Бир нече ондогон жылдар бою өнүгүп келе жаткан микропроцессор жогорку адистештирилген аймактарда колдонуу объектисинен кеңири эксплуатацияланган продуктуга чейин узак жолду басып өттү. Бүгүнкү күндө тигил же бул формада бул приборлор контроллерлор менен бирге өндүрүштүн дээрлик бардык тармагында колдонулат. Кеңири мааниде микропроцессордук технология процесстерди башкарууну жана автоматташтырууну камсыз кылат, бирок бул багытта жасалма интеллекттин белгилери пайда болгонго чейин жогорку технологиялык түзүлүштөрдү өнүктүрүүнүн жаңы багыттары калыптанууда жана бекитилүүдө.
Микропроцессорлор жөнүндө жалпы түшүнүк
Белгилүү процесстерди башкаруу же көзөмөлдөө чыныгы техникалык негизде тиешелүү программалык камсыздоону талап кылат. Бул кубаттуулукта негизги матрицалык кристаллдардагы микросхемалардын бир же топтому иштейт. Практикалык муктаждыктар үчүн чип-сет модулдары дээрлик дайыма колдонулат, башкача айтканда, жалпы электр системасы менен туташтырылган чипсеттер,сигналдар, маалыматты иштетүү форматтары ж.б.у.с. Илимий интерпретацияда, микропроцессордук технологиянын теориялык негиздеринде белгиленгендей, мындай түзүлүштөр операнддарды жана командаларды коддолгон түрдө сактоо үчүн орун (негизги эс) болуп саналат. Түздөн-түз башкаруу жогорку деңгээлде, бирок микропроцессордук интегралдык схемалар аркылуу ишке ашырылат. Бул үчүн контроллерлор колдонулат.
Микрокомпьютерлерге же микропроцессорлордон турган микрокомпьютерге карата контроллерлор жөнүндө гана айтууга болот. Чынында, бул алгоритмдин алкагында белгилүү бир операцияларды же буйруктарды аткарууга жөндөмдүү иштөө ыкмасы. С. Н. Ливенцовдун микропроцессордук технология боюнча окуу китебинде белгиленгендей, микроконтроллер деп жабдууларды башкаруунун бир бөлүгү катары логикалык операцияларды аткарууга багытталган компьютерди түшүнүү керек. Ал ошол эле схемаларга негизделген, бирок чектелген эсептөө ресурсу менен. Микроконтроллердин милдети көбүрөөк жоопкерчиликтүү, бирок татаал схемаларсыз жөнөкөй процедураларды ишке ашыруу болуп саналат. Бирок, мындай түзүлүштөрдү технологиялык жактан примитивдүү деп атоого болбойт, анткени заманбап тармактарда микроконтроллерлор бир эле учурда алардын аткарылышынын кыйыр параметрлерин эске алуу менен жүздөгөн, атүгүл миңдеген операцияларды башкара алышат. Жалпысынан микроконтроллердин логикалык түзүмү кубаттуулукту, көп тараптуулукту жана ишенимдүүлүктү эске алуу менен иштелип чыккан.
Архитектура
Микропроцессордук түзүлүштөрдү иштеп чыгуучулар комплект менен иштешүүдөфункционалдык компоненттер, алар акырында бирдиктүү жумушчу комплексти түзөт. Жөнөкөй микрокомпьютердин модели да машинага жүктөлгөн милдеттердин аткарылышын камсыз кылган бир катар элементтерди колдонууну камсыз кылат. Бул компоненттердин өз ара аракеттенүү жолу, ошондой эле кириш жана чыгуу сигналдары менен байланыш каражаттары микропроцессордун архитектурасын негизинен аныктайт. Архитектура түшүнүгүнүн өзүнө келсек, ал ар кандай аныктамаларда айтылат. Бул техникалык, физикалык жана операциялык параметрлердин жыйындысы болушу мүмкүн, анын ичинде эс регистрлеринин саны, бит тереңдиги, ылдамдыгы жана башкалар. Бирок, микропроцессордук технологиянын теориялык негиздерине ылайык, архитектура бул учурда аппараттык жана программалык камсыздоонун өз ара байланышта иштөө процессинде ишке ашырылуучу функцияларды логикалык уюштуруу катары түшүнүү керек. Тагыраак айтканда, микропроцессордук архитектура төмөнкүлөрдү чагылдырат:
- Микропроцессорду түзгөн физикалык элементтердин жыйындысы, ошондой эле анын функционалдык блокторунун ортосундагы байланыштар.
- Маалымат берүүнүн форматтары жана жолдору.
- Структура модулдарына жетүү үчүн каналдар, аларды андан ары колдонуу үчүн параметрлер менен колдонууга жеткиликтүү.
- Кайсы бир микропроцессор аткара ала турган операциялар.
- Түзмөк чыгарган же кабыл алган башкаруу буйруктарынын мүнөздөмөсү.
- Сырттан келген сигналдарга реакциялар.
Тышкы интерфейстер
Микропроцессор сейрек обочолонгон система катары каралатстатикалык форматта бир сөздөн турган буйруктарды аткаруу. Берилген схема боюнча бир сигналды иштеткен түзүлүштөр бар, бирок көбүнчө микропроцессордук технология иштетилген буйруктар боюнча сызыктуу эмес булактардан келген көп сандагы байланыш шилтемелери менен иштейт. Үчүнчү тараптын жабдуулары жана маалымат булактары менен өз ара аракеттенүүнү уюштуруу үчүн атайын туташуу форматтары - интерфейстер каралган. Бирок адегенде эмне менен байланышып жатканын аныктоо керек. Эреже катары, башкарылуучу түзүлүштөр ушундай кубаттуулукта иштешет, башкача айтканда, аларга микропроцессордон буйрук жөнөтүлөт жана кайтарым байланыш режиминде аткаруу органынын статусу жөнүндө маалыматтарды алууга болот.
Сырткы интерфейстерге келсек, алар белгилүү бир аткаруучу механизмдин өз ара аракеттенүү мүмкүнчүлүгүнө гана эмес, анын башкаруу комплексинин структурасына интеграцияланышына да кызмат кылат. Татаал компьютердик жана микропроцессордук технологияга келсек, бул контроллер менен тыгыз байланышкан аппараттык жана программалык каражаттардын бүтүндөй жыйындысы болушу мүмкүн. Мындан тышкары, микроконтроллерлор көбүнчө иштетүү жана буйруктарды берүү функцияларын микропроцессорлор менен тышкы түзүлүштөрдүн ортосундагы байланышты камсыз кылуу милдеттери менен айкалыштырат.
Микропроцессордун спецификациялары
Микропроцессордук түзүлүштөрдүн негизги мүнөздөмөлөрү төмөнкүлөрдү камтыйт:
- Сааттын жыштыгы. Компьютердин компоненттери которулган убакыт аралыгы.
- Эндиги. Бинарды бир убакта иштетүү үчүн мүмкүн болгон максималдуу сансандар.
- Архитектура. Микропроцессордун жумушчу элементтеринин жайгашуу конфигурациясы жана өз ара аракеттенүү жолдору.
Операциялык процесстин мүнөзүн негизги менен үзгүлтүксүздүк критерийлери боюнча да баалоого болот. Биринчи учурда, биз компьютердик микропроцессордук технологиянын конкреттүү бирдигинде үзгүлтүксүз кайталануу принцибин кантип ишке ашыра тургандыгыбыз жөнүндө сөз болуп жатат. Башка сөз менен айтканда, бири-бирин кайталаган шилтемелердин жана жумуш элементтеринин шарттуу пайызы канча. Регулярдуулук жалпысынан ошол эле маалыматтарды иштетүү тутумунун ичиндеги схемалык уюмдун структурасына колдонулушу мүмкүн.
Backbone тутумдун ички модулдарынын ортосундагы маалымат алмашуу ыкмасын көрсөтүп, ошондой эле шилтемелердин иреттөө мүнөзүнө таасир этет. Негизги жана мыйзамдуулуктун принциптерин айкалыштыруу менен белгилүү бир стандартка унификацияланган микропроцессорлорду түзүү стратегиясын иштеп чыгууга болот. Бул ыкма интерфейстер аркылуу өз ара аракеттенүү жагынан ар кандай деңгээлдеги коммуникацияны уюштурууну жеңилдетүү артыкчылыгына ээ. Экинчи жагынан, стандартташтыруу системанын мүмкүнчүлүктөрүн кеңейтүүгө жана анын тышкы жүктөргө туруктуулугун жогорулатууга мүмкүндүк бербейт.
Микропроцессордук технологиядагы эстутум
Информацияны сактоо жарым өткөргүчтөрдөн жасалган атайын сактоочу түзүлүштөрдүн жардамы менен уюштурулат. Бул ички эстутумга тиешелүү, бирок тышкы оптикалык жана магниттик медиа да колдонулушу мүмкүн. Ошондой эле, жарым өткөргүч материалдарга негизделген маалыматтарды сактоо элементтери интегралдык схемалар катары көрсөтүлүшү мүмкүн, алармикропроцессорго киргизилген. Мындай эс тутум клеткалары программаларды сактоо үчүн гана эмес, контроллерлор менен борбордук процессордун эс тутумун тейлөө үчүн да колдонулат.
Эгерде сактагыч түзүлүштөрдүн структуралык негиздерин тереңирээк карай турган болсок, анда металлдан, диэлектриктен жана кремний жарым өткөргүчтөн жасалган схемалар биринчи планга чыгат. Диэлектрик катары металл, оксид жана жарым өткөргүч компоненттер колдонулат. Сактоочу түзүлүштүн интеграциясынын деңгээли аппараттык каражаттардын максаттары жана мүнөздөмөлөрү менен аныкталат. Санариптик микропроцессордук технологияда видео эстутум функциясын камсыз кылуу менен ызы-чуунун иммунитети, туруктуулугу, ылдамдыгы жана башкалар да ишенимдүү интеграция жана электрдик параметрлерге ылайык келүү үчүн универсалдуу талаптарга кошулат. Биполярдык санариптик микросхемалар аткаруу критерийлери жана интеграциялык көп тараптуулугу боюнча оптималдуу чечим болуп саналат, алар учурдагы тапшырмаларга жараша триггер, процессор же инвертор катары да колдонулушу мүмкүн.
Функциялар
Функциялардын диапазону негизинен микропроцессор белгилүү бир процессте чече турган милдеттерге негизделген. Жалпыланган версиядагы функциялардын универсалдуу топтомун төмөнкүчө чагылдырууга болот:
- Дайындар окулуп жатат.
- Дайындар иштетилүүдө.
- Ички эстутум, модулдар же тышкы туташкан түзмөктөр менен маалымат алмашуу.
- Дайындарды жаздыруу.
- Дайындарды киргизүү жана чыгаруу.
Жогорудагылардын ар биринин маанисиоперациялар аппарат колдонулган жалпы системанын контексти менен аныкталат. Мисалы, арифметикалык-логикалык операциялардын чегинде, электрондук жана микропроцессордук технология киргизилген информацияны иштеп чыгуунун натыйжасында жаңы информацияны бере алат, ал өз кезегинде тигил же бул командалык сигналдын себеби болуп калат. Ошондой эле ички функционалдуулукту да белгилей кетүү керек, анын аркасында процессордун өзүнүн, контроллердин, энергия менен жабдуунун, жетектөөчү механизмдердин жана башкаруу тутумунун алкагында иштеген башка модулдардын иштөө параметрлери жөнгө салынат.
Түзмөк өндүрүүчүлөр
Микропроцессордук түзүлүштөрдүн жаралышынын негизи Intel инженерлери болгон, алар MCS-51 платформасынын негизинде 8 биттик микроконтроллерлердин бүтүндөй линиясын чыгарган, алар бүгүнкү күндө да кээ бир аймактарда колдонулууда. Ошондой эле, көптөгөн башка өндүрүүчүлөр x51 үй-бүлөсүн электроника жана микропроцессордук технологиялардын жаңы муундарын өнүктүрүүнүн алкагында өз долбоорлору үчүн колдонушкан, алардын өкүлдөрүнүн арасында бир чиптүү компьютер K1816BE51 сыяктуу ата мекендик иштеп чыгуулар бар.
Татаал процессорлордун сегментине кирип, Intel микроконтроллерлерге ордун башка компанияларга, анын ичинде Analog Device жана Atmel-ге берди. Zilog, Microchip, NEC ж. Эгерде өнүгүү тенденциялары жөнүндө айта турган болсок, анда бул күндөрү биринчиорун ички контролдук милдеттердин спектрин кеңейтүү, компакттуулук жана аз энергия керектөө талаптары менен алмаштырылат. Башкача айтканда, микроконтроллерлор техникалык тейлөө жагынан кичирейип, акылдуу болуп баратат, бирок ошол эле учурда алардын кубаттуулук потенциалын жогорулатууда.
Микропроцессордук жабдууларды тейлөө
Эрежелерге ылайык, микропроцессордук системаларды тейлөө электрик жетектеген жумушчулар бригадасы тарабынан жүргүзүлөт. Бул аймактагы негизги тейлөө милдеттери төмөнкүлөрдү камтыйт:
- Тутумдун иштөө процессиндеги мүчүлүштүктөрдү оңдоо жана бузуунун себептерин аныктоо үчүн аларды талдоо.
- Белгиленген пландуу тейлөө аркылуу түзмөктүн жана компоненттердин бузулушунун алдын алыңыз.
- Түзмөктүн бузулууларын бузулган тетиктерди оңдоо же аларды тейлөөгө жарамдуу окшош тетиктерге алмаштыруу аркылуу оңдоңуз.
- Системанын компоненттерин өз убагында оңдоону өндүрүү.
Микропроцессордук технологияны түз тейлөө татаал же кичине болушу мүмкүн. Биринчи учурда техникалык операциялардын тизмеси алардын эмгек сыйымдуулугуна жана татаалдык деңгээлине карабастан бириктирилет. Чакан масштабдуу мамиледе ар бир операцияны жекелештирүүгө басым жасалат, башкача айтканда, жеке оңдоо же тейлөө иш-аракеттери технологиялык картага ылайык уюмдун көз карашынан обочолонгон форматта аткарылат. Бул ыкманын кемчиликтери ири масштабдуу системанын ичинде экономикалык жактан акталбашы мүмкүн болгон жогорку иш агымы менен байланышкан. Башка жагынан алганда, чакан тейлөөжабдууларды техникалык колдоонун сапатын жакшыртат, анын айрым компоненттери менен бирге анын андан аркы бузулуу коркунучун азайтат.
Микропроцессордук технологияны колдонуу
Өнөр жайдын, ата мекендик жана эл чарбасынын ар кандай тармактарында микропроцессорлорду кеңири жайылтууга чейин тоскоолдуктар барган сайын азайып баратат. Бул дагы эле бул приборлорду оптималдаштырууга, алардын наркынын төмөндөшүнө жана автоматташтыруу элементтерине болгон муктаждыктын өсүшүнө байланыштуу. Бул түзмөктөр үчүн кеңири таралган колдонуулардын айрымдары төмөнкүлөрдү камтыйт:
- Өнөр жай. Микропроцессорлор жумушту башкарууда, машинаны координациялоодо, башкаруу системаларында жана өндүрүштүн натыйжалуулугун чогултууда колдонулат.
- Соода. Бул чөйрөдө микропроцессордук технологиянын иштеши бир гана эсептөө операциялары менен эмес, ошондой эле товарларды, запастарды жана маалымат агымдарын башкарууда логистикалык моделдерди колдоо менен байланышкан.
- Коопсуздук системалары. Заманбап күзөт жана сигнализация комплекстериндеги электроника автоматташтырууга жана интеллектуалдык башкарууга жогорку талаптарды коёт, бул бизге жаңы муундагы микропроцессорлорду камсыз кылууга мүмкүндүк берет.
- Байланыш. Албетте, коммуникация технологиялары мультиплексорлорду, алыскы терминалдарды жана коммутация схемаларын тейлеген программалоочу контроллерсуз иштей албайт.
Корутундуда бир нече сөз
Керектөөчүлөрдүн кеңири аудиториясы азыркыны да толук элестете албайтмикропроцессордук технологиянын мүмкүнчүлүктөрү, бирок өндүрүүчүлөр бир ордунда турбайт жана бул продуктыларды өнүктүрүүнүн келечектүү багыттарын карап жатышат. Мисалы, компьютердик индустриянын эрежеси дагы эле жакшы сакталып турат, ага ылайык ар бир эки жылда процессорлордун схемаларындагы транзисторлордун саны азаят. Бирок заманбап микропроцессорлор структуралык оптималдаштыруу менен гана мактана албайт. Эксперттер ошондой эле жаңы схемаларды уюштуруу жагынан көптөгөн инновацияларды болжолдошууда, бул процессорлорду иштеп чыгууга технологиялык мамилени жеңилдетет жана алардын базалык наркын төмөндөтөт.
