Микропроцессор үлгілері

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

Жоспары:
1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
a) Микропроцессор жүйесінің құрылысы
b) Микропроцессор үлгілері
c) Pentium процессоры
d) Pentium Pro процессоры
e) ММХ технологиялы процессорлар
f) Pentium ІІ процессоры
g) Celeron процессоры
h) Xeon тобының процессорлары
i) Pentium ІІI процессоры
3. Қорытынды
4. Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе
Микропроцессор - жұмыс атқару жүйесін программалық түрде өзгерте отырып, мәліметтерді өңдеп, түрлендіріп бере алатын бір немесе бірнеше үлкен интегралдық схемалар жиынтығы. Микропроцессор 19 ғасырдың 70 жылдары ойлап табылды. Микропроцессор техникасының негізгі мәні қысқаша былай түсіндіріледі, бұрынғы интегралдық схемалардың жұмыс атқару мүмкіндігі оларға қосылған элементтермен шектеліп, олардың өзара жалғасуына негізделген болатын. Аппараттық негізде жасалған бұл құрылғылар қатаң жүйелі логикалық схемалар деп аталады. Белгілі бір пайдалану жүйесіне арналған мұндай схемаларды басқа орындарда пайдалану өте қиын, тіпті мүмкін емес: ол үшін олардың құрылымына өзгерістер енгізіп, басқаша құру қажет болады. Міне осы жағдайда пайдалану жүйесін жедел өзгерте алатын, икемді логикалық схемалар керек болып, осы өзгеріс сырттан программалық түрде жүзеге асырылады. Енді әртүрлі техникада, өндірісте қолданылатын схемалардың негізі, бір-біріне ұқсас бөліктері өзара тұтастандырылып, бір ғана үлкен интегралдық микросхема түрінде жасалынып, оның жұмыс атқару жүйесі программалық кіріс жолдарымен басқарылатын болды. Сонымен, микропроцессор дегеніміз - орасан күрделі пайдалану өрісі өте кең, программамен басқарылатын үлкен интегралдық схема. Оны басқаратын программа керек болса біржолата есте сақтау бөліміне жазылып қойылып, қажеті болмаса өзгерту мүмкіндігін сақтай отырып, күнделікті тапсырыстармен мүмкіндіктерге сәйкес қайта жазылуы мүмкін. Ол енді электрондық есептеу машиналарының ішіне енгізіліп, мини,микро ЭЕМ-дердің де негізіне айналды. Бұрын ЭЕМ -дердің арифметикалық логикалық амалдар орындайтын процессоры бірнеше үлкен-үлкен шкафтардан тұрып бөлме-бөлме орындарды алып тұратын болса, енді оның аумағы шағын ғана үлкен интегралдық микросхеманың көлемімен шектелетін болды. Сондықтан да ол микропроцессор аталатын болды. Бұдан микропроцессорлардың түрлері мен атқаратын қызметтері, олардың құрылымы мен құрылысына біршама тоқталып кететін боламыз.
Сонымен қатар микропроцессорлардың даму тарихы қарастырылады. Микропроцессордың пайда болуы мен даму кезеңдері бөлімінде алғашқы микропроцессорлардың түрлерінен бастап қазіргі PENTIUM микропроцессорларына дейін сөз етілген. Олардың тактілік жиілігі көрсетіліп, сериялары талқыланған. Микропроцессор дегеніміз алдын ала орнатылыған программа бойынша жұмыс атқаратын үлкен интегралды микросхема екені айтылған.

Микропроцессор жүйесінің құрылысы
Жады құрылғысы ішкі және сыртқы болып екіге бөлінеді. Ішкі жадылар жартылай өткізгіштік электрондық аспаптар негізінде үлкен ИС түрінде құрастырылса, сыртқы жадыларда мәліметтер көпке, көшіре сақтау үшін магнит таспалары мен табақшаларда жазылады. Соңғы кездерде оптикалық немесе магнитті табақшалар жиірек қолданылады. Үлкен интегралдық схемалар негізіндегі жадылар адрестік және ассоциативтік болып екіге бөлінеді. Адрестік жадылардың ұяшықтары олардың координаттарын физикалық түрде нақты көрсету арқылы арқылы табылады. Олар кез-келген, еркін таңдау тәртібінде немесе тізбектей іздеп табу принциптерінде жұмыс істеулері мүмкін. Біріншісінде адрестерде кез келген ретте қарау мүмкін болса, екіншісінде оларды тек тізбетеп, бірінің соңынан бірін реттеп қарау керек. Микропроцессордың құрылымы көпшілік жағдайда еркін таңдау жүйесіне бейімделген. Құрылым негізінің ерекшелігіне байланысты жады құрылғылары энергияға тәуелсіз және тәуелді болып бөлінеді. Біріншісі, тұрақты жады болып, тек оқуға арналса, екіншісі шұғыл жады болып оқуға да жазуға да арналған. Тұрақты жадының программаланған түрлері әртүрлі программалар мен сандар кестесін сақтауға арналып, бірнеше түрге бөлінеді. Технологиялық түрде программаланған ТЖ, бұлар интегралдық схемалар құрамындағы элементтердің өзара арнайы қосылуымен жасалынады. Технологиясы күрделі болғандықтан саны өте көп болып жасалғанда ғана пайдалы. Тұрақты жадыда бір жазылған программа қайтып өзгертілмейді. Балқығыш қосылғыштармен программаланатын жады тұтынушыларға бастапқы нөл және бір сандары қатар жазылған, әлі программаланбаған түрде түседі. Тұтынушы арнайы программаның көмегімен балқығыш қосқыштарды жалғай отырып, өз программасымен тұрақты жады ретінде жазыла алады. Аталған жадылар қатарына 556-сериядағы ТТЛШ схемалар негізінде жасалған жадылар жатады. Олардың аумағы 2 килобайтқа дейін жетді. Ультракүлгін сәулелермен өшірілетін ПТЖ қазіргі кезде ең кең таралған құрылғы. Мұндағы мәліметтердің әрбір бөлігі арнайы қалқымалы тиекті МДЖ транзисторлары негізінде дайындалған. Белгілі кернеу (18-26 В) түсіре отырып, электрлік тесіп өту арқылы тиек бойынша заряд жинап, оны тиек диэлектрлігінің өте сапалылығының арқасында ұзақ уақыт сақтауға болады. Мысалы, 573 сериялы К573РФ1 жадысы жазылған программаны ондаған жылдар бойы сақтай алады. Жадылық микросхемаларды програмалау арнайы программатор деп аталатын құрылғы көмегімен жүргізіліп оларЭЕМ-нің шеткі құрылғылары ретінде іске қосылады. Ултракүлгін сәулемен жұмыс істейтін микросхемалардың программаланбаған кезінде оның бар ұяшықтарында 1-лер орналасқан да, программа жазылғанда олардың кейбір ұяшықтарында 0 дер пайда болады. Жазылған программаға өзгерту енгізу үшін ондағы қалған 1-лерді тағыда қосымша 0-ге айырбастау қажет. Жазылған программаны толығымен өшіру үшін жұқа әйнекпен жабылған микросхема бетіне 30-60 минут бойы ультракүлгін сәулені түсірсе болды. Түскен сәуленің көмегімен қалқыған тиектегі зарядтар өз өзінен тарап кетеді. Қайтадан программалауды 10-100 ретке дейін қайталауға болады. Бірақ әрбір өшіріп жазудың қалдықтық әсерінен микросхеманың заряд сақтау қабілеті бірте-бірте нашарлай түсіп, оның сапасы төмендейді. Эектрлік ТЖ мәліметтерді жазуды да, өшіруді де электр сигналдарымен жасауға мүмкіндік береді. Олар әр түрлі технологиялық әсерлермен жасалынуы мүмкін: қалқымалы тиектің үстінен тағы бір қосымша тиек орнатылып, соған электр сигналдарын беру арқылы жазу-өшіруді сәулесіз де орындауға мүмкіндік береді. Мұндай микросхемалардың мысалы ретінде: К573РР2,КМ1609 қолданылады. Шұғыл жадыларда ШЖ статикалық және динамикалық болып екіге бөлінеді: статикалық ШЖ тригерлер негізінде құрылып, ток көзінің әсерімен жұмыс істейді. Көбінесе МТЖ транзисторлар негізінде жасалынады да, олар кем дегенде алты транзисторлардан тұрады.
Сондықтан да статикалық ШЖ-ның мәлімет сақтау аумағы оның бір транзистордан тұратын динамикалық түріне қарағанда шамамен алты есе аз. ШЖ-ның динамикалық түрінде мәлімет жадылық конденсаторда сақталады. Бұл конденсаторлардың құрылымын өрістік транзистордың құймасы мен табаны құрайды. Тиекке сигнал бере отырып, жадылық конденсаторды күшейткіш генератордың жұмысы статикалық триггердің жұмысына ұқсас. Аталған конденсатордың заряды бірте-бірте ағып кетпей, мәліметтерді орынды сақтау үшін осы зарядты мезгіл-мезгіл толықтырып отыру керек. Бұл процесс регенерация деп аталады. Регенерация аралығы 1-2 мс-тан аспауы керек. Оны әрбір ұяшық бойынша жасауға болады. Бірақ уақытты үнемдеу үшін оны тап-тобымен, жол-жолымен бірден жасаған дұрыс. Мәселен, К565РУ5 схемасының аумағы 64 кбит жадысының 128 жолының регенерациясы 2 мс-тан аз уақытта өтуі керек. Әрбір жолдың регенерациясы 0,5 мс-та өтеді деп есептесек, онда регенерацияға жоғалатын уақытымыз бар болғаны 3,2 пайызды құрайды. Регенерация программалық жолмен де, аппараттық жолмен де жасала береді. Көбінесе аппараттық жолмен жасалынып, оған арнайы регенерация контроллері пайдаланылады. Схемаларды қаттау нығыздығы мен функционалдық күрделілігін арттыру ЭЕМ де жиі қолданылатын үлкен интегралдық схемаларды жасауға мүмкіндік берді. Интеграция дәрежесін анықтау үшін интеграция коэффициенті алынды: k=lgN , мұндағы N-интегралдық схемадағы элементтер саны. ҮИС металл қосылыстар бағытын өзгерткенде әртүрлі логикалық функциялар атқаруға қабілетті бір типті элементтерден тұрса, онда ҮИС-ті бір кристалда дайындаудың экономикалық тиімділігі болады. Оның элементтік біртектігіне МОП транзисторларды пайдаланып қол жеткізуге болады. Схемаларды биполюсті транзисторда пайдаланғанда, диодтар мен резистор қажет, ал бұл онша тиімді емес, әрі бұл жағдайда ҮИС арнайы функционалдық мақсатқа жасалынады. Атап айтқанда, ЭЕМ үшін еске сақтау құрылғысынан жазуды және санауды күшейтіп ҮИС, цифрлы аналогты және аналогты цифрлы түрлендіргіштер, операциялық күшейткіштер, индикация күшейткіштері жасалады. Алғашқы микропроцессорлар p-n текті каналы бар МОП транзисторлардан жасалады. Микропроцессорлардың жады бар және берілген программа бойынша жұмыс істей отырып, интегралдық микросхемаларды орта дәрежелі интеграциялы ондаған логикалық кристалын ауыстырады. Бірақ n-типті каналы бар МОП транзистордан жасалған МП операциялары 10-60 мкс аралығында орындайды. Тез әрекеттілігін артыру үшін МП-да n-типті каналы бар МДЖО транзисторларынан жасалған микропроцессорлы ҮИС қолданылып, тесіктермен салыстырған электрондардың қозғалғыштығының артуы салдарынан операция орындау уақытын 2-8 мкс-ға дейін қысқартады. Алғашқы МП 8 және 16 разрядты болды, одан кейін разряды көп МП жасалды. МП дың жұмыс істеуі үшін сыртқа шығару енгізу құрылғылар, тұрақты еске сақтаушы құрылғылар, сондай ақ ҮИС түрінде дайындайтын басқа құрылғылар қажет. ҮИС дайындауға жоспарлы процесті пайдаланатын микротехнологияның дамуы электрондық өнеркәсіпті жоғарғы деңгейге көтерді. Конструкциялау кезінде ҮИС жасауда және технологиялық проуестерде ЭЕМ пайдаланылады.
ЭЕМ логикалық ұяшықтардың әртүрлі концтрукциясын жадына ұстайды, ал конструктор болса, клавиатура мен дисплей осцилограф экраны көмегімен талап етілітін схеманың логикалық диаграммасына сәйкес элементтер комбинациясын алады. ЭЕМ конструкциясының берілген техникалық шарттарға сәйкестігінтексереді. Конструкция дұрыс шешідгенде ЭЕМ шаблондар сызбасын орындайды. Дербес элементтердің қосылыстары мен схема конструкциялары лентаға жазылып, ЭЕМ басқаратын шаблондар дайындау қондырғысына келеді. ЭЕМ программасы бойынша дайындалғанға және дайындалғаннан кейінгі кристалл сыналады. Қазіргі электорндық құрылғылар өте күрделі және көп элементті болып келеді. Мысалы, электронды есептеуіш машиналардың құрамында 107 элемент бар. Әрине элементтер саны көбейген сайын құрылғының салмағы, көлемі және бағасы артады, бірақ сенімді жұмыс жасау мүмкіндігі азаяды.
Аталған мәселелерді шешуде электрондық құрылғыға кіретін элементтерді кішірейту және оларды атқаратын міндетіне қарай таптастырып жасау маңызды орын алады. Мәселен күшейткішкаскадты, түрлендіргішті т.б бір элемент етіп жасаса, құрылғыны жиыстыру, жөңдеу жұмыстарының жеңілдейтіні хақ. Бірнеше ұсақ элементтерден тұратын және белгілі бір жұмысты атқаратын электронды аспапты интегралдық микросхема деп атайды. Мұндағы интегралдық сөз жиын деген ұғымды білдіреді. қ Интегралдық микросхеманың негізгі парамаетрлері жинастыру тығыздығы мен интеграциялық дәрежесі оның құрамындағы элементтердің жалпы санымен анықталады. Әдетте, егер микросұлбаның құрамында он элементке дейін болса - бірінші интегралдық дәрежелі, оннан жүзге дейін болса - екінші интегралдық дәрежесі т.с.с деп саналады. Интегралдық дәрежесі мыңнан артық элементпен анықталатын интегралдық сұлбалар үлкен интегралдық сұлба деп аталады.

Микропроцессор үлгілері.
Дербес компьютердің типі онда орналастырылған микропроцессордың үлгісімен анықталады. Intel және AMD фирмасының процессорларының моделдері

Алғашқы шығарылған 8086, 8088 нөмірлі ІВМ РС компьютерлерінде Intel фирмасы дайындаған 16 разрядты микропроцессорлар пайдаланылды. Олардың адрестік шинамен интерфейсі 20 разрядты және осыған сәйкес ОЕСҚ-ның көлемі 1 Мбайт болатын.
ОЕСҚ (оперативті есте сақтау қүрылғысы). Оның басқа түрде аталуы: RАМ -- арифметикалық-логикалық операцияларды орындау алдында және орындау процесінде деректер мен программалар уақытша сақталатын ішкі жадтың негізгі бөлімі, оны жедел жад (ЖЖ) деп те атайды. ОЕСҚ-ның көлемі адрестік шинаның разрядтығына байланысты. Атап айтқанда, ол 2 санының адрестік шинаның разрядынан тұратын дәрежесі арқылы анықталады. Сондықтан Intel-8088 (І8088) компьютерінде ОЕСҚ-ның көлемі 220 байтқа тең. Ал, қазіргі кездің 32 -- 64 разрядты Пентиум типті дербес компьютерлерінің жад колемі 4 Гбайттан кем емес. (1-4 Мбайтган артық ОЕСҚ-ны пайдалану үшін арнайы программалар мен қосымша платалар пайдаланылады.)

Процессор үлгісінің нұсқалары көп. Мысалы, 80386 процессорының SХ-25, DХ-33, ал 80436 процессорының DХ-40, DХ-50, DX2-66, т.б. атаулы нұсқалары бар. Мұндағы 80486 DХ-50 процессоры 80486 үлгілі процессордың 50 МГц тактілік жиілігімен жұмыс жасайды. Мысалы, 80386 8Х процессорлы компьютерде 16 разрядты, процессорлы компьютерде 32 разрядты берілгендер шинасы бар (бұл шинаның разрядтығы өскен сайын берілгендер процессорға тезірек енгізіліп-шығарылады).
Соңғы жылдары 64 разрядты берілгендер шинасымен жұмыс істейтін Реntium сияқты мол мүмкіндікті микропроцессорлар да көптеп жарыққа шықты.

Жаңа мүмкіндіктер жүйелердің көпесептілігін кеңейтеді. Жаңа операциялар жадындағы семафорлармен жұмыс жылдамдығын арттырады.
Микросхемадағы жабдық бүркеме-жадының қайшы болмауына кепілдік береді және көпдеңгейлі бүркемелеуді іске асыруға арналған құралдарды қолдайды.
Тактілік жылдамдығы - 200-1500 МГц шамасында мына кестеде көрсетілген

Жыл
Микропроцессор моделі
Шина разрядтығы
Тактілік жылдамд. (МГц)
Транзистор саны (мың)
1978
8086,8088
16
4,77 .. 8
29
1982
80286
16
10.. 33
130
1985
80386
32
25 .. 50
275
1989
80486
32
33 .. 100
1200
1993
Реntium
64
50.. 150
3100
1995
Реntium Рго
64
66.. 200
5500
1997
Реntium II
64
233
7500
1999
Реntium III
64
600
9500
2000
Реntium 4
64
1500
42000

Pentium процессоры

Pentium процессоры Intel фирмасының басты жетістіктерінің бірі болды. Pentium процессорын құру 1989 жылғы маусымнан басталды, оны құру және тестілеу процесіне дербес компьютерлер мен программалық жасаудың барлық негізгі құрушылары белсенді қатысты, бұл жобаның жалпы жетістігіне өз ықпалын тигізді. 1991 жылдың соңында процессордың макеті аяқталды, инженерлер онда программалық жасауды іске қоса алды. Жобалау негізінен 1992 жылғы ақпанда аяқталды, процессорлардың тәжірибелі топтамасын тегіс қамтитын тестілеу басталды. 1992 жылғы ақпан айында Pentium процессорының өнеркәсіптік игеруін бастау қажеттігі жөнінде шешім қабылданды, бұл 1993 жылғы 22 наурызда Pentium процессорының кең ауқымды таныстыру рәсімімен аяқталды.
Бір ғана кремний төсемде 3.1 миллионнан артық транзисторлар біріктірілген 32 разрядты Pentium процессоры жоғары өнімділікпен сипатталады. Pentium процессорының суперскалярлық архитектурасы Intel-мен ғана сәйкес келетін екіконвейрлі индустриалдық архитектураны білдіреді, бұл процессорға тактілік жиіліктің бір кезеңінде бірден астам команданы орындау арқылы өнімділіктің жаңа деңгейіне жетуге мүмкіндік береді. Pentium процессорында құрылған басқа маңызды ревалюциялық жетілдіру, ол жеке бүркемелеуді енгізу. Pentium процессоры жылжымалы үтірлі жетілдірілген құрамдас есептеуіш блогын пайдаланудың арқасында математикалық есептеулерді неғұрлым жоғары деңгейде орындау мүмкіндігін береді. Pentium процессоры сырттан 32-биттық құрылғыны білдіреді. Жадыға деректердің сырт шинасы 64-биттық болып келеді.
Pentium процессоры компьютерлерді нақты әлемдегі атрибуттармен жұмыс істеуге үйретті - олар дыбыс, дауыстық және жазба сөйлеу, фотокескіндер.
Pentium Pro процессоры

Процессорлардың алтыншы буынын есептеу 1995 жылғы күзде шығарылған Pentium Pro-дан басталды. Pentium Pro процессорлары олардың бір бөлігі шахматтық тәртіппен орналасқан штырьлік бағыттауыштар матрицасымен SPGA (Staggered Pin Grid Array) ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.