Arhitectura sistemelor cu microprocesor

Arhitectura Sistemelor Cu Microprocesor

1.1 Probleme Generale.

Sistemele Cu Microprocesor Reprezintă, În Esenţă, Sisteme De Calcul Destinate Conducerii Proceselor Industriale, A Căror Unitate Centrală Este Realizată Având La Bază Microprocesoare.

Conceptual, Aceste Sisteme, Respectă Arhitectura Calculatoarelor De Proces şi, Datorită Dimensiunilor Mici şi A Costurilor Reduse, S-au Impus În Toate Domeniile De Activitate. Aria Largă De Utilizare, Precum şi Facilităţile Oferite De Aceste Sisteme, Se Datorează Microprocesorului.

Apariţia Microprocesorului A Fost Posibilă Datorită Perfecţionării Tehnologiei De Realizare A Circuitelor Integrate, Perfecţionare Care A Condus La Creşterea Densităţii De Integrare, Ajungându-se De La Zeci De Mii De Componente Pe Chip (Circuitele Lsi), La Sute De Mii De Componente Pe Cip (Circuite Vlsi), Respectiv Milioane De Componente Pe Chip (Circuite Slsi).

Dezvoltarea Acestor Tehnologii A Permis Implementarea Pe Acelaşi Chip A Unor Structuri Logice Complexe şi Implicit A Microprocesorului. Multitudinea şi Diversitatea Acestor Circuite Face Dificilă Definirea Acestora. Dificultatea Definirii Este Determinată De Relativa Noutate A Domeniului, Cât şi De Diversitatea Acestor Circuite. Dacă Se Adaugă şi Microcontrolerele, Problematica Devine şi Mai Complicată. Din Acest Considerent, Până În Prezent, Nu S-a Dat O Definiţie Unanim Acceptată. Definirea Microprocesoarelor S-ar Putea Face Fie Având În Vedere Funcţionarea Acestora, Fie Prin Rolul Lor În Contextul Sistemelor Cu Microprocesor.

Din Punct De Vedere Funcţional, Microprocesorul Poate Fi Definit Ca Un Circuit Logic Complex Care Efectuează Operaţii Logice şi Aritmetice Sub Comanda Unui Program.

În Raport Cu Rolul Acestuia În Cadrul Unui Sistem De Calcul, Microprocesorul Poate Fi Definit Ca Un Circuit Programabil, Care Implementează Funcţia Unei Unităţi Centrale A Unui Sistem De Calcul.

Diversitatea Mare A Microprocesoarelor Constituie O Problemă Complexă În Ceea Ce Priveşte Clasificarea Acestor Circuite. O Ordonare În Diversitatea Microprocesoarelor Poate Fi Realizată Dacă Se Acceptă O Serie De Criterii De Clasificare A Acestora. Aceste Criterii Se Stabilesc În Funcţie De Aspecte Hardware şi Software. În Raport Cu Acestea, O Clasificare A Microprocesoarelor Se Poate Face În Funcţie De 3 Criterii : Dimensiunea Magistralei De Date, Tipul De Sarcini Realizate, Principiile De Bază Ale Arhitecturii Care Gestionează Funcţionarea.

În Raport Cu Dimensiunea Magistralei De Date, Microprocesoarele Pot Fi :

- De 4 Biţi (Intel 4004)

- De 8 Biţi (Intel 8008,8080,Z80,Mc6800)

- De 16 Biţi (Intel 8086,80186,80286,Z8000,Mc68000)

- De 32 Biţi (Intel 80386,80486)

- De 64 Biţi (Pentium)

Funcţie De Tipul De Sarcini Realizate:

- Microprocesoare De Uz General

- Microprocesoare Specializate :

- Procesoare De I/O

- Procesoare Matematice

- Procesoare Digitale De Semnal (Dsp)

- Microcontrolere

După Principiile De Bază Ale Arhitecturii Care Gestionează Funcţionarea:

- Microprocesoare Cu Set Complet De Instrucţiuni (Cisc)

- Microprocesoare Cu Set Redus De Instrucţiuni (Risc)

Apariţia Microprocesorului A Fost Determinată De Progresele Realizate În Domeniul Tehnologiei De Realizare A Circiutelor Integrate şi A Experienţei În Domeniul Proiectării De Circuite Digitale, Microprocesorul Reprezentând Exponentul Acestor Tehnologii. Astfel, De La Ideea De Microprocesor (1969), Până La Implementare (1971), Nu Au Trecut Decât Doi Ani.

În 1969 Busicom Corporation Încheie Un Contract Cu Intel Pentru Realizarea Unui Set De Circuite Integrate Destinat Unei Familii De Calculatoare. Ca Urmare, În Iunie 1971, Intel Lansează Familia De Microprocesoare 4004, Proiectată De Frederico Faggin, Ce Cuprindea, Pe Lângă Microprocesorul De 4 Biţi, O Memorie Fixă De 256 Octeţi, O Memorie Cu Conţinut Aleator De 32 De Biţi Cu Un Port De Ieşire De 4 Biţi şi Un Registru De Deplasare De 10 Biţi. În Anul 1972 Aceeaşi Firmă Va Realiza Primul Microprocesor Single-chip De 8 Biţi - 8008 Ce Execută 45 De Instrucţiuni. Microprocesoarele Menţionate Sunt Reprezentantele Primei Generaţii Realizate În Tehnologie Pmos.

Primul Microprocesor Considerat "Standard", Care Impune Conceptele Privind Această Modalitate De Prelucrare A Informaţiei, A Fost 8080 De 8 Biţi, Realizat Tot De Intel. Acest Microprocesor, Proiectat De Masatoshi Shima, Deschide Seria Generaţiei A Doua De Microprocesoare Realizate În Tehnologie Nmos. Alţi Reprezentanţi Ale Acestei Generaţii Sunt : Z80 - Proiectat De Aceiaşi Specialişti şi Realizat De Firma Zilog În 1976, M6800 - Realizat De Motorola şi 8085 Lansat De Intel În 1978. Microprocesorul Z80 A Reprezentat Unul Din Cele Mai Performante Microprocesoare De 8 Biţi, Care Prefigurează Performanţele Generaţiei Următoare Prin Noile Concepte Implementate. Primul Microprocesor De 16 Biţi - Tms 9900 Apare În Anul 1977, Produs De Texas Instruments, Care Conceptual Nu Realizează Salturi Calitative.