Post on 21-Feb-2018
transcript
7/24/2019 Cap.01. Introducere
1/58
Microprocesoare i microcontrolere Cap1. Introducere 1
Cap.1. Introducere
Curs: Microprocesoare i microcontrolere
Prof. Dr. Ing. Istvan SZTOJANOV
7/24/2019 Cap.01. Introducere
2/58
Cap1. Introducere 2Microprocesoare i microcontrolere
Cuprins
1.1 Modelul simplificat al unui calculator1.2 Terminologie utilizat#
1.3 Obiectivele generale ale cursului
1.4 Con&inutul cursului
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#1.6 Structura de principiu a unui microprocesor
1.7 Modul de func&ionare al unui microprocesor elementar
1.8 Bibliografie minimal#
1.9 Aspecte privind istoria dezvolt#rii microprocesoarelor
7/24/2019 Cap.01. Introducere
3/58
Cap1. Introducere 3Microprocesoare i microcontrolere
Obiective
n
Prezentarea modelului simplificat al unui calculatorn n&elegerea principiului de lucru al unui circuit
programabil
n Prezentarea componentelor de baz#ale unuimicroprocesor
n Prezentarea structurii unui microprocesor elementar
n Urm#rirea fazelor de execu&ie al unei instruc&iuni
7/24/2019 Cap.01. Introducere
4/58
Cap1. Introducere 4Microprocesoare i microcontrolere
1.1 Modelul simplificat al unui calculator
Interfa&acu exteriorul
Memoriaextern#
Unitatea
central#deprelucrare
7/24/2019 Cap.01. Introducere
5/58
Cap1. Introducere 5Microprocesoare i microcontrolere
1.1 Modelul simplificat al unui calculator
n
Memoria extern#stocheaz#datele i programul deprelucrare
n Unitatea Central#de prelucrareexecut#instruc&iunileprogramului n vederea prelucr#rii datelor
n Interfa&a cu exteriorulasigur#leg#tura cu mediul
exterior prin: tastatur#, mouse, ecran, re&ea local#,internet etc.
n Pentru transferul datelor i a instruc&iunilor toatecomponentele unui microcalculator sunt interconectate
ntre ele prin intermediul unor magistrale (BUS)
7/24/2019 Cap.01. Introducere
6/58
Cap1. Introducere 6Microprocesoare i microcontrolere
1.2 Terminologie utilizat#
n
Super computer calculator de nalt#performanspecial conceput pentru rezolvarea unor probleme demare complexitate din domeniul cercet#rii tiin&ifice
n Mainframe computer calculator universal de nalt#performan. Exemplu tipic de utilizare: server de re&ea
la companii marin Microcomputer calculator universal folosit la
realizarea de calculatoare personale (PC) i sta&ii delucru.
n Microcontroler calculator universal realizat pe unsingur chip proiectat special pentru aplica&ii de comand#i control
7/24/2019 Cap.01. Introducere
7/58
Cap1. Introducere 7Microprocesoare i microcontrolere
1.3 Obiectivele generale ale cursului
n
Prezentarea componentelor de baz#i a tipurilor dearhitecturi ale microprocesoarelor
n Structura, modul de organizare precum i func&iilendeplinite de blocurile componente ale unuimicrocalculator
n Prezentarea schemei bloc, a modului de func&ionare ide programare a unui microcontroler
n Exemple reprezentative de utilizare i direc&ii dedezvoltare
7/24/2019 Cap.01. Introducere
8/58
Cap1. Introducere 8Microprocesoare i microcontrolere
1.4 Con&inutul cursului
n
Recapitularea unor no&iuni fundamentale i a unorcircuite de baz#.
