13. Mikropočítače, mikroprocesory a mikrořadiče

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

Mikroprocesor

Mikroprocesor je část počítače, která vykonává funkce CPU a je integrován do jediného integrvaného obvodu. Jedná se o ústřední část počítače, která má čte instrukce z paměti a vykonává program.


Základní části mikroprocesoru

CPU - centrální procesorová jednotka, vykonává instrukce v posloupnosti určené programem, tvoří ji Řadič + ALU

Operační paměť - paměť s uloženými daty a vykonávaným programem

IN vstupní jednotka (klávesnice, myš, joystik, komponenty sítové komunikace)

OUT výstup (monitor, tiskárna, USB)

Registr adres - je součástí operační paměti, jedná se o registr, ve kterém se nachází adresa paměťové buňky, ze které se bude číst nebo do ní zapisovat

Registr dat - je součástí operační paměti, je to vstupně-výstupní registr, do kterého paměť zapíše přečtená data nebo z tohoto registru zapíše do dané paměťové buňky naadresované adresou v registru adres

Řadič - sekvenční automat, který řídí chod celého mikroprocesoru (stará se o načítání a dekódování instrukcí. Generuje řídící signály, stará se o komunikaci po datových sběrnicích uvnitř mikroprocesoru)

Dekodér instrukcí - je součástí řadiče, po načtení instrukce se stará o její identifikaci, má za úkol rozdělit právě načtenou instrukci na operační znak (sčítat, odčítat, násobit, negovat), datovou část a tyto dekódované informace poskytnout aritmeticko-logické jednotce

Programový čítač - součást řadiče, specializovaný čítač, který se po provedení každé instrukce zvětší o 1 (inkrementuje) a jeho obsah ukazuje na následující instrukci, která se bude vykonávat

Aritmeticko-logická jednotka - výpočetní blok, který se stará o provádění vlastních instrukcí. Po vypočtené operaci nastavuje hodnoty tzv. příznakového (status) registru

Status registr udržuje informace co se stalo s instrukcemi v ALU (jestli byl výsledek nulový, záporný, kladný, jestli nedošlo ke skoku) Obecné schéma mikroprocesoru ve vonNeumanově architektuře.jpg

Architektury

vonNeumannova - V této architektuře máme v jedné paměti jak program, tak data (na jistých adresách se nachází program OD-DO a potom v jistém místě data). Jeden prostor pro data a program způsobuje to, že musíme dávat pozor aby se data nezačala zapisovat do softwaru jinak program havaruje (modrá smrt). Nejprve se načítá adresa a poté data. Software lze za běhu měnit.

Harwardská - Má dvě paměti, jednu pro program a druhou pro data. Do paměti, kde je program se dostaneme až ve speciálním režimu, kdy ho můžeme programovat (Obvykle přes druhý počítač). Je to z důvodu abychom si nepřepsali program. Fyzicky odděluje paměť programu a dat a jejich spojovací obvody. Rozdělené paměti zamezují chybám při běhu programu a jsou zároveň rychlejší.


Typy procesorů

RICS - s redukovanou instrukční sadou. Obsahuje malé množství univerzálních instrukcí. Soubory jsou ale rozsáhlé.

+snadný na naučení, architektury se moc neliší

-potřeba větší paměti kvůli velkému počtu instrukcí

CISC - s kompletní instrukční sadou, která čítá stovky instrukcí. Programy napsané pro tento druh mikroprocesoru bývají malé.

-těžký na naučení

+instrukce zabírají méně místa

Programovací jazyky

např. Java, C x , VisualBasic

určujeme podle vyspělosti jazyka

-nízkoúrovňové (ASSEMBLER)

-středněúrovňové (Pascal, C , Basic)

-vysokoúrovňové

-speciální (neprocedurální)

Typy instrukcí

Aritmetická instrukce - součet, rozdíl, součin, zbytek po dělení..

Logická instrukce - AND, OR, negace, posun o definovaný počet míst..

Instrukce skoků - podmíněné skoky(jmp), nepodmíněné skoky(djmp)

Množina instrukcí pro řízení chodu programu

funkce volání podprogramu CALL

funkce ukončení cyklu

prázdná instrukce NOP

mazání když se přeplní pamět vlivem chyby WATCHDOG

Přerušovací systém

Užívá se k optimalizaci zpracování dat. Umožnuje nám vykonávat potřebné meziúkony , zatímco hlavní program bude pozastaven a udělen prostor např. pro jeho podprogramy provést své vyhodnocování

Další materiály a zdroje

Text na odbornou angličtinu http://noel.feld.cvut.cz/~horcik/SOSCL/AJ/soubory/EN-AVR_arch.pdf a slovník k anglickým pojmům http://noel.feld.cvut.cz/~horcik/SOSCL/AJ/soubory/EN-AVR_arch-vocabulary.pdf

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje