
	Главная Схемы Документация Студентам Программы Поиск Top50

Поиск по сайту

Навигация

Главная

Схемы

Документация

Файлы

Информация

Студентам

Студентам > Курсовые > Микропроцессоры

Микропроцессоры

Страница: 4/4

выполнение программы.

В большинстве программ наблюдается тенденция обращений к одним и

тем же адресам памяти. В кэш-памяти хранится содержимое этих адресов

вместе с самими адресами. Когда при выполнении программы потребуется

содержимое одного из этих адресов, например считывается команда прог-

раммы, кэш-память производит очень быстрое сравнение , определяя, не

соответствует ли тэг (признак) запрошенного ЦП адреса одному из храни-

мых в кэш-памяти элементов. В случае успеха (попадания) команду можно

считать из кэш-памяти, не обращаясь к медленной основной памяти. Чтобы

оправдать применение Кэш-памяти, коэффициент попаданий должен быть

достаточно высоким (обычно более 80% ). Типичный размер кэш-памяти

составляет 4 Кбайта. Очевидно, чем больше кэш-память, тем выше коэффи-

циент попаданий.

Управление памятью, введенное в 32-битные процессоры, предназна-

чается для максимального распределения областей памяти между различны-

ми программами (и их данными), а также для обеспечения защиты прог-

рамм. Это устройство может быть встроено в ЦП или быть выполнено в ви-

де отдельной микросхемы, Устройство управления памятью преобразует

формируемый ЦП логический адрес памяти в физический адрес, который и

подается в память. Следовательно, ОС передает управление от одной

программы к другой,причем обе программы разделяют один и тот же диапо-

зон логических адресов, но в физической памяти они расположены отдель-

но. Кроме того, УУП обеспечивает защиту программ или данных, например,

допуская считывание и назначая уровни привилегий.

Все 32-разрядные МП могут работать с сопроцессорами, среди кото-

рых наиболее распространен арифметический процессор с плавающей точ-

кой. Все арифметические сопроцессоры удовлетворяют стандарту IEEE P754

с 80-битной расширенной точностью.

МП производятся по NMOП- или КМОП-технологиям и содержат от 200

до 300 тыс. транзисторов. Из-за увеличенного числа внешних соединений

пришлось отказаться от корпуса типа DIP и перейти к корпусу с четы-

рехсторонним расположением выводов.

ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ МП.

Тенденции МП определяются главным образом отставанием технологий

их проектирования от более высоких темпов роста технологии производс-

тва микросхем, а также превышением спроса на популярные МП над предло-

жением на продажу.

Характерным примером является развитие центральных МП с архитек-

турой 80386-80486. МП 80386 разработан по 0,3-Мбитной технологии

(DRAM - 1 М, около 2 млн. транзисторов). В МП 80486 фактически был

скопирован МП 80386, а в оставшиеся 700 тыс. транзисторов были разме-

щены сопроцессор 80387 и кэш-память емкостью 8Кбайт.

В настоящее время в производство внедряется 4-Мбитная технология,

в 1993-94 гг. ожидается 16-Мбитная технология, в 2000 г. - 128-Мбитная

и т.д. Одновременно с этим существенно снижается стоимость производст-

ва 1 бита и соответственно МП. Например, стоимость МП 80486 снизится

более чем в 30 раз.

ТЕНДЕНЦИИ РОСТА ПРИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МП ФИРМЫ INTEL.

_____________________________________________________________________

МП частота, МГц год выпуска число транзисторов MIPS

80386 25 1986 0,3 млн. 16

80386 33 1988 0,3 24

80486 25 1990 1,2 27

80486 33 1991 1,2 30

80486 50 1992 1,2 40

_____________________________________________________________________

В ноябре 1990 г. президент фирмы INTEL отметил, что с увеличением

темпов микроминиатюризация чипов МП возрастет и производительность МП.

Так, МП 80486 с тактовой частотой 25 МГц имеет производительность 27

MIPS, а 80486 с тактовой частотой 50 МГц - 40 MIPS.

К 2000 г. фирма предполагает обеспечить разработку МП системы,

включающей 4 мп с 5 млн. транзисторов у каждого и обладающий произво-

дительностью 2000 MIPS.

Кроме того, в состав системы включаются два процессора 80860, два

векторных процессора, кэш-память емкостью два Мбайта и усовершенство-

ванный интерфейс для распознавания образов и голосового ввода-вывода

инф. Система пока получила условное название MICRO-2000, будет разме-

щаться на чипе площадью в 1 кв. дюйм и должна работать на частоте 25

МГц.

Развитие возможностей технологии порождает множество проблем ,

связанных с совершенствованием МП (время разработки, надежность, поиск

оптимальных решений и т.д.).

МИКРОСХЕМЫ НА БАЗЕ 80286. Для создания компактных и дешевых

АТ-совместимых ПЭВМ с малым потреблением энергии фирма AMD разработала

микросхему, содержащюю МП AMD286 и все базовые компоненты, тербуемые

для построения компьютера. Микросхема имеет 2 варианта исполнения:

Am286 и Am286LX, отличающиеся низким потреблением энергии.

Микропроцессорный набор содержит кроме AM286 микросхемы памяти

DRAM, контроллеры клавиатуры и системной шины.

