Презентація до уроку теоретичного навчання "Мікропроцесори"

МІКРОПРОЦЕСОРИТема уроку: Координатор уроку: Тропіна Марія

Навчальна мета: надати поняття мікропроцесору, узагальнити та систематизувати знання про мікропроцесори: класифікацію та архітектуру, їх функції та параметри. Розвиваюча мета: розвивати інформаційну культуру, інформативну компетентність та загальнокультурні компетентності¸ професійне мислення, творчість, активність здобувачів; необхідність постійного самовдосконалення і самоосвіти та стимулювання пізнавальної діяльностіВиховна мета: виховувати ключові життєві компетентності¸ розвивати комунікативні функції, самостійність‚ дисциплінованість і відповідальність за кінцевий результат, взаємопідтримку та взаємоконтроль, творче відношення до навчання. Дидактична мета: сприйняття і первинне усвідомлення нової навчальної інформації, запам`ятовування основних суттєвих факторів, понять, закономірностей. Узагальнення і систематизація набутих знань, умінь і навичок за темою уроку.

ПЛАН УРОКУПоняття мікропроцесора. Функції мікропроцесора. Класифікацію мікропроцесорів. Архітектуру мікропроцесорів. Параметри процесорів

Перший 4-бітовий мікропроцесор: Intel 4004випущений 15 листопада 1971 року

Intel 8080 – 8-бітовий мікропроцесорвипущений у 1974 році Забезпечував десятикратний приріст обчислювальної потужності, завдяки якому інженерне співтовариство сприйняло ідею мікропроцесорів. Цей чіп спричинив світовий бум персональних комп’ютерів.

Intel 8048 – перший у світі мікроконтролер випущений наприкінці 70 х років. Цей пристрій знайшов широке розповсюдження завдяки використанню у клавіатурах персональних комп’ютерів та в ігрових приставках

Intel 8051 – мікроконтролер другого покоління випущений у 1980 роціЗавдяки вдалій архітектурі та системі команд став фактично промисловим стандартом. Виробляється й досі відомими корпораціями Америки, Кореї та Японії.

Мікропроцесор ‒ це центральний блок персонального комп'ютера, призначений для управління роботою всіх інших блоків і виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією. За роки існування технології мікропроцесорів було розроблено безліч різних їх архітектур. У 1985 році компанія Intel випустила 32-розрядний мікропроцесор, який став родоначальником сімейства IA-32. Багато хто з них (у доповненому і вдосконаленому вигляді) вживаються й тепер.

Структура 32-ядерного процесора

Мікропроцесор виконує такі основні функції:читання і дешифрування команд з основної пам'яті;читання даних з основної пам'яті і регістрів адаптерів зовнішніх пристроїв;прийом та обробку запитів і команд від адаптерів на обслуговування зовнішніх пристроїв;обробку даних і їх запис в основну пам'ять і регістри адаптерів зовнішніх пристроїв;вироблення керуючих сигналів для всіх інших вузлів і блоків комп'ютеру. Функції мікропроцесорів

 Класифікація мікропроцесорів по функціональному призначенню

Архітектура мікропроцесорів. Мікроархітектура мікропроцесора ‒ це апаратна організація і логічна структура мікропроцесора, регістри, керуючі схеми, арифметико-логічні пристрої, запам’ятовуючі пристрої і пристрої, які зв'язують їхні інформаційні магістралі. Макроархітектура мікропроцесора ‒ це система команд, типи оброблюваних даних, режими адресації і принципи роботи мікропроцесора.

ГРУПИ МІКРОПРОЦЕСОРІВ:мікропроцесори типу CISC з повним набором системи команд;мікропроцесори типу RISC з усіченим набором системи команд;мікропроцесори типу VLIW з надвеликим командним словом;мікропроцесори типу MISC з мінімальним набором системи команд і вельми високою швидкодією та ін. CISC (Complex Instruction Set Computer) ‒ архітектура реалізована в багатьох типах МП, що виконують великий набір різноформатних команд з використанням численних способів адресації.  RISC (Reduced Instruction Set Computer) ‒ архітектура відрізняється використанням обмеженого набору команд фіксованого формату. VLIW (Very Large Instruction Word) ‒ архітектура відрізняється використанням дуже довгих команд (до 128 біт і більше), окремі поля яких містять коди, що забезпечують виконання різних операцій. 

До складу мікропроцесора входять наступні пристрої: Арифметико-логічний пристрій призначений для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією. Пристрій управління координує взаємодію різних частин комп'ютера. Мікропроцесорна пам'ять призначена для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, яка використовується в обчисленнях безпосередньо в найближчі такти роботи машини. Інтерфейсна система мікропроцесора призначена для зв'язку з іншими пристроями комп'ютера. 

Архітектура типового мікропроцесору

Глибина переривання – максимальне число програм, які можуть переривати одна одну. Робота системи переривань при різній глибині переривань (n)

Схема, що забезпечує отримання номера найбільш пріоритетного запиту переривання з присутніх на комп’ютері на момент подачі сигналу опитування. Дана схема використовується для аналізу запитів апаратних переривань. Пріоритет запитів переривань зменшується зі зменшенням номеру запиту.

Контролер переривань обслуговує процедури переривання, приймає запит на переривання від зовнішніх пристроїв, визначає рівень пріоритету цього запиту і видає сигнал переривання в МП.

Перехід до відповідного обробника переривання здійснюється (в реальному режимі роботи мікропроцесора) за допомогою таблиці векторів переривань

Параметри процесорів Швидкодія процесора. Швидкодія процесора ‒ досить простий параметр. Вона вимірюється в мегагерцах (МГц); 1 МГц дорівнює мільйону тактів в секунду. Чим вище швидкодія, тим краще (тим швидше процесор). Тактова частота визначає максимальний час виконання перемикання між елементами ЕОМ. Розрядність процесора. Розрядність процесора визначає максимальну кількість двійкових розрядів, які можуть бути оброблені одночасно. У процесор входить три важливих пристрої, основною характеристикою яких є розрядність:шина вводу і виводу даних;внутрішні регістри;шина адреси пам'яті. Режими процесора. Режими процесора призначені для виконання програм у різних середовищах; в різних режимах можливості чіпа неоднакові, тому що команди виконуються по-різному. В залежності від режиму процесора змінюється схема управління пам'яттю системи і завданнями. Процесори можуть працювати в трьох режимах: реальному, захищеному і віртуальному реальному режимі (реальному всередині захищеного).

Переваги захищеного режиму: У захищеному режимі доступна вся системна пам'ять ( не існує межі 1 Мбайт). У захищеному режимі операційна система може організувати одночасне виконання декількох завдань ( багатозадачність ) . У захищеному режимі підтримується віртуальна пам'ять - операційна система при необхідності може використовувати жорсткий диск в якості розширення оперативної пам'яті. У захищеному режимі здійснюється швидкий ( 32/64-розрядних ) доступ до пам'яті і підтримується робота 32 -х розрядних операцій введення-виведення

Дайте відповіді на запитання: Визначте основне призначення мікропроцесору. За якими признаками класифікують мікропроцесори?Поясніть поняття «мікроархітектури» та «макроархітектури» мікропрцесорів?Які основні компоненти типового мікропроцесора ви знаєте?Які параметри процесорів ви знаєте? Що вони характеризують?Яке призначення мають внутрішні регістри процесора?Охарактеризуйте режими роботи процесорів.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ (5)1. Розібрати матеріали опорного конспекту.2. Навчитися здобувати знання самостійно, вміти користуватися дослідницькими прийомами: збирати необхідну інформацію, вміти її аналізувати з різних точок зору, висувати різні гіпотези, уміти робити висновки. Для цього виконати завдання. Завдання для самостійної роботи: на сайтах знайти інформацію про сучасні мікропроцесори (Intel Pentium III, Pentium M, Core PUO) та зробити їх порівняльну характеристику.

Дякую за увагу!