n Arhitectura microprocesoarelor
n Structura i modul de organizarea al unui microcalculator
n Microcontrolerul
n Sisteme dedicate (Embedded Systems)
n Direc&ii de dezvoltare
7/24/2019 Cap.01. Introducere
9/58
Cap1. Introducere 9Microprocesoare i microcontrolere
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#
Sumatorul paralel de patru bi&i
n Not#m cei doi operanzi de patru bi&i cu X respectiv Y iarsuma cu S = X+Y:
X = x3 23 + x2 22 + x1 21 + x0 20
Y = y3
23 + y2
22 + y1
21 + y0
20
S = s3 23 + s2 22 + s1 21 + s0 20
7/24/2019 Cap.01. Introducere
10/58
Cap1. Introducere 10Microprocesoare i microcontrolere
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#
SUMATOR PARALELDE PATRU BITI
C4
x3 y3
C2
s3
x2 y2
C1
s2
x1 y1
s1
x0 y0
s0
SE SE SE SEC
0
C3
4 4
y30
s30
C4
4
x30
C0
Schema bloc a sumatorului paralel de patru bi&i
7/24/2019 Cap.01. Introducere
11/58
Cap1. Introducere 11Microprocesoare i microcontrolere
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#
ic c
i-1
is
yii
x
pi
gi
Schema sumatorului elementar
7/24/2019 Cap.01. Introducere
12/58
Cap1. Introducere 12Microprocesoare i microcontrolere
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#
a
OperandA
OperandB
Functiarealizata
Transport de iesire
Sumatorparalelde 4 biti
3
a
a
a
b
b
b
b
s s s s
x
x
x
x
c
f
f
f
f3
43
3
3
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
22
2
2
2
2
11
1
1
1
1
2
1
0
0
0
0
0
00
4 3
5
4
3
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
s
c
y
y
y
y
Structura HW
programabil#
7/24/2019 Cap.01. Introducere
13/58
Cap1. Introducere 13Microprocesoare i microcontrolere
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#
s4s
3s
2s
1s
0 Funcia realizat! MNEMONICA
folosit!
0 0 0 0 0 0 constanta zero
0 0 0 0 1 1 constanta unu
1 1 0 0 0 A + B adunare ADD
1 1 0 1 1 A B scdere SUB
1 0 0 0 1 A + 1 incrementare INC
1 0 0 1 0 A 1 decrementare DEC
Comenzi i func&ii realizate
7/24/2019 Cap.01. Introducere
14/58
Cap1. Introducere 14Microprocesoare i microcontrolere
1.5 Exemplu de structur#HW programabil#
a) Poarta 'I b) Poarta XOR
Func&ionarea por&ilor
0
c=0
c=1
x
xx
c=0
c=1
xx
00
0
000
0
0 00
0
00
111 1 1
111 1
11
c x c x
x
xcxc x+
b.a.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
15/58
Cap1. Introducere 15Microprocesoare i microcontrolere
1.6 Structura de principiu a unuimicroprocesor
A B
ALU sALU
R0
R1
-
-
-
-
-
-
sALUtR0
tR1
tRn-1
tR0
tR1
tRn-1
Unitatea deComanda
7/24/2019 Cap.01. Introducere
16/58
Cap1. Introducere 16Microprocesoare i microcontrolere
1.6 Structura de principiu a unuimicroprocesor
SALU
Funcia realizat! Descriere
00 F = A + B Adunare
01 F = A Comutla ie#irea operand A
10 F = B Comutla ie#irea operand B
11 F = A + 1 Incrementare
Func&ii realizate de unitatea de execu&ie
7/24/2019 Cap.01. Introducere
17/58
Cap1. Introducere 17Microprocesoare i microcontrolere
1.6 Structura de principiu a unuimicroprocesor
a)
TactTact
b)
>
>
>
>
FF
FF
FF
d[ 0]
d[ 1]
d[ 15]
d[ 15-0]
r[ 0]
r[ 1]
r[ 15]
16
R -[ 15 0]
16
R[ 15-0]
---
a) cu bistabile b)schema bloc
Principiul de realizare a unui registru de memorie
7/24/2019 Cap.01. Introducere
18/58
Cap1. Introducere 18Microprocesoare i microcontrolere
1.6 Structura de principiu aunui microprocesor
>
d
b
r
a)
16
0
1
b)
b
Tact
r[15-0]
MUX
d[15-0]
16
a) schema bloc b) mod de realizare
Registrul de memorie comandat
7/24/2019 Cap.01. Introducere
19/58
Cap1. Introducere 19Microprocesoare i microcontrolere
1.6 Structura de principiu a unuimicroprocesor
m
i
mo
ar
Decodor
Memoria
Loca&ie adresat#
de cuvntul de codde adres#ai
R / W
do
din
ai
.
.
.
.
.
.
