Bir necha oʻn yillik rivojlanish davomida mikroprotsessor yuqori ixtisoslashgan sohalarda qoʻllash obʼyektidan keng foydalanish mahsulotigacha boʻlgan uzoq yoʻlni bosib oʻtdi. Bugungi kunda u yoki bu shaklda ushbu qurilmalar nazoratchilar bilan birgalikda ishlab chiqarishning deyarli har qanday sohasida qo'llaniladi. Keng ma'noda mikroprotsessor texnologiyasi jarayonlarni boshqarish va avtomatlashtirishni ta'minlaydi, ammo bu yo'nalish doirasida sun'iy intellekt belgilari paydo bo'lgunga qadar yuqori texnologiyali qurilmalarni rivojlantirish uchun yangi yo'nalishlar shakllantirilmoqda va tasdiqlanmoqda.
Mikroprotsessorlar haqida umumiy tushuncha
Muayyan jarayonlarni boshqarish yoki boshqarish haqiqiy texnik asosda tegishli dasturiy ta'minotni qo'llab-quvvatlashni talab qiladi. Ushbu quvvatda asosiy matritsa kristallaridagi bitta yoki bir qator chiplar ishlaydi. Amaliy ehtiyojlar uchun deyarli har doim chip-set modullari, ya'ni umumiy quvvat tizimi bilan bog'langan chipsetlar qo'llaniladi.signallar, axborotni qayta ishlash formatlari va boshqalar. Ilmiy talqinda, mikroprotsessor texnologiyasining nazariy asoslarida qayd etilganidek, bunday qurilmalar operandlar va buyruqlarni kodlangan shaklda saqlash uchun joy (asosiy xotira) hisoblanadi. To'g'ridan-to'g'ri boshqarish yuqori darajada, balki mikroprotsessorli integral sxemalar orqali ham amalga oshiriladi. Buning uchun kontrollerlar ishlatiladi.
Mikrokompyuterlar yoki mikroprotsessorlardan tashkil topgan mikrokompyuterlarga nisbatan faqat kontrollerlar haqida gapirish mumkin. Aslida, bu ma'lum bir algoritm doirasida ma'lum operatsiyalar yoki buyruqlarni bajarishga qodir bo'lgan ish uslubi. S. N. Liventsovning mikroprotsessor texnologiyasi bo'yicha darslikda ta'kidlanganidek, mikrokontroller deganda uskunani boshqarishning bir qismi sifatida mantiqiy operatsiyalarni bajarishga qaratilgan kompyuter tushunilishi kerak. U bir xil sxemalarga asoslangan, ammo cheklangan hisoblash resursiga ega. Mikrokontrollerning vazifasi ko'proq mas'uliyatli, ammo murakkab sxemalarsiz oddiy protseduralarni amalga oshirishdir. Biroq, bunday qurilmalarni texnologik jihatdan ibtidoiy deb atash mumkin emas, chunki zamonaviy sanoatda mikrokontrollerlar bir vaqtning o'zida yuzlab va hatto minglab operatsiyalarni, ularning bajarilishining bilvosita parametrlarini hisobga olgan holda boshqarishi mumkin. Umuman olganda, mikrokontrollerning mantiqiy tuzilishi quvvat, ko'p funksiyalilik va ishonchlilikni hisobga olgan holda ishlab chiqilgan.
Arxitektura
Mikroprotsessorli qurilmalarni ishlab chiquvchilar to'plam bilan shug'ullanadilarfunktsional komponentlar, ular oxir-oqibat yagona ishchi kompleksni tashkil qiladi. Hatto oddiy mikrokompyuter modeli ham mashinaga yuklangan vazifalarning bajarilishini ta'minlaydigan bir qator elementlardan foydalanishni ta'minlaydi. Ushbu komponentlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir qilish usuli, shuningdek kirish va chiqish signallari bilan aloqa vositalari, asosan, mikroprotsessorning arxitekturasini aniqlaydi. Arxitektura tushunchasiga kelsak, u turli ta'riflarda ifodalangan. Bu xotira registrlari soni, bit chuqurligi, tezligi va boshqalarni o'z ichiga olgan texnik, jismoniy va operatsion parametrlar to'plami bo'lishi mumkin. Ammo, mikroprotsessor texnologiyasining nazariy asoslariga muvofiq, bu holda arxitektura apparat va dasturiy ta'minotning o'zaro bog'liq ishlashi jarayonida amalga oshiriladigan funktsiyalarni mantiqiy tashkil etish sifatida tushunilishi kerak. Aniqroq aytganda, mikroprotsessor arxitekturasi quyidagilarni aks ettiradi:
- Mikroprotsessorni tashkil etuvchi jismoniy elementlar toʻplami, shuningdek, uning funksional bloklari orasidagi bogʻlanishlar.
- Ma'lumotni taqdim etish formatlari va usullari.
- Tuzilish modullariga kirish uchun kanallar, ulardan keyingi foydalanish parametrlari bilan foydalanish mumkin.
- Muayyan mikroprotsessor bajaradigan operatsiyalar.
- Qurilma yaratadigan yoki qabul qiladigan boshqaruv buyruqlarining xususiyatlari.
- Tashqaridan kelgan signallarga reaktsiyalar.
Tashqi interfeyslar
Mikroprotsessor kamdan-kam hollarda izolyatsiya qilingan tizim sifatida qaraladibir so'zli buyruqlarni statik formatda bajarish. Berilgan sxema bo'yicha bitta signalni qayta ishlaydigan qurilmalar mavjud, lekin ko'pincha mikroprotsessor texnologiyasi qayta ishlangan buyruqlar nuqtai nazaridan chiziqli bo'lmagan manbalardan ko'p sonli aloqa aloqalari bilan ishlaydi. Uchinchi tomon uskunalari va ma'lumotlar manbalari bilan o'zaro aloqani tashkil qilish uchun maxsus ulanish formatlari - interfeyslar taqdim etiladi. Lekin birinchi navbatda siz aniq nima bilan bog'lanayotganini aniqlashingiz kerak. Qoidaga ko'ra, boshqariladigan qurilmalar ushbu quvvatda ishlaydi, ya'ni ularga mikroprotsessordan buyruq yuboriladi va qayta aloqa rejimida ijro etuvchi organning holati to'g'risidagi ma'lumotlarni olish mumkin.
Tashqi interfeyslarga kelsak, ular nafaqat ma'lum bir ijro etuvchi mexanizmning o'zaro ta'siri, balki uning boshqaruv kompleksi tuzilishiga integratsiyalashuvi uchun ham xizmat qiladi. Murakkab kompyuter va mikroprotsessor texnologiyasiga kelsak, bu boshqaruvchi bilan chambarchas bog'liq bo'lgan apparat va dasturiy vositalarning butun majmuasi bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, mikrokontrollerlar ko'pincha ishlov berish va buyruqlar berish funktsiyalarini mikroprotsessorlar va tashqi qurilmalar o'rtasidagi aloqani ta'minlash vazifalari bilan birlashtiradi.
Mikroprotsessor spetsifikatsiyalari
Mikroprotsessorli qurilmalarning asosiy xarakteristikalari quyidagilardan iborat:
- Soat chastotasi. Kompyuter komponentlari almashtiriladigan vaqt.
- Kenglik. Ikkilik faylni bir vaqtning o'zida qayta ishlash uchun maksimal mumkin bo'lganlar soniraqamlar.
- Arxitektura. Mikroprotsessorning ishchi elementlarini joylashtirish konfiguratsiyasi va o'zaro ta'sir qilish usullari.
Operatsion jarayonning tabiati asosiy bilan muntazamlik mezonlari bo'yicha ham baholanishi mumkin. Birinchi holda, biz kompyuter mikroprotsessor texnologiyasining muayyan birligida muntazam takrorlanish tamoyilini qanday amalga oshirishimiz haqida gapiramiz. Boshqacha qilib aytganda, bir-birini takrorlaydigan havolalar va ish elementlarining shartli foizi qancha. Muntazamlik bir xil maʼlumotlarni qayta ishlash tizimidagi sxema tashkiloti tuzilishiga nisbatan qoʻllanilishi mumkin.
Backbone tizimning ichki modullari oʻrtasida maʼlumot almashish usulini koʻrsatadi, shuningdek, havolalarni tartiblash xususiyatiga ham taʼsir qiladi. Magistral va muntazamlik tamoyillarini birlashtirgan holda, ma'lum bir standartga birlashtirilgan mikroprotsessorlarni yaratish strategiyasini ishlab chiqish mumkin. Ushbu yondashuv interfeyslar orqali o'zaro ta'sir qilish nuqtai nazaridan turli darajadagi aloqalarni tashkil qilishni osonlashtiradigan afzalliklarga ega. Boshqa tomondan, standartlashtirish tizim imkoniyatlarini kengaytirish va tashqi yuklarga chidamliligini oshirish imkonini bermaydi.
Mikroprotsessor texnologiyasidagi xotira
Axborotni saqlash yarimo`tkazgichlardan tayyorlangan maxsus saqlash qurilmalari yordamida tashkil etiladi. Bu ichki xotira uchun amal qiladi, lekin tashqi optik va magnit vositalardan ham foydalanish mumkin. Shuningdek, yarimo'tkazgichli materiallarga asoslangan ma'lumotlarni saqlash elementlari integral mikrosxemalar sifatida ifodalanishi mumkin, bu esamikroprotsessorga kiritilgan. Bunday xotira kataklari nafaqat dasturlarni saqlash, balki markaziy protsessor xotirasiga kontrollerlar bilan xizmat ko'rsatish uchun ham qo'llaniladi.
Agar biz saqlash qurilmalarining strukturaviy asoslarini chuqurroq ko'rib chiqsak, u holda metall, dielektrik va kremniy yarimo'tkazgichlardan yasalgan sxemalar birinchi o'ringa chiqadi. Dielektriklar sifatida metall, oksid va yarim o'tkazgich komponentlar ishlatiladi. Saqlash moslamasining integratsiya darajasi apparatning maqsadlari va xususiyatlari bilan belgilanadi. Raqamli mikroprotsessor texnologiyasida videoxotira funktsiyasini ta'minlashda shovqinga chidamlilik, barqarorlik, tezlik va boshqalar ishonchli integratsiya va elektr parametrlariga muvofiqligi uchun universal talablarga qo'shiladi. Bipolyar raqamli mikrosxemalar unumdorlik mezonlari va integratsiyaning ko'p qirraliligi bo'yicha optimal yechim bo'lib, ular joriy vazifalarga qarab trigger, protsessor yoki invertor sifatida ham ishlatilishi mumkin.
Funksiyalar
Funksiyalar diapazoni asosan mikroprotsessor muayyan jarayon doirasida hal qiladigan vazifalarga asoslanadi. Umumlashtirilgan versiyadagi universal funktsiyalar to'plami quyidagicha ifodalanishi mumkin:
- Maʼlumotlarni oʻqish.
- Ma'lumotlarni qayta ishlash.
- Ichki xotira, modullar yoki tashqi ulangan qurilmalar bilan ma'lumot almashish.
- Ma'lumotlarni yozib oling.
- Ma'lumotlarni kiritish va chiqarish.
Yuqoridagilarning har birining ma'nosioperatsiyalar qurilma ishlatiladigan umumiy tizim konteksti bilan belgilanadi. Masalan, arifmetik-mantiqiy amallar doirasida elektron va mikroprotsessor texnologiyalari kiritilgan ma'lumotlarni qayta ishlash natijasida yangi ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin, bu esa o'z navbatida u yoki bu buyruq signalining sababi bo'ladi. Protsessorning o'zi, kontroller, quvvat manbai, aktuatorlar va boshqaruv tizimida ishlaydigan boshqa modullarning ish parametrlari tartibga solingan ichki funksionallikni ham ta'kidlash kerak.
Qurilma ishlab chiqaruvchilari
Mikroprotsessorli qurilmalarni yaratishning kelib chiqishi Intel muhandislari bo'lib, ular MCS-51 platformasi asosidagi 8-bitli mikrokontrollerlarning butun qatorini chiqardilar va bugungi kunda ham ba'zi sohalarda foydalanilmoqda. Shuningdek, ko'plab boshqa ishlab chiqaruvchilar x51 oilasidan elektronika va mikroprotsessor texnologiyalarining yangi avlodlarini rivojlantirish doirasida o'z loyihalari uchun foydalanganlar, ularning vakillari orasida bitta chipli K1816BE51 kompyuteri kabi mahalliy ishlanmalar ham bor.
Murakkab protsessorlar segmentiga kirib, Intel o'z o'rnini boshqa kompaniyalarga, jumladan Analog Device va Atmelga mikrokontrollerlarga berdi. Zilog, Microchip, NEC va boshqalar mikroprotsessorlar arxitekturasining prinsipial jihatdan yangicha ko‘rinishini taklif etadi. Bugungi kunda mikroprotsessor texnologiyasining rivojlanishi sharoitida x51, AVR va PIC liniyalarini eng muvaffaqiyatli deb hisoblash mumkin. Agar rivojlanish tendentsiyalari haqida gapiradigan bo'lsak, bu kunlarda birinchijoy ichki nazorat vazifalari doirasini kengaytirish, ixchamlik va kam quvvat iste'moli talablari bilan almashtiriladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, mikrokontrollerlar texnik xizmat ko'rsatish nuqtai nazaridan kichikroq va aqlliroq bo'lib bormoqda, lekin ayni paytda ularning quvvat salohiyatini oshirmoqda.
Mikroprotsessorli uskunaga texnik xizmat koʻrsatish
Qoidalarga muvofiq, mikroprotsessorli tizimlarga elektrchi boshchiligidagi ishchilar brigadalari xizmat koʻrsatadi. Ushbu sohadagi asosiy texnik xizmat ko'rsatish vazifalari quyidagilardan iborat:
- Tizimning ishlashi jarayonida nosozliklarni tuzatish va buzilish sabablarini aniqlash uchun ularni tahlil qilish.
- Tayinlangan rejalashtirilgan texnik xizmat koʻrsatish orqali qurilma va komponentlarning nosozliklarini oldini oling.
- Qurilma nosozliklarini shikastlangan qismlarni tuzatish yoki ularni xizmat koʻrsatish mumkin boʻlgan shunga oʻxshash qismlarga almashtirish orqali tuzating.
- Tizim komponentlarini o'z vaqtida ta'mirlash ishlab chiqarish.
Mikroprotsessor texnologiyasiga bevosita xizmat koʻrsatish murakkab yoki kichik boʻlishi mumkin. Birinchi holda, texnik operatsiyalar ro'yxati, ularning mehnat zichligi va murakkablik darajasidan qat'i nazar, birlashtiriladi. Kichik miqyosli yondashuvda asosiy e'tibor har bir operatsiyani individuallashtirishga qaratilgan, ya'ni individual ta'mirlash yoki texnik xizmat ko'rsatish ishlari texnologik xaritaga muvofiq tashkilot nuqtai nazaridan izolyatsiya qilingan formatda amalga oshiriladi. Ushbu usulning kamchiliklari ish oqimining yuqori xarajatlari bilan bog'liq bo'lib, keng ko'lamli tizimda iqtisodiy jihatdan oqlanmasligi mumkin. Boshqa tomondan, kichik hajmdagi xizmatasbob-uskunalarni texnik qo'llab-quvvatlash sifatini yaxshilaydi, alohida komponentlar bilan birga uning keyingi ishdan chiqishi xavfini kamaytiradi.
Mikroprotsessor texnologiyasidan foydalanish
Sanoat, mahalliy va milliy iqtisodiyotning turli sohalarida mikroprotsessorlarni keng joriy etishdan oldin, kamroq va kamroq to'siqlar mavjud. Bu yana ushbu qurilmalarni optimallashtirish, ularning narxini pasaytirish va avtomatlashtirish elementlariga bo'lgan ehtiyojning ortishi bilan bog'liq. Ushbu qurilmalar uchun eng keng tarqalgan foydalanishlardan ba'zilari quyidagilardir:
- Sanoat. Mikroprotsessorlar ishni boshqarish, mashinalarni muvofiqlashtirish, boshqaruv tizimlari va ishlab chiqarish samaradorligini yig'ishda qo'llaniladi.
- Savdo. Ushbu sohada mikroprotsessor texnologiyasining ishlashi nafaqat hisoblash operatsiyalari, balki tovarlar, zaxiralar va axborot oqimlarini boshqarishda logistika modellarini saqlash bilan ham bog'liq.
- Xavfsizlik tizimlari. Zamonaviy qo'riqlash va signalizatsiya majmualaridagi elektronika avtomatlashtirish va aqlli boshqaruvga yuqori talablarni qo'yadi, bu bizga yangi avlod mikroprotsessorlarini taqdim etish imkonini beradi.
- Aloqa. Albatta, aloqa texnologiyalari multipleksorlar, masofaviy terminallar va kommutatsiya sxemalariga xizmat qiluvchi dasturlashtiriladigan kontrollerlarsiz ishlamaydi.
Xulosa uchun bir necha so'z
Iste'molchilarning keng auditoriyasi bugungi kunni ham to'liq tasavvur qila olmaydimikroprotsessor texnologiyasining imkoniyatlari, ammo ishlab chiqaruvchilar to'xtamaydilar va allaqachon ushbu mahsulotlarni rivojlantirishning istiqbolli yo'nalishlarini ko'rib chiqmoqdalar. Misol uchun, kompyuter sanoati qoidasi hali ham yaxshi saqlanadi, unga ko'ra har ikki yilda bir marta protsessor davrlarida tranzistorlar soni kamayadi. Ammo zamonaviy mikroprotsessorlar nafaqat strukturani optimallashtirish bilan maqtana oladi. Mutaxassislar, shuningdek, protsessorlarni ishlab chiqishga texnologik yondashuvni osonlashtiradigan va ularning asosiy narxini pasaytiradigan yangi sxemalarni tashkil qilish nuqtai nazaridan ko'plab yangiliklarni bashorat qilmoqdalar.
