Схема микропроцессора

 Компьютерра PDA N72 (13.11.2010-19.11.2010)

Хотя расширенные функциональные возможности по-прежнему остаются в процессоре, получить к ним доступ можно лишь в том случае, если определенные служебные регистры заполнить набором определенных байтов. По сути дела, это эквивалентно вводу пароля. Но коль скоро пароль этот постоянный и фактически зашит в схему микропроцессоров, Чернобыль сумел его отыскать путем сканирования памяти компьютера. Для человека, понимающего, что он делает, подобная задача не слишком сложна, принимая во внимание, что хакеру уже удалось перед этим раздобыть имена тех конкретных регистров, в которые следует поместить байты отпирающей комбинации. Получив доступ к отладочному режиму, Черно обнаружил массу новых заманчивых возможностей, которые делают процессоры AMD "наиболее предпочтительным выбором" для специалистов, занимающихся программированием на глубоком уровне. В особенности же для тех людей, которые решают задачи обратной инженерной разработки. В частности, среди новых возможностей теперь есть такие, как условные точки останова программы в зависимости от содержимого данных и точки останова прочих типов (data-aware conditional breakpoints, page-guard breakpoints и т.д.), реализуемые непосредственно на аппаратном уровне

 Состав и принципы построения ЭВМ

Классическая структура ЭВМ с переходом на БИС (большие интегральные схемы) перешла в понятие архитектура ЭВМ. процессор УУ СОЗУ АЛУ ОЗУ КВв КВв УВв УВыв ВЗУ ВЗУ МК СК Устройства сопряженияОбобщенная архитектура третьего и четвертого поколенийВ ЭВМ третьего поколения усложнение структуры произошло за счет разделения процессов ввода/вывода информации, и ее обработки. Появляется понятие процессор, где неразрывно связаны СОЗУ (сверх оперативное устройство), АЛУ и УУ. Появляется понятие каналы ввода/вывода, которые делят на мультиплексные (МК) и селекторные (СК) каналы. МК – предназначены обслуживать большое количество медленно-скоростных устройств. СК – обслуживают высокоскоростные, отдельные устройства. Применительно к ПЭВМ архитектура приняла упрощенный вид архитектуры малых машин (принцип открытой архитектуры, где главным элементом является системная магистраль). Ядро ПЭВМ образует процессор и основная память. Подключение всех остальных устройств осуществляется через адаптеры (устройства сопряжения). ВУ ВУ ОП процессор ОП контроллер контроллер КПД таймер СИСТЕМНАЯ ШИНА Обобщенная архитектура ПЭВМ Автор Паша Ш Математический процессор Интегральная схема Микропроцессор Арифметико-логическое устройство Микропроцессорная память Устройство управления СИСТЕМНАЯ ШИНА Основная память ДЗУ ОЗУ Внешняя память НЖМД НГМД Адаптер НЖМД Адаптер НГМД Видео-адаптер Адаптер принтера Источник питания Дисплей Принтер Сетевой адаптер Канал связи Генератор тактовых импульсов Интерфейс клавиатуры Клавиатура Структурная схема ПКФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ.Общие принципы функциональной и структурной организации ЭВМ ЭВМ кроме аппаратурной части и ПО (Hard Ware и Sof Ware) имеет большое количество функциональных средств.

 Футурология и фантастика

Благодаря созданию интегральных схем, объединяющих на одной пластинке 40 тысяч транзисторов, этих электронных ячеек информации, удается создать карманные Мини-компьютеры. А за ними следует четвертое поколение ЭВМ, их основу составляют кремниевые пластинки, в которые впечатано уже 100 тысяч транзисторов (на площади размером менее 1 квадратного миллиметра). Человеческий- мозг состоит из нейронов, бинарных клеток, число которых достигает более 10 миллиардов. Чтобы иметь аналогичное количество функциональных ячеек, ламповая ЭВМ 50-х годов должна была бы быть равной Парижу. В 60-х годах "мозг" такого компьютера приближался бы по габаритам к зданию Парижской оперы. При интегральных схемах 70-х годов он уменьшается до размеров автобуса, а затем телевизора. В 1978 году его величина не превышала бы величины пишущей машинки, а в 80-х годах (с использованием микропроцессоров) он станет меньше человеческого мозга. Разумеется, никакая машина не способна соревноваться с мозгом, ее "творческие возможности" и "воображение" по неизбежности находятся в рамках заложенной в нее информации

 Электротехника и основы электроники

По прогнозам к 2000 г. число выпускаемых МП превысит число электрических ламп и составит 5 – 10 млрд. штук. Упрощенная структурная схема микропроцессора серии К580 МК 80 А представлена на рис. 24. Рис. 24 МП состоит из схем, реализующих арифметические и логические операции над данными различных регистров, служащих для временного хранения и преобразования данных и команд, а также устройств управления и связи с внешними блоками. МП применяют совместно с запоминающим устройством программы (ЗУП), с запоминающим устройством данных (ЗУД), а также с устройством ввода-вывода (УВВ). Система, состоящая из микропроцессора и указанных устройств, получила название микропроцессорной системы, или микроЭВМ (рис. 25). Рис. 25 Функционирование всех узлов и блоков микропроцессорной системы осуществляется с помощью генератора тактовых импульсов. Регистр команд PpК предназначен для хранения в МП команды, считанной из ЗУП, на период ее выполнения. Выполнение команды осуществляется блоком управления БУ, который связан с общими регистрами МП.

 Выживают только параноики

CISC был старой методикой, a RISC – более новой. Архитектура CISC требовала гораздо большего числа транзисторов для достижения того же результата, который можно было получить при меньшем их количестве с RISC. Процессоры Intel создаются на основе CISC-схемы. К концу 80-х, когда другие компании обратились к схеме RISC, 386-й микропроцессор Intel уже вышел на рынок, а следующее поколение процессоров находилось в разработке. 486-й процессор был более совершенной версией той же архитектуры, что мы использовали в 386-х. Это было чрезвычайно важно для Intel: мы считали (и считаем), что все наши микропроцессоры должны быть совместимы с тем программным обеспечением, которое наши клиенты купили для своих предыдущих микропроцессоров. Некоторые наши сотрудники полагали, что методика RISC даст возможность улучшить работу в 10 раз. Такие показатели в руках наших конкурентов угрожали бы нашему основному бизнесу. Поэтому мы на всякий случай занялись разработкой высокоэффективного микропроцессора на базе RISC-технологии. Однако у этого проекта были свои недостатки

 Человек в новом информационном обществе

Принятая здесь концепция позволяет теперь ранжировать и установить соотношение между понятиями информатизации, медиатизации, компьютеризации и электронизации общества. Электронизация представляет собой в общем и целом инженерно- технический процесс, состоящий в производстве, конструировании и широком внедрении полупроводников, приборов и других электронных технологий и создании на их основе различных электронных устройств, включая интегральные схемы, микропроцессоры и т.д., применяемые в промышленности, научных исследованиях, бытовых приборах, транспорте и т.д. Электронная промышленность охватывает изготовление новых материалов с заданными свойствами, элементной базы для компьютеров, средств связи и т.д. Сама по себе электронизация общества еще не означает радикальных изменений в социальной сфере, хотя предполагает более или менее существенные изменения в сфере промышленного производства и экономики. Компьютеризация как бы надстраивается над электронизацией, создающей различные элементы и компоненты современных компьютеров, качество которых зависит в первую очередь от электронных приборов и устройств, включая устройства для запоминания, интегральные микропроцессорные схемы и т.д. Разумеется, создание современных компьютеров и их широкое внедрение для контроля и автоматизации производства, для конструирования, производства и использования роботов и т.п. сами по себе играют революционизирующую роль, особенно при наличии высокой компьютерной насыщенности.

 Выборочные ответы к государственному экзамену факультета ВМС специальности 2201

По выполняемым функциям микропроцессор является центральной частью объекта, управляющим взаимодействием ее устройств. Отличия от процессора можно сформулировать следующим образом: - меньшая разрядность обрабатываемых данных, меньшая точность вычислений; упрощенная система арифметико-логических команд; меньшими объемами прямоадресуемой памяти, выполнением операций адресной арифметики операций по обмену данными с внешними устройствами с помощью одного и того же АЛУ, надо отменить, что перспективные модели МП лишены этих отличий. Структурная схема микропроцессора. Основными особенностями организации современных микропроцессоров и микро-ЭВМ является: А) Модульная структура, в которой модули являются функционально законченными устройствами Б) Магистральная организация связей между модулями, при которой общие шины используются разными модулями В) Микропрограммное управление Г) Байтовая адресация памяти и побайтовая обработка данных Д) Использование внутренних сверхоперативных регистров, см. Рис В структуре можно выделить три основные части: центральный процессор, блок управления и постоянная память микропрограмм. Центральный процессор содержит АЛУ, сверхоперативную память в виде программно доступных общих регистров и функциональные регистры – командный, индексный, адресный, указатель стека и программный счетчик.