Schema bloc al unui circuit de memorie
7/24/2019 Cap.01. Introducere
20/58
Cap1. Introducere 20Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unui microprocesorelementar
Procesorul de tip Acumulatorn Unul dintre registre, numit acumulator, con&ine unul
dintre operanzi iar dup#efectuarea opera&iei stocheaz#rezultatul
n Opera&ii tipice ntr-un limbaj formalLAC m Load Accumulatorncarc#acumulatorul cu operandul aflat la adresa mSAC m Store Accumulator
Stocheaz#con&inutul acumulatorului la adresa mADD m Add Accumulator
Adun#la con&inutul acumulatorului operandul aflat laadresa m din memorie
7/24/2019 Cap.01. Introducere
21/58
Cap1. Introducere 21Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Exemplu de opera&ie aritmetic#
n Fie opera&ia care urmeaz#a fi executat#
c: = a + b
n Programul aferent ntr-un limbaj formal ar fi urm#torul:
LAC a ac: = a ) atribuie acumulatorului variabila a
ADD b ac: = ac + b ) atribuie acumulatorului sumadintre con&inutul anterior al acestuia i operandul b
SAC c c: = ac ) atribuie variabilei c con&inutul curent alacumulatorului
7/24/2019 Cap.01. Introducere
22/58
Cap1. Introducere 22Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
LAC a 10 35
ADD b 7 34
SAC c 5 36
Codul opera&iei Adresa de memorie
Forma codificat#a instruc&iunilor
7/24/2019 Cap.01. Introducere
23/58
Cap1. Introducere 23Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Exemplu de programn Programul surs#scris de programator va trebui s#
con&in#n mod explicit (sau simbolic) adreseleoperanzilor
n n consecinliniile program scrise, n asamblare, pentruprogramul de mai sus vor ar#ta astfel:Load A, mem [35]Add A, mem [34]Store mem [36], A
n Programul de asamblare va genera din acest programsurs#programul obiect (direct executabil) i va rezervaloca&iile de memorie precizate n program.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
24/58
Cap1. Introducere 24Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Exemplu numeric
n S#presupunem c#naintea execut#rii programului amnscris n loca&ia de memorie, de la adresa 35 valoarea
25 (am ales a = 25), iar la loca&ia de memorie 34valoarea 400 (am ales b = 400).
n Dup#rularea programului se va calcula sumac = 25 + 400 = 425 care se va nscrie la adresa 36.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
25/58
Cap1. Introducere 25Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Adrese Memoria extern#
Adrese atribuite deasamblor
3435
40025
56
81
82
83
10
7
5
35
34
36
ba
c
b
a
c
L A C
ADD
SAC
Memoria program cuinstructiuni executabile
36
Con&inutul memoriei program i a memoriei de date
7/24/2019 Cap.01. Introducere
26/58
Cap1. Introducere 26Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
n Aceast#organizare a memoriei va impune i o anumestructur#HW a procesorului i anume existen&a n setulde registre ale acestuia pe lng#acumulator i a altordou#registre cu func&ii speciale i anume:
n contorul de instruc&iuni PC (Program Counter) care va
con&ine n permanenadresa instruc&iunii ce urmeaz#afi executat#
n registrul de instruc&iuni IR (Instruction Register) ncare se va nc#rca forma codificat#a instruc&iunii citit#din memorie. Forma codificat#a instruc&iunii va fi folosit#de microprocesor pentru a forma adresa operanzilor i aexecuta opera&ia indicat#de codul opera&iei prezent ninstruc&iune.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
27/58
Cap1. Introducere 27Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Microprocesor
ACCACCACCACCACC
81
PCPCPCPCPC
IRIRIRIRIR
b
a
c
34
35
35
34
36
LAC a
ADD b
SAC c
7
81
82
83
10
5
36
400
25
56
- - -- - -
- - -
Ansamblul procesor-memorie
7/24/2019 Cap.01. Introducere
28/58
Cap1. Introducere 28Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
34
3536
b
ac
SAC c
LAC a
ADD b
ACC
25
82
35
PC
IR
10
LAC a
400
2556
35
34
36
10
5
7
81
82
83
Executarea instruc&iunii LAC a
7/24/2019 Cap.01. Introducere
29/58
Cap1. Introducere 29Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
34
35
36
b
a
c
SAC c
LAC a
ADD b
ACC
425
83
34
PC
IR
7
LAC a
ADD b
400
2556
35
34
36
10
5
7
81
82
83
Execu&ia instruc&iunii ADD b
7/24/2019 Cap.01. Introducere
30/58
Cap1. Introducere 30Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
34
35
36
b
ac
SAC c
LAC a
ADD b
ACC
425
84
36
PC
IR
5
SAC c
LAC a
ADD b
400
25
425
35
34
36
10
5
7
81
82
83
Execu&ia instruc&iunii SAC c
7/24/2019 Cap.01. Introducere
31/58