Микросхема Am286ZX разработана для использования в настольных

ПЭВМ, а Am286LX - в портативных. Построенные на основе МП типа 80С286

схемы могут работать с частотой 12,5 и 16 МГц, непосредственно управ-

лять микросхемами DRAM, сопроцессором 80С286, BIOS, контроллером кла-

виатуры и двумя разъемами AT-bus. Последнее особенно важно для исполь-

зования в портативных ПЭВМ типа LAPTOP и notebook, нетребующих боль-

шого числа разъемов системной шины.

Наиболее широко микросхемы применяются в портативных ПЭВМ типа

notebook, где низкое потребление энергии и компактность являются кри-

тическими параметрами. Эти микросхемы - основа перспективных портатив-

ных IBM PC AT-совместимых ПЭВМ.

МП ТИПА 386 ФИРМЫ AMD. Фирмой AMD создано несколько типов МП, ап-

паратно и программно совместимых с МП фирмы INTEL:

INTEL 80386DX 80386SX 80386SL

AMD AM386DX AM386SX AM386DXL

МП серии АМ386DX (с частотами 20, 25, 33 МГц) разработаны на ос-

нове транзисторов размером 0,8 мкм (в отличие от 1 мкм в 80386DX) и

потребляют энергии на 69% меньше, чем в 80386DX.

В МП AM386DXL обеспечивается очень низкий уровень потребления

энергии благодаря введению режима ожидания , в котором МП потребляет

не более 1 mA.

По оценкам специалистов фирмы AMD, в МП обеспечивается меньший

разброс характеристик, чем в 80386.

Тестирование МП AM386DX ( лабораторией журнала "Byte" ) показало

его идентичность МП 80386.

Стоимость АМ386 соответствует стоимости 80386.

МИКРОСХЕМЫ НА БАЗЕ 80386. Фирма INTEL разработала МП набор с уве-

личенной степенью интеграции на базе МП 80386SX, состоящий из двух

СБИС и содержащий все базовые компоненты, необходимые для построения

портативных 80386SX-совместимых ПЭВМ типа notebook.

СБИС процессорного устройства 80386SL содержит МП 80386SX с уст-

ройствами управления памятью и кэш-памятью, поддержки расширенной па-

мяти EEMS-LIM 4.0, схемы сопряжения с арифметическим сопроцессором

80387SX, управления системной шиной типа AT-bus (ISA-bus), буферами

шины, обеспечивающими выход на 8 разъемов расширения ISA-bus, схемы

управления системного энергопотребления.

СБИС подсистемы ввода-вывода 82360SL содержит большинство из

стандартных компонентов подсистемы ввода-вывода компьютера: парал-

лельный и последовательный порты ввода-вывода, управления прямым дос-

тупом в память (два контроллера 8237) и регенерацией памяти, часы ре-

ального времени, схемы выборки микросхем, счетчики/таймеры (два типа

8254), управление прерываниями (два контроллера 8258А) и интерфейс ма-

гистральных дисков.

МП 486SX. Для создания более дешевых и более производительных,

чем 80386SX, МП фирмы INTEL разработала МП 80486SX (называемый также

"облегченным" 486), который не содержит встроенного в чип арифметичес-

кого сопроцессора с плавающей точкой. Первый вариант МП работает на

частоте 20 МГц, второй - 25 МГц.

МП 80486SX построен на основе усовершенствования архитектуры МП

80386DX в направлении архитектуры 80486. По оценкам специалистов, про-

изводительность МП 80486SX (20 МГц)соответствует производительности

МП 80386DX (33 МГц), а 80486SX (25 МГц) - МП 80386Dx (40 МГц).

МП 80486SX имеет более усовершенствованную архитектуру по сравне-

нию с 80386DX, существенно упрощающую проектирование компьютера благо-

даря работающим внутри чипа устройствам ЦП, кэш-памяти и контроллеру

системной шины, а также меньшей тактовой частотой , которая обеспечи-

вает использование более простых микросхем и меньшую нагрузку локаль-

ной шины, чем при использовании МП 80386.

Наиболее широкое применение МП 80486SX найдут в дешевых персональ-

ных ПЭВМ, разрабатываемых проектировщиками ПЭВМ на базе МП 80386.

Отсутствие внешнего арифметического сопроцессора с плавающей точ-

кой является критическим параметром для проектировщиков системных

плат, которые предусматривают возможность замены МП 80486SX на 880486.

При обеспечении совместимости по выводам существенно упростится

проектирование DEM-систем, так как не будет необходимости ориентиро-

ваться на системные платы с двумя типами системных шин AT-bus и

EISA-bus, рассчитанных на использование 80386 и 80486 соответственно.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Мячев А.А., Степанов В.Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ.

Основы организации. - М.: Радио и связь, 1991.

2. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд. 4-е, перераб.и

доп. - М.: Финансы и статистика, НПО "Информатика и компьютеры",

1994.

3. Холленд Р. Микропроцессоры и операционные системы: Краткое

справочное пособие: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

4. Пятибратов А.П. Вычислительные машины, системы и сети. - М.:

Финансы и статистика, 1991.

5. Мячев А.А. Персональные ЭВМ: Краткий энциклопедический спра-

вочник. - М.: Финансы и статистика, 1992.


¹	²	³	⁴