
балқытылады. Кремнийге қоспалар араласып кетпеу үшін кептіргіш пештердің
іргесін қалың бетон қабатымен қаптайды. Вибрацияның кремний кристалының
құрылуына әсер етпеуі үшін бетон арасына амортизаторлар салады. Кептіргіш
пештің құрылысы 3 суретте көрсетілген.

Сурет 3 – Кептіру пеші

Микросхема өндірісінде фотолитография деп аталатын процесс
қолданылады. Бұл процестің технологиясы келесідегідей: чиптің негізі болып
табылатын жартылай өткізгішке бірінен соң бірі әр түрлі материалдан бірнеше
қабат жабыстырылады; осылайша сигнал таралатын транзисторлар, электронды
сызбалар және өткізгіштер (жолдар) жасалады. Спецификалық сызбалардың
қиылысу нүктесінде транзистор немесе ауыстырып қосқыш жасауға болады
(вентиль).
Қазіргі кезде микропроцессорлердің өндірісі басқа да жартылай
өткізгіштерді қолдануға байланысты қыйындатылған.

1.3 Микропроцессордың логикалық құрылымы

Микропроцессор негізіндегі электронды жүйе бірнеше функционалды
құрылғылардан тұрады. Әрине, бұл құрылғылардың ең негізгісі –
микропроцессор. Жүйенің барлық құрылғылары стандартты интерфейске ие және 2-
суретте көрсетілгендей, ортақ ақпараттық магистральға жалғанады.
Жүйеге қойылатын талаптарға байланысты микропроцессор біркристалды
немесе біртақталы (микропроцессорлы үлкен интегралды сызбалардың
көпкристалды жинағы негізінде жасалған) бола алады. Жоғарғы сапалы
жүйелерде микропроцессор үлкен интегралды сызбалардың биөрісті секциялары
негізінде құрылады.

Сурет 4 – Микропроцессордың логикалық құрылымы

Жүйеде микропроцессор орталық басқару, дәлірек айтсақ, ақпаратты
арифметикалық-логикалық түрлендіру құрылғысының қызыметін атқарады. Басқару
құрылғысы ретінде ол жүйе жадыдағы бағдарламаланған командаларды орындап,
оларды шифрлеу және кодтау сияқты микрооперацияларды жүзеге асырады.
Микропроцессор орындайтын операцияның типі орындалған команданың
операциялық кодымен анықталады. Осыған байланысты, кодтар арқылы
микропроцессор сандармен екілік немесе ондық-екілік кодталған түрде
арифметикалық, логикалық және басқа да операциялар жасайды.
Микропроцессордың арифметикалық-логикалық блогында операциялық
түрленген сандар операндтар деп аталады. Операнд кез келген сан, нәтиже,
тұрақты немесе өлшем болуы мүмкін. Микропроцессордегі операция жалғыз не
екі операндпен жүргізіледі. Микропроцессорлы жүйенің физикалық жадысы әр
түрлі сақтау құрылғылары негізінде болады.
Кез келген есептеуіш модульдің орталық процессоры жадыда алдын ала
жазылып қойған командаларды ғана орындай алады. Қазіргі кезде
микропроцессорлы жүйенің жадысының үш түрін бөліп көрсетеді: жедел жады,
тұрақты және сыртқы жады.
Жедел немесе оперативті жады белгілі бір адресі бар ұяшыққа ақпаратты
жазумен қатар оқи алатын жартылай өткізгішті есте сақтау құрылғысы.
Оперативті есте сақтау құрылғысынан ерекше тұрақты есте сақтау
құрылғысы тек кейбір алдын ала өзінде жазылып қойған ақпаратты оқи алады.
Тұрақты жадының артықшылығы ретінде жазылған ақпаратты оқудың шексіз дерлік
циклін орындай алуы болып табылады. Тұрақты жадыда микропроцессор жүйесін
қорек көзінен ажыратса да ақпарат сақталып қалады, ал жедел жадыдағы
ақпарат жойылып кетеді. Тұрақты есте сақтау құрылғысын екі класқа бөлуге
болады. Біріншісінде ақпарат алдын ала жады өндірісі кезінде жазылып қояды
және оған қайта өзгертулер еңгізу мүмкін емес. Екіншісіне қайта
бағдарламаланатын тұрақты жады жатады (қатты диск).
Сыртқы жады көптеген құрылғылар түрінде бола алады: магнит таспалы
жинақтағыштар, CD, Flash, Floppy-дискілер және т. б. Мұндай құрылғыларды
адрестік шинаға, деректер немесе микропроцессорлық жүйенің басқару шинасына
тура жалғау мүмкін емес. Сондықтан микропроцессорлық жүйенің жадысы мен
сыртқы жады арасында байланыс орнату үшін арнайы құрылғыларды қолдану
қажет.

2 Микропроцессорлердің салқындату жүйесі

2.1 Активті және пассивті салқындатқыш құрылғылар

Шапшаң жұмыс істейтін процессорлерді қолданғанда микросхеманың қызып
кетуімен байланысты мәселелер туындауы мүмкін. Себебі мұндай процессорлер
қуатты көп жұмсайды, соған байланысты олардың жылу бөліп шығаруы да өте
үлкен. Бұл мәселені шешу үшін вентилятор және басқа да суытқыш құрылғылар
қолданылады.
Суытқыш құрылғылар активті және пассивті болып бөлінеді. Пассивті
құрылғылар қатарына радиаторлар жатады, ал активті құрылғыларда қосымша
қорек көзін қажет ететін вентилятор болады. Суытқыштар микросхемаға
жапсырылады немесе оның корпусына бекітіледі. Бірінші жағдайда корпус пен
радиатор арасындағы байланысты жақсарту үшін микросхеманың бетіне арнайы
жылу өткізгіш паста жағылады. Ол аралық саңылауды бітеп, жылудың жақсы
өтуін қамтамасыз етеді. Суытқыш пен процессордың жалғану әдістері 5 суретте
көрсетілген.

а) пассивті б) активті

Сурет 5 – Салқындатқыш жүйе

Суытқыштардың сапалылығы радиатор температурасының таралатын қуатқа
қатынасымен анықталады. Бұл қатынас төмен болған сайын, жылудың таралып
кетуі сапалылығы жоғары.
Радиатор сапалылығын жоғарылату үшін оған қосымша вентиляторлар
бекітіледі. Мұндай суытқыштар активті болып саналады. 4 суретте дербес
компьютерлерде көп қоланылатын суытқыш жүйесі келтірілген. Активті
суытқыштардың жұмысы үшін электр энергиясы қажет. Олар көбінесе аналық
платада орналасқан энергия көзінен қоректенеді.
Бірақ ауа арқылы салқындату жүйесінің сенімділік, қарапайымдылық және
арзандығына қарамастан, ауа төмен жылуөткізгіштікке ие, өте үлкен ауа
ағынында қатты шуыл пайда болады. Ақырғы кезде су арқылы салқындату жүйесі
көп қолданылып жүр. Мұндай ойға сенбеушілікпен қарайтындарға айта кететін
жайт, машина жасауда да дәл осы әдіс қолданылады. Мысал ретінде ауа арқылы
салқындату жүйесі қолданылған аты шулы Запорожды алсақ. Өте әлсіз
қозғалтқышқа қарамастан, ол өмірінің соңына дейін қызып кетуімен күресе
алмады.
Соңғы жылдары су салқындатқышы идеясы процессорды салқындатуда
қолданылып жүр. Оның тиімділігі жайлы жоғарыда айтып кеткен болатынмын. Су
салқындатқышы жүйесінің негізгі компоненттерін 6 суреттегі модель
құрылымынан қарастырайық.

Сурет 6 – Су арқылы салқындатқыш жүйе

Помпа суды шланг арқылы блоктарға жеткізеді. Жылынған ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.