Proiectarea arhitecturii SMP pe bază de I8086

Introducere

Se consideră anul 1971, când INTEL a anunţat producerea primului microprocesor, ca momentul trecerii de la electronica implementată cablat la electronica realizată programat. Primul microprocesor 4004 a fost conceput de M. E. Hoff ca un procesor puţin simplificat pentru a putea fi implementat, la vremea aceea, pe un singur cip în siliciu. Iniţial, microprocesorul nu a fost un computeron-a-chip, deşi în timp a ajuns la acest stadiu; conceptul de microprocesor s-a dezvoltat şi spre alte implementări specifice: microcontroller, microcalculator, procesor de semnale (DSP). Oricare din aceste circuite, pentru a deveni parte a unui sistem, impune un proces de proiectare care se bazează în egală măsură atât pe componenta hardware cât şi pe componenta software.

Microprocesorul, sau celelalte variante ale sale, integrat într-un system aduc acestuia acea performanţă, care atunci când este realizată de fiinţa umană este referită ca inteligenţă. În general, microprocesorul este integrat ca unitate centrală de procesare în sistemele digitale de calcul. Actual, aproape toate sistemele au o arhitectură de sistem digital particularizându-se în funcţie de aplicare/utilizare. Aplicaţiile care nu sunt, în sensul clasic, sisteme digitale de calcul sunt în general implementate pe bază de microprocesor sau DSP. Implementările sistemelor pe bază de microcontroller ori DSP devin simple şi ieftine -–pentru că utilizează deja o componentă de serie, devin performante – pentru că utilizează o componentă care

poate asigura suport pentru inteligenţă, devin flexibile – pentru că utilizează o componentă ce poate fi programată.

Proiectarea arhitecturii SMP

Spre deosebire de proiectarea aparatului electronic tradiţional, proiectarea sistemelor pe MP are un şir de etape speciale, cauzate de mijloacele hard şi soft accesibile. Problema de bază constă în găsirea interacţiunii optimale între mijloacele hard şi soft a sistemului.

Analiza cerinţelor către sistemele pe MP. La această etapă se formulează cerinţele tehnice, obiective către sistem şi funcţiile îndeplinite în baza terminilor primiţi pentru descrierea tehnică a SMP, determinarea parametrilor, caracteristicilor şi regimurilor de lucru. Totalitatea de cerinţe tehnice impuse SMP trebuie să asigure rezolvarea problemei puse.

Înainte de a lua decizia despre metodele realizării SMP, este necesar de a cerceta cerinţele impuse: viteza de lucru, gabarite, masa, consumul energiei, tehnologizare, preţul.

În afară de aceasta trebuie de evidenţiat cerinţele, îndeplinirea cărora nu este strict obligatorie, de asemenea şi resticţiile către SMP. La această etapă se determină resursele pentru realizarea sistemului: de muncă, materiale, instrumentale etc. În acest caz se ia în consideraţie posibilitatea de utilizare a hardului şi softului aflat în posesie.

Determinarea şi analiza cerinţelor tehnice către SMP sunt asemănătoare cu cele utilizate în electronica tradiţională. Acest fapt este adevărat doar parţial, fiindcă SMP au o flexibilitate mai înaltă referitor la îndeplinirea funcţiilor. Dacă proprietăţile de funcţionare a dispozitivelor, construite pe baza numai a mijloacelor hard, sunt determinate de elementele scheme şi trebuie să corespundă în întregime cu cerinţele impuse la începutul proiectării, atunci la utilizarea microprocesorului ele pot fi indicate după proiectarea softului. Aceasta cîteodată duce la o realizare optimă a SMP.

Proiectarea arhitecturii SMP.

La acest nivel se elaborează structura generală a SMP şi algoritmele lui de funcţionare. Una din sarcinele proiectării structurale este divizarea SMP în module funcţionale complete ce permite de a duce o proiectarea paralelă cu mai mulţi proiectanţi.

La această etapă trebuie luată decizia referitor la divizarea cerinţelor tehnice şi funcţiilor dintre hard şi soft a SMP. După aceasta se proiectează paralel resursele hard şi soft.

Proiectarea resurselor fizice (hard) a SMP

După ce s-a găsit o interacţiune optimală între resursele hard şi soft se face proiectarea amănunţită a părţii fizice a SMP. Este necesar de a remarca unele particularităţi de proiectarea a hardului. În majoritatea cazurilor componenţa aparatajului diferitor SMP construite pe unul şi acelaş microprocesor sunt asemănătoare. Ele constau din microprocesor, memorie, decodare de adrese şi module periferice pentru legătura cu dispozitivele externe. Proiectarea hardului SMP este mai simplă şi ieftină decît aparatajului electronic, fiindcă în cazul alegerii unui tip concret de microprocesor pot fi utilizate rezolvări standarde.

Proiectarea procesorului

Arhitectura procesoarelor pe baza CI I8086 - K1810BM86

Tipul şi formatul datelor prelucrate din microprocesorul K1810BM86 este arătat în figura 1.