Исследование принципа проектирования МПС на основе микропроцессорного контроллера. ГАПОУ СО Артемовский колледж

1.

«ГАПОУ СО Артемовский колледж
точного приборостроения»
«ИССЛЕДОВАНЕ ПРИНЦИПА
ПРОЕКТИРОВАНИЯ МПС НА ОСНОВЕ
МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОНТРОЛЛЕРА»
СТУДЕНТ ГР.
РУКОВОДИТЕЛЬ:
КС-320: ВОЛОДИН М.А.
КОТЕЛЬНИКОВ А.А.

2.

Цель
-Научиться проектировать МПС на основе микропроцессорного контроллера.

3.

Задачи
-Основные понятия; классификации устройств; архитектуру микропроцессора; собрать МПС на основе
микропроцессорного контроллера.

4.

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Микропроцессорной системой (МПсистемой) обычно называют
специализированную
информационную или управляющую
систему, построенную на основе
микропроцессорных средств.
Микрокомпьютер с небольшими
вычислительными ресурсами и
упрощенной системой команд,
ориентированный не на производство
вычислений, а на выполнение
процедур логического управления
различным оборудованием, называют
программируем микроконтроллером
или просто микроконтроллером

5.

2 КЛАССИФИКАЦИЯ
МИКРОПРОЦЕССОРОВ
По числу больших интегральных схем (БИС) в микропроцессорном комплекте
различают однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные
микропроцессоры.
На рисунке 1 а) показано функциональное разбиение структуры процессора при
создании трёхкристального микропроцессора (пунктирные линии), содержащего
БИС операционного (ОП), БИС управляющего (УП) и БИС интерфейсного (ИП)
процессоров.

6.

3 АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА
С точки зрения пользователя (разработчика
автоматических систем) при выборе МП для решения
конкретной задачи целесообразно располагать некоторыми
обобщенными или комплексными характеристиками
возможностей МП, т. е. воспринимать его как нечто
цельное, имеющее вполне определенные потребительские
качества (свойства и характеристики)
В конечном итоге разработчик нуждается в уяснении и
понимании лишь тех компонентов МП и МПС, которые
явно отражаются в программах и (или) должны быть
учтены при разработке и выполнении программ.

7.

3.2 Основные характеристики МПС
Частотой
определяющей
максимальное
время
выполнения
переключения
элементов в ЭВМ;
Разрядностью
разрядностью, т. е.
максимальным
числом одновременно
обрабатываемых
двоичных разрядов;
Архитектурой
Разрядность МП обозначается m/n/k/ и
включает:
m-разрядность внутренних регистров,
определяет принадлежность к тому или
иному классу процессоров;
n-разрядность шины данных, определяет
скорость передачи информации;
k-разрядность шины адреса, определяет
размер адресного пространства.

8.

3.3 Типы архитектур МПС
Все микропроцессоры можно разделить на следующие группы:
МП с гарвардской архитектурой;
МП с фоннеймановской архитектурой;
МП типа CISC (Complex Instruction Set Computing) с полным
набором команд;
МП
типа
RISC
(Reduced
сокращенным набором команд.
Instruction
Set
Computing)
с

9.

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЁННЫХ
CISC МП
Модель МП
Разрядность, бит
Тактовая частота,
Адресное пространство,
МГц
байт
Число команд
Число элементов
Год выпуска
данных
адреса
4004
4
4
4,77
4*103
45
2300
1971
8080
8
8
4,77
64*103
-
10000
1971
8086
16
16
4,77 и 8
106»
134
70000
1982
8088
8, 16
16
4,77 и 8
106
134
70000
1981
80186
16
20
8 и 10
106
-
140000
1984
80286
16
24
10-33
4*106 (виртуальное 4*109)
-
180000
1985
80386
32
32
25-50
16*106 (виртуальное 4*109)
240
275000
1987
80486
32
32
33-100
16*106 (виртуальное 4*109)
240
1,2x106
1989
Pentium
64
32
50-150
4*109
240
3,1*106
1993
Pentium Pro
64
32
66-200
4*109
240
5,5*106
1995

10.

3.4 Архитектурнофункциональные принципы
построения ЭВМ
В цифровых вычислительных устройствах
все операции (математические и
логические) производятся над числами
(величинами), представленными в кодовом
выражении.
Причём в данном случае все операции
производятся в одном и том же узле.
Большинство задач цифровой обработки
может быть решено при помощи
устройств, математическая структура
которых изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема конечного автомата

11.

3.5 Структура МПС
Типовая структура микропроцессора
приведена на рис. 3. Микропроцессор
состоит из трех основных блоков:
арифметикологическое устройство
(АЛУ), блок внутренних регистров
(микропроцессорная память) и
устройство управления. Для передачи
данных между этими блоками
используется внутренняя шина данных
Рисунок 3 – Типовая структурная схема МПС

12.

4 АРХИТЕКТУРА
МИКРОПРОЦЕССОРНОГО
КОНТРОЛЛЕРА
Важнейшим звеном в разделе 3. Архитектур
микропроцессора является
микроконтроллер, который является
сложным техническим устройством,
предназначенным для обработки цифровой
информации
Рисунок 4 – Типовая структура
микропроцессорного контроллера
Обычно микропроцессорного контроллера
строится на базе выбранного типа
микропроцессора, лучшим образом
обеспечивающего требуемые функции
микропроцессорной системы в целом.
Типовая структура микропроцессорного
контроллера изображена на рисунке 4.

13.

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПС НА ОСНОВЕ
МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОНТРОЛЛЕРА
Технология проектирования контроллеров на базе
МК полностью соответствует принципу
неразрывного проектирования и отладки аппаратных
и программных средств, принятому в
микропроцессорной технике. Это означает, что перед
разработчиком такого рода МПС стоит задача
реализации полного цикла проектирования, начиная
от разработки алгоритма функционирования и
заканчивая комплексными испытаниями в составе
изделия, а, возможно, и сопровождением при
производстве. Сложившаяся к настоящему времени
методология проектирования контроллеров может
быть представлена так, как показано на рисунке 5.
Рисунок 5 – Основной этап разработки контроллера

14.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Я выполнил цель и научился проектировать МПС на основе
микропроцессорного контроллера и узнал основные понятия, классификацию и
архитектуру МПС.
ПРИОБРЕТЕНИЯ: После исследования принципа проектирования МПС на
основе микропроцессорного контроллера я приобрел очень важные знания в
сфере микропроцессорной техники которые могут быть полезны для меня в
будущем.
МОИ РЕКОММЕНДАЦИИ: Проектирования МПС на основе
микропроцессорного микроконтроллера даёт такие вещи, как: станки,
автомобили, стиральные машины и даже кофеварки.