 История развития вычислительной техники

История технологий и поколений ЭВМ Механические предпосылки Начало развития технологий принято считать с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36 второй – развитие компьютерной техники определяется только в терминах технологии аппаратуры и схем микропроцессора. Список литературы Озерцовский С. «Микропроцессоры I el: от 4004 до Pe ium Pro», журнал Compu er Week #41 – 1996г. Фролов А.В.,Фролов Г.В. «Аппаратное обеспечение IBM PC» – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1992г. Фигурнов В.Э. «IBM PC для пользователя» – М.: «Инфра-М», 1995г. Фигурнов В.Э. «IBM PC для пользователя. Краткий курс» – М.: 1999г. Гук М. «Аппаратные средства IBM PC» – СПб: «Питер», 1997г. А также материалы и техническая документация из разнообразных ресурсов I er e .

 Представление текстовой и графической информации в электронном виде

ДК (дешифрация команды): по значению кода определяется раскладка полей (формат) команды, в соответствии с чем настраиваются устройства. ВО1, ВО2, (выборка операнда):вычисление адресов операндов и обращение к ним, помещение операндов из ОП в регистры СОЗУ. ИК (исполнение команды): действия над операндами. ЗР (запись результата): полученный результат записывается в регистр памяти. Фазы ВК, ДК и ИК являются обязательными. После ЗР выполняются фазы следующей команды или фаза прерывания. Структура команды: Структурная схема микропроцессора i el8086 Первые процессоры, появившиеся в персональных ЭВМ были 16-разрядные. Процессор, стоявший в компьютере IBM PC, был изготовлен фирмой I el, назывался i8086 и работал на тактовой частоте 4,77 МГц. Процессоры следующего поколения, 80186, 80188, 80286, тоже были 16-ти разрядными, хотя имели более высокую тактовую частоту и возможность работы с памятью выше 1 Мбайта в защищенном режиме . Коротко 16-ти битные процессоры можно описать: Разрядность ядра - 16 бит Число регистров - 14 Разрядность шины данных : внутренняя - 16 или 8 бит, внешняя - 16 бит Адресная шина - 20 бит (память до 1 Мбайта) Внутренняя кэш-память - отсутствует Внешняя шина для подключения устройств ввода/вывода - ISA (I dus ry S a dard Archi ec ure), 16 бит, 8 МГц На рисунке представлена структурная схема микропроцессора 8086, в состав которого входят: устройство управления, арифметико-логическое устройство, блок преобразования адресов и регистры.

 Теория организации

В каждом случае заказчик может не только контролировать результаты, но в процессе производства устанавли­вать прочные и длительные связи с поставщиком. Виртуальная продукция становится результатом комбинации мно­гочисленных и разнообразных достижений в технологиях. Например, новые процессы в печати связаны с использованием лазеров, ксеро­графии, интегральных схем, микропроцессоров, высокоскоростных коммуникационных процессов, технологий дисплеев и достижений в программном обеспечении».5 Большую значимость для потребителей имеет не только виртуаль­ная продукция, но и появление корпораций нового типа, предназна­ченных для производства такой продукции. Для того чтобы создавать виртуальную продукцию, компания должна полностью перестроить свою деятельность, уметь контролировать все более сложные виды информации и осваивать новые организационные и производствен­ные навыки. Принципы образования виртуальной организации при­водятся на рис. 3.1 (Приложение 3.). «Виртуальная корпорация зародилась в воображении футуристов, превратилась в вероятность для теоретиков управления и теперь стала экономической необходимостью для общества».6 Отличительными чертами вир­туальной организации являются: непостоянный характер функционирования; осуществление связей и управленческих действий на основе интегрированных и локальных информационных систем и телеком­муникаций; взаимоотношения со всеми партнерскими и другими заинтере­сованными организациями через серию соглашений, договоров и вза­имное владение собственностью; образование временных альянсов организаций в смежных об­ластях деятельности; частичная интеграция с материнской компанией и сохранение отношений совместной собственности до тех пор, пока это считается выгодным; договорные отношения работников с администрацией во всех звеньях.

 Управление тюнером спутникового телевидения

Вывод: Микропроцессор обрабатывает сигналы ДУ и «принимает» решения согласно программе, хранящейся в ПЗУ. Данные, которые появляются в процессе выполнения программы, хранятся в ОЗУ. Таким образом, на уровне блок-схемы рассмотрены 4 блока устройства управления, их функции и сопряжения между собой. Более подробное описание организации соединения ДУ и микропроцессора, микропроцессора и ОЗУ, микропроцессора и ПЗУ будет рассмотрено ниже, когда будут выбраны конкретные интегральные схемы микропроцессора, ОЗУ и ПЗУ. Там же будут рассмотрены принципы организации шины адреса, данных и управления. Для лучшего понимания функционального назначения остальных блоков устройства управления сначала познакомимся с классификацией сигналов, поступающих с ДУ: 1) сигналы ДУ, в соответствии с которыми происходит включение необходимого канала с последующей настройкой на нужную частоту видео, звука и настройкой на соответствующую поляризацию. Если на нужном канале уже произведена настройка на нужную частоту видео и звука и настройка на соответствующую поляризацию, эти данные хранятся в ОЗУ и считываются при включении соответствующего канал. 2) сигналы ДУ, которыми можно управлять часами реального времени с будильником и календарем. 3) сигнал ДУ, которым можно выключить систему в целом.

 Информатика и информационные технологии

На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. Наиболее широкое распространение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами. 2.1.2. Классификация ЭВМ по этапам создания. По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения: Первое поколение, 50-е годы; ЭВМ на электронных вакуумных лампах. Второе поколение, 60-е годы; ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах). Третье поколение, 70-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе). Четвертое поколение, 80-е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном Пятое поколение, 90-е годы; ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы; Шестое и последующие поколения; оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейтронных биологических систем.

 Как производятся микропроцессоры

Вам не приходилось бывать в сердце полупроводниковой индустрии - на фабрике по производству микросхем? Каждое подобное сооружение - творение, способное впечатлить любого, даже непосвященного в производственные процессы человека. У побывавших там возникало ощущение, будто совершаешь фантастическое путешествие в футуристический муравейник роботов или внутрь самой микросхемы. Там, в стерильном зале размером с три футбольных поля, снуют роботы и десятки специалистов, облаченных в скафандры и защитные шлемы. А высокоточные машины для производства микросхем "парят" на специальных платформах, освещенные желто-оранжевым светом. Этапы производства кристаллов микросхем и фотолитография Интегральные микросхемы делают на поверхности монокристаллического кремния1 путем последовательного создания различных слоев на тонкой (меньше миллиметра) круглой (диаметром до 30 см) кремниевой пластине, именуемой подложкой.2 Слои формируются при помощи различных процессов с использованием химических реактивов, газов и света. Производство современных микропроцессоров является сложным процессом, состоящим из трехсот с лишним шагов - более двадцати слоев "витиевато" соединены между собой, дабы сформировать схему микропроцессора с трехмерной структурой.

 Назначение и функции процессора, структура и функционирование микропроцессора

На базе МЦСТ-R500 в рамках проекта Эльбрус-90микро создан микропроцессорный модуль МВ/C, фактически являющийся одноплатной ЭВМ. На базе ядра МЦСТ-R500 начата разработка двухпроцессорной системы на кристалле (СНК). На кристалле будут также размещены все контроллеры, обеспечивающие её функционирование как самостоятельной ЭВМ. На базе СНК планируется создание семейств новых малогабаритных носимых вычислительных устройств - ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков и т. п. Май 2005 года - получены первые образцы микропроцессора Эльбрус 2000. 4.1 Устройство управления Микропроцессор или микрокомпьютер является практически законченной системой управления. Он имеет сложную архитектуру и представляет собой сверхбольшую интегральную схему, выполненную, как правило, на одном полупроводниковом кристалле. Различные типы микропроцессоров отличаются типом и размером памяти, набором команд, скоростью обработки данных, количеством входных и выходных линий, разрядностью данных. В самом общем виде структурная схема микропроцессора может иметь следующий вид (рисунок 1): Рисунок 1 - Структурная схема микропроцессора Центральный процессор (CPU) является обязательным узлом любого микропроцессорного устройства, его ядром.

 Обзор x86 процессоров

К ней можно было обращаться, как к одному большому полю, доступному для программ. То есть структуры данных и программы могли быть объемом в целую память. Разделение памяти на сегменты возможно, но не обязательно. Сегменты могут быть произвольны, а не ограничены по64К. Кроме того, i80386 снабжен 16 байтами кэш-памяти. Это специально встроенное поле памяти используется для хранения нескольких команд микропроцессора. Независимо от производимых микропроцессором расчетов, специальная схема загружает в эту память код программного обеспечения, прежде чем в нем появится необходимость. Эта небольшая кэш-память помогает процессору работать более проворно без задержек, связанных с ожиданием загрузки очередной команды из оперативной памяти. Для того чтобы обеспечить совместимость с предыдущими микропроцессорами и с огромной библиотекой DOS-программ i80386 был разработан таким образом, чтобы быть, как можно больше похожим на i8086 и i80286. Как и его предшественники, i80386 позволял работать в защищенном режиме с ограничением адресуемой памяти в 1М. В этом режиме он загружал и выполнял все программы, разработанные на процессорах предшествующих поколений.

 Основные сведения о IBM

В нем располагаются все основные узлы компьютера: электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств); блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера; накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты); накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер). К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные уст­ройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие устройства располагаются вне системного блока компьютера и под­соединяются к нему через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обыч­но на задней стенке системного блока. Такие устройства обычно называются внешними. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются: принтер — для вывода на печать текстовой и графической информации; мышь — устройство, облегчающее ввод информации в компьютер; джойстик — манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кноп­кой, употребляется в основном для компьютерных игр; а также другие устройства.

 Процессоры

Это дает пользователям целый ряд преимуществ - от значительного повышения общей производительности до серьезного увеличения времени автономной работы. Тактовая частота увеличена до 233 МГц, расход энергии снижен почти на 50% Технология производства микропроцессоров обычно характеризуется минимальным возможным размером элемента - чем меньше кристалл, тем с большей скоростью может работать схема. 0.25-микронная технология позволяет создавать элементы, имеющие вдвое меньшую площадь по сравнению с возможностями 0.35-микронной технологии (обычно применяемой в производстве самых быстрых устройств). Благодаря постоянной работе над проблемой уменьшения размера микросхем и минимальных элементов, I el выпускает все более производительные процессоры. Кроме того, уменьшение размера схемы позволяет разместить на кремниевой пластине большее количество кристаллов - это дает возможность быстрее удовлетворить спрос на высокопроизводительные мобильные процессоры. Что дает использование 0.25-микронной технологии? Тактовая частота процессора при использовании 0.25-микронной технологии может быть поднята до 233 МГц.

 Цифровой диктофон

Он обладает встроенной памятью программ объемом 4096 слов и памятью данных 512 байт. Любая его команда выполняется за 1 такт процессора. Тактовая частота 8 МГц . На выполнение процессором программного кода для обработки и записи отсчетов, полученных от АЦП, потребуется до 20 мс, так что выбранный процессор вполне удовлетворяет требованию скорости работы и успевает обработать всю необходимую информацию. Обеспечение протокола работы с памятью организуется тем же процессором прграмно - аппаратными методами, так как в микроконтроллере имеется аппаратная поддержка протокола SPI. Для хранения записываемой информации выбрана FLASH ПЗУ A 45DB32 фирмы A mel, объемом 32Мб. 5. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА Микропроцессор MCU (A 90S8535) управляет через порт В работой FLASH- памяти DD1(см. схему электрическую принципиальную ПГУ9.901.012.001.ЭЗ). Так как в процессоре имеется аппаратная поддержка SPI протокола, то микросхема памяти, работающая по этому протоколу непосредственно подключается к выводам микроконтроллера DD2 miso, mosi, sck.