Розробка уроку "Мікропроцесори"

Тропіна Марія Андріївна,

НПУ імені М. П. Драгоманова,

інженерно-педагогічний факультет,

м. Київ, Україна

 

 

 

РОЗРОБКА УРОКУ ТЕОРЕТИЧНОГО НАВЧАННЯ

Тема уроку: МІКРОПРОЦЕСОРИ

Координатор уроку: Тропіна Марія

Забезпечення сучасного рівня підготовки кваліфікованих фахівців вимагає постійного удосконалення методичної роботи закладів освіти. Уроки теоретичного навчання проводяться з дотриманням основних вимог: організаційних, дидактичних, виховних, психологічних, ергономічних.

Ціль уроку: ознайомити з теоретичними питаннями та сформувати навики використання мікропроцесорів для організації освітнього процесу у закладах освіти, та у майбутній професійній діяльності. Створити умови для підвищення ефективності професійної підготовки кваліфікованих робітничих кадрів в ЗП(ПТ)О, творчої активності здобувачів, особистісного та професійного зростання кожної особистості за допомогою впровадження сучасних освітніх технологій.

Слайд 2. 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 діяльності

Виховна 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.

Тип уроку: Комбінований урок

Міжпредметні зв`язки: Основи інформатики та обчислювальної техніки, основи комп’ютерної інженерії, інформатика та основи програмування, інформаційні ресурси та сервіси, комп'ютерні мережі та телекомунікації, бази даних і інформаційні системи тощо

Матеріально-технічне забезпечення

Мультимедійний проектор, персональний комп’ютер; картки для контролю знань, опорний конспект, роздатковий дидактичний матеріал, інформаційні презентації-проекти.

В результаті вивчення теми, здобувачі повинні знати: Слайд 3

Функції мікропроцесора

Класифікацію мікропроцесорів

Архітектуру мікропроцесорів

Параметри процесорів

Корисні посилання: https://www.ixbt.com/platform/

ХІД УРОКУ

I. Організаційна частина (5 хв.)

• Привітання
• Перевірка відсутності учнів
• Перевірка домашнього завдання

ІІ. Актуалізація опорних знань (10 хв.)

Вивчення нового матеріалу завжди ґрунтується на знаннях. Зараз з вами пригадаємо знання, які ви вже маєте та які знадобляться для оволодіння новим матеріалом уроку. Відповіді на запитання. Викладач спілкується із здобувачами.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (5 хв.)

Виконуючи підготовку до уроку, викладач повинен перш за все чітко і ясно донести необхідність вивчення даної теми і пояснити яке значення має учбовий матеріал в формуванні спеціаліста, для майбутньої практичної діяльності. Одним із вирішальних умов, які забезпечують успіх навчання, є інтерес здобувача до кожного заняття. Мотивація – найважливіший стимул навчання.

Ми отримуємо освіту, щоб знайти хорошу роботу, проявити себе, піднятися по кар'єрних сходах, домогтися все більшого і т.д.

Щоб в ці «смутні часи» стати сильніше інших, отримати надійне конкурентну перевагу над іншими, досить просто – почати робити: розширювати свої можливості, здібності, навички, вміння.

Поки інші шукають мотивацію, правильний момент...Вкладайте в себе ЗНАННЯ!

Знання - це сила, можливості, краще життя ...

Але навчання зазвичай асоціюється з зусиллями, конкуренцією, досягненнями, подоланням тощо…

Як же все це подужати і без вимушених великих зусиль?

 

Моє завдання – допомогти вам підвищити КОМФОРТНО та ЦІКАВО свої знання, які Вам обов'язково знадобляться в ЖИТТІ. Буду знаходити і усувати «прогалини» в Ваших знаннях і навичках

Ваше завдання – взяти активну участь і давати зворотний зв'язок: без сорому і інших "реверансів" озвучити що не зрозуміло, які проблеми виникли, що подобається, що не сподобалося.

 

ІУ. Повідомлення теми і мети уроку (5 хв.)

Створення мікропроцесора визнано одним із визначних досягнень ХХ сторіччя. Кожного року в світі продаються сотні мільйонів мікропроцесорів і мільярди мікроконтролерів. За даними журналу «Світ комп’ютерної автоматизації», середній американець протягом дня близько 300 разів має справу з мікроконтролерами, що вбудовані всюди – від пральних машин, ліфтів і телефонів до світлофорів, автомобілів та промислових верстатів.

 

V. Вивчення нового матеріалу (40 хв.)

Урок проходить в супроводі електронної  презентації

 

Стислий теоретичний матеріал:

Сучасні рішення у галузі автоматизації, роботизації та електропривода неможливо уявити без використання мікропроцесорних засобів та систем.

На початку 1970-х років завдяки прориву в технології створення ВІС і НВІС (великих і надвеликих інтегральних схем, відповідно), мікросхем, стало можливим розмістити всі необхідні компоненти ЦП в одному напівпровідниковому пристрої. З'явилися так звані мікропроцесори. Зараз слова мікропроцесор і процесор практично стали синонімами, але тоді це було не так, тому що звичайні (великі) і мікропроцесорні ЕОМ мирно співіснували ще 10-15 років, і лише на початку 1980-х років мікропроцесори витіснили своїх старших побратимів. Треба сказати, що перехід до мікропроцесорам дозволив потім створити персональні комп'ютери, якими тепер користуються майже кожна людина.

Мікропроцесор ‒ це центральний блок персонального комп'ютера, призначений для управління роботою всіх інших блоків і виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією (Далі МП).

Вагомий внесок у розвиток напівпровідникової мікросхемотехніки належить відомій американській компанії Intel, що заснована у 1968 році. Це був час появи багатьох новітніх технологій, завдяки яким з’явилася можливість створювати мініатюрні напівпровідникові прилади – мікросхеми. Засновниками фірми Intel були талановиті вчені та винахідники Роберт Нойс, Гордон Мур та Ендрю Гроув. Поштовхом до створення мікропроцесорів виявився контракт між Intel і японською фірмою Busicom, що спеціалізувалася на виробництві калькуляторів. Busicom замовила Intel розробку дванадцяти спеціалізованих мікросхем, однак для виконання такого великого замовлення Intel не мала достатньо людських, фінансових та виробничих ресурсів.

Через 9 місяців напруженої праці з’явився перший в світі мікропроцесор “4004”. Перший МП Intel 4004 був представлений 15 листопада 1971 корпорацією Intel (Слайд 4). Він містив 2300 транзисторів, працював на тактовій частоті 740 кГц і коштував 300 доларів. Вільно вміщувався на долоні. За продуктивністю ж новий процесор не поступався комп’ютеру ENIAC, що займав 85 кубічних метрів і складався з 18000 вакуумних ламп. 

За роки існування технології мікропроцесорів було розроблено безліч різних їх архітектур. Широке застосування мікропроцесорів у техніці розпочалося з появою чіпа “8080”, який належав до процесорів третього покоління (Слайд 5).

Наприкінці 70-х років Intel “об’єднала” ці три мікросхеми в один чіп і виробила однокристальну мікро ЕОМ (мікроконтролер) “8048”(Слайд 6), до складу якої ввійшли ОЗП та ПЗП, арифметико-логічний пристрій, вбудований тактовий генератор, таймер-лічильник, порти введення/виведення.

На початку 80-х років Intel випустила потужніший мікроконтролер “8051”(Слайд 7), Серед усіх мікроконтролерів сімейство MCS-51 – безсумнівний лідер за кількістю різновидів та компаній, де виготовляються його модифікації. На сьогодні існує понад 200 модифікацій мікроконтролерів MCS-51, які випускають майже 20 провідних фірм-виробників електронних компонентів (Atmel, Infineon Technologies, Philips, Hyndai, Dallas Semiconductor, Temic, TDK, Oki, AMD, MHS, LG, Winbond, Silicon Labs, тощо).

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 (Слайд 8, 9). Наприклад, Intel x86, що розвинулася спочатку в 32-бітну IA-32, а пізніше в 64-бітну x86-64 (яка в Intel називається EM64T). Процесори архітектури x86 спочатку використовувалися лише в персональних комп'ютерах компанії IBM (IBM PC), але в даний час все більш активно використовуються у всіх областях комп'ютерної індустрії, від суперкомп'ютерів до вбудовуваних рішень. Також можна перерахувати такі архітектури як Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC - архітектури) і IA-64 (EPIC-архітектура).

Більшість процесорів використовуються в даний час є Intel-сумісними, тобто мають набір інструкцій тощо, як процесори компанії Intel.

Найбільш популярні процесори сьогодні виробляють фірми Intel, AMD і IBM. Серед процесорів від Intel: 8086, i286 (в комп'ютерному сленгу називається «двійка», «двушка»), i386 («трійка», «трійка»), i486 («четвірка»), Pentium («пень», «пеньок», «другий пень», «третій пень» і т. д.

Американські вчені створили 16-бітний мікропроцесор, заснований на вуглецевих нанотрубка, що містить 14702 транзистори. Детальніше на: https://www.unian.ua/science/10666209-u-ssha-stvorili-16-bitniy-procesor-z-vuglecevih-nanotrubok.html. Вуглецеві нанотрубки вважаються одним із найбільш перспективних матеріалів для електроніки майбутнього. На сьогодні основний спосіб підвищення ефективності процесорів полягає в мініатюризації техпроцесу їх виробництва. Але з кожним роком мініатюризація стає все більш складною і менш вигідною, що змушує вчених шукати інші матеріали.

1. Функції мікропроцесору

МП виконує такі основні функції (Слайд 10):

• 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.

2. Класифікація мікропроцесорів

Всі мікропроцесори поділяють на окремі класи відповідно до їх архітектури, структури і функціонального призначення (Слайд 11).

Мікропроцесори загального призначення призначені для вирішення широкого кола завдань обробки різноманітної інформації. Їх основною областю використання є персональні комп'ютери, робочі станції, сервери та інші цифрові системи масового застосування.

За апаратною реалізацією процесори розділяються на однокристальні МП (одна ВІС), багатокристальні (кілька ВІС) та секційні (кілька ВІС з можливістю нарощування розрядності процесора).

Спеціалізовані мікропроцесори орієнтовані на вирішення специфічних завдань управління різними об'єктами. Містять додаткові мікросхеми (інтерфейси), що забезпечують спеціалізоване використання. Мають особливу конструкцію, підвищену надійність.

Мікроконтролери є спеціалізованими мікропроцесорами, які орієнтовані на реалізацію пристроїв керування, вбудованих у різноманітну апаратуру. Характерною особливістю структури мікроконтролерів є розміщення на одному кристалі з центральним процесором внутрішньої пам'яті і великого набору периферійних пристроїв.

Цифрові процесори сигналів (ЦПС) представляють клас спеціалізованих мікропроцесорів, орієнтованих на цифрову обробку вхідних аналогових сигналів. Специфічною особливістю алгоритмів обробки аналогових сигналів є необхідність послідовного виконання ряду команд множення-підсумовування з накопиченням проміжного результату в регістрі акумуляторі. Тому архітектура ЦПС орієнтована на реалізацію швидкого виконання операцій такого роду. Набір команд цих процесорів містить спеціальні команди MAC (Multiplication with Accumlation), які реалізують ці операції.

3.  Архітектура мікропроцесорів (слайд 12)

Мікроархітектура МП ‒ 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 МП ‒ це система команд, типи оброблюваних даних, режими адресації і принципи роботи мікропроцесора.

3.1. Типи архітектур

При описі архітектури та функціонування процесора використовується його подання у вигляді сукупності програмно-доступних регістрів, що утворюють реєстрову або програмну модель. У цих регістрах містяться оброблювані дані (операнди) і керуюча інформація. В реєстрову модель входить група регістрів загального призначення, службовців для зберігання операндів, і група службових регістрів, що забезпечують управління виконанням програми і режимом роботи процесора, організацію звернення до пам'яті (захист пам'яті, сегментна і сторінкова організація та ін.).

Регістри загального призначення утворюють РЗП ‒ внутрішню реєстрову пам'ять процесора. Склад і кількість службових регістрів визначається архітектурою МП.

Состав пристроїв і блоків, що входять в структуру МП, і реалізуються механізми їх взаємодії визначаються функціональним призначенням і областю застосування МП.

Архітектура та структура МП тісно взаємопов'язані. Реалізація тих чи інших архітектурних особливостей вимагає введення в структуру МП необхідних апаратних засобів (пристроїв і блоків) і забезпечення відповідних механізмів їх спільного функціонування. У сучасних МП реалізуються наступні варіанти архітектури.

Всі МП можна розділити на групи (слайд 13):

•                   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. 

Крім набору виконуваних команд і способів адресації важливою архітектурною особливістю МП є варіант реалізації пам'яті, який використовується, і організація вибірки команд і даних. За цими ознаками розрізняються процесори з Принстонскою і Гарвардською архітектурою.

Принстонська архітектура, яка часто називається архітектурою Фон - Неймана, характеризується використанням загальної оперативної пам'яті для зберігання програм, даних, а також для організації стека. Для звернення до цієї пам'яті використовується загальна системна шина, по якій в процесор надходять і команди, і дані.

Гарвардська архітектура характеризується фізичним поділом пам'яті команд (програм) і пам'яті даних. У її оригінальному варіанті використовувався також окремий стек для зберігання вмісту програмного лічильника, який забезпечував можливості виконання вкладених підпрограм. 

Гарвардська архітектура отримала також широке застосування в мікроконтролерах та цифрових сигнальних процесорах.

3.2. Архітектура типового МП (слайд 15)

До складу МП входять такі пристрої (слайд 14).

1.               Арифметико-логічний пристрій призначений для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією.
2.               Пристрій управління координує взаємодію різних частин комп'ютера. 

3.               Мікропроцесорна пам'ять призначена для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, яка використовується в обчисленнях безпосередньо в найближчі такти роботи машини. 
4.               Інтерфейсна система МП призначена для зв'язку з іншими пристроями комп'ютера. 

До МП і системної шині поряд з типовими зовнішніми пристроями можуть бути підключені і додаткові плати з інтегральними мікросхемами, що розширюють і поліпшують функціональні можливості МП. До них відносяться математичний співпроцесор, контролер прямого доступу до пам'яті, співпроцесор вводу/виводу, контролер переривань та ін.

Математичний співпроцесор використовується для прискорення виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою, над кодованими десятковими числами, для обчислення тригонометричних функцій. Математичний співпроцесор має свою систему команд і працює паралельно з основним МП, але під управлінням останнього. В результаті відбувається прискорення виконання операцій в десятки разів. Моделі МП, починаючи з МП 80486 DX, включають математичний співпроцесор в свою структуру.

Контролер прямого доступу до пам'яті звільняє МП від прямого управління накопичувачами на магнітних дисках, що істотно підвищує ефективну швидкодію комп'ютера.

Співпроцесор вводу/виводу за рахунок паралельної роботи з МП значно прискорює виконання процедур вводу/виводу при обслуговуванні декількох зовнішніх пристроїв, звільняє МП від обробки процедур вводу/виводу, в тому числі реалізує режим прямого доступу до пам'яті.

Переривання ‒ це тимчасовий зупинка виконання однієї програми з метою оперативного виконання іншої, в даний момент більш важливої.

Глибина переривання – максимальне число програм, які можуть переривати одна одну. Робота системи переривань при різній глибині переривань (n) представлена (слайд 16).

Апаратні переривання використовуються для організації взаємодії з зовнішніми пристроями. Запити апарату переривань надходять на спеціальні входи МП. Вони бувають замасковані і не замасковані.

Завдання програміста – скласти програму оброблювач переривання, яка виконувала б дії, по’вязані з появою запиту даного типу, і помістити адресу початку цієї програми в спеціальній таблиці адрес переривань. Ця програма завершується спеціальною командою, яка вказує процесору на необхідність повернення в перервану програму. На слайді 17 наведена 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. Структуру контролера пріоритетних преривань наведено на слайді 18.

Перехід до відповідного обробника переривання здійснюється (в реальному режимі роботи МП) за допомогою таблиці векторів переривань слайд 19.

4.  Параметри процесорів ( слайд 20)

Робота процесора полягає і в послідовному виконанні команд з оперативної пам'яті, і в швидкості виконання команд. Чим швидше процесор виконує команди, тим вища продуктивність комп'ютера в цілому. Швидкість роботи процесора залежить від декількох параметрів.

4.1. Швидкодія процесору

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.

4.2. 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.

Шина даних

Коли говорять про шину процесора, найчастіше мають на увазі шину даних, представлену як набір з'єднань (або виводів) для передачі або прийому даних. Чим більше сигналів одночасно надходить на шину, тим більше даних передається по ній за певний інтервал часу і тим швидше вона працює.

Дані в комп'ютері передаються у вигляді цифр через однакові проміжки часу. Для передачі одиничного біта даних в певний часовий інтервал посилається сигнал напруги високого рівня (близько 5 В), а для передачі нульового біта даних ‒ сигнал напруги низького рівня (близько 0 В).

Шина адреси

Шина адреси являє собою набір провідників, по яким передається адреса комірки пам'яті, в яку або з якої пересилаються дані. Як і в шині даних, по кожному провіднику передається один біт адреси, відповідний одній цифрі в адресі. Збільшення кількості провідників (розрядів), які використовуються для формування адреси, дозволяє збільшити кількість адресованих осередків. Розрядність шини адреси визначає максимальний обсяг пам'яті, що адресується процесором.

Шини даних і адреси незалежні, і розробники мікросхем вибирають їх розрядність на свій розсуд, але, чим більше розрядів в шині даних, тим більше їх і в шині адреси. Розрядність цих шин є показником можливостей процесора: кількість розрядів в шині даних визначає здатність процесора обмінюватися інформацією, а розрядність шини адреси ‒ об'єм пам'яті, з яким він може працювати.

Внутрішні регістри

Кількість бітів даних, які може обробити процесор за один прийом, характеризується розрядністю внутрішніх регістрів. Регістр ‒ це, по суті, елемент пам'яті всередині процесора; наприклад, процесор може складати числа, записані в двох різних регістрах, а результат зберігати в третьому регістрі. Розрядність регістра визначає кількість розрядів оброблюваних процесором даних, а також характеристики програмного забезпечення і команд, які виконуються чіпом.

4.3. 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).

Реальний режим

У першому IBM PC використовувався процесор 8088, який міг виконувати 16-розрядні команди, застосовуючи 16-розрядні внутрішні регістри, і адресувати тільки 1 Мбайт пам'яті, використовуючи 20 розрядів для адреси. Все програмне забезпечення PC спочатку було призначено для цього процесора; воно було розроблено на основі 16-розрядної системи команд і моделі пам'яті об'ємом 1 Мбайт. Наприклад, DOS, все програмне забезпечення DOS, Windows від 1.x до 3.x і всі додатки для Windows від 1.x до 3.x написані в розрахунку на 16-розрядні команди. Ці 16-розрядні операційні системи і додатки були розроблені для виконання на первинному процесорі.

Всі програми, що виконуються в реальному режимі, повинні використовувати тільки 16-розрядні команди, 20-розрядні адреси і підтримуватися архітектурою пам'яті, розрахованою на ємність до 1 Мбайт.

Для програмного забезпечення цього типу зазвичай використовується однозадачний режим, тобто одночасно може виконуватися тільки одна програма. Немає ніякого вбудованого захисту для запобігання перезапису елементів пам'яті однієї програми або навіть операційної системи іншою програмою; це означає, що при виконанні декількох програм цілком можуть бути зіпсовані дані або код однієї з них, а це може привести всю систему до краху (або зупинки).

Захищений режим

Першим 32-розрядним процесором, призначеним для PC, був 386. Цей чіп міг виконувати абсолютно нову 32-розрядну систему команд. Щоб повністю використовувати перевагу 32-розрядної системи команд, були необхідні 32-розрядна операційна система і 32-розрядні додатки. Цей новий режим називався захищеним, тому що працюють у ньому програми захищені від перезапису своїх областей пам'яті іншими програмами. Такий захист робить систему більш надійною, оскільки жодна програма з помилками вже не зможе так легко пошкодити інші програми або операційну систему. Крім того, програму, "потерпілу крах", можна досить просто завершити без збитку для всієї системи.

Захищений режим має багато переваг (Слайд 21):

•                   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

Віртуальний реальний режим

Для зворотної сумісності 32-розрядна система Windows 9x використовує третій режим в процесорі ‒ віртуальний реальний режим. Віртуальний реальний, по суті, є режимом виконання 16-розрядної середовища (реальний режим), яке реалізовано всередині 32-розрядного захищеного режиму (тобто віртуально, а не реально). Виконуючи команди у вікні підказки DOS усередині Windows, ви створюєте віртуальний сеанс реального режиму. Оскільки захищений режим є справді багатозадачним, фактично можна виконувати декілька сеансів реального режиму, причому в кожному сеансі власне програмне забезпечення працює на віртуальному комп'ютері. І всі ці додатки можуть виконуватися одночасно, навіть під час роботи інших 32-розрядних програм.

Віртуальне реальне вікно повністю імітує середовище процесора 8088, і, якщо не враховувати швидкодію, програмне забезпечення буде виконуватися так, як воно виконувалося першим PC в реальному режимі. Кожна віртуальна машина отримує власний 1 Мбайт адресного простору і власний екземпляр реальних апаратних підпрограм управління апаратурою (базову систему вводу-виводу), причому при цьому емулюються всі регістри і можливості реального режиму.

Віртуальний реальний режим використовується при виконанні програм у вікні DOS, а також при виконанні 16-розрядних програм, написаних для DOS або Windows. При запуску програми DOS операційна система Windows створює віртуальну машину DOS, на якій цей додаток може виконуватися.

Важливо відзначити, що всі процесори Intel (а також Intel-сумісні AMD і Cyrix) при включенні живлення починають працювати в реальному режимі. При завантаженні 32-розрядна операційна система автоматично перемикає процесор в 32-розрядний режим і управляє ним в цьому режимі.

 

VІ. Закріплення вивченого матеріалу (15 хв.)

І. Здобувачі дають відповідь на наступні запитання (слайд 22):

1.               Визначте основне призначення мікропроцесору.
2.               За якими признаками класифікують мікропроцесори?
3.               Поясніть поняття «мікроархітектури» та «макроархітектури» мікропроцесорів.
4.               Які основні компоненти типового мікропроцесора ви знаєте?
5.               Які параметри процесорів ви знаєте? Що вони характеризують?
6.               Яке призначення мають внутрішні регістри процесора?
7.               Охарактеризуйте режими роботи процесорів.

ІІ. Здобувачам надаються контрольні картки, де вони з’єднують стрілками правильні відповіді.

VІІ. Підсумки уроку.(5 хв.)

Концентруємо увагу на основних поняттях теми уроку.

Мікропроцесор ‒ це центральний блок персонального комп'ютера, призначений для управління роботою всіх інших блоків і виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією. Всі мікропроцесори поділяють на окремі класи відповідно до їх архітектури, структури і функціонального призначення.

Мікропроцесори загального призначення орієнтовані на вирішення широкого кола завдань обробки різноманітної інформації. Спеціалізовані мікропроцесори призначені для вирішення специфічних завдань управління різними об'єктами.

Слід розрізняти поняття мікроархітектури та макроархітектури мікропроцесора. Мікроархітектура визначає апаратну організацію і логічну структуру мікропроцесора, регістри, керуючі схеми, арифметико-логічні пристрої, запам’ятовуючі пристрої і пристрої, які зв'язують їхні інформаційні магістралі.

Макроархітектура ‒ це система команд, типи оброблюваних даних, режими адресації і принципи роботи мікропроцесора.

До складу мікропроцесора входять такі пристрої, як арифметико-логічний, пристрій управління, пам'ять та інтерфейсна система.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ (5 хв.) (Слайд 23)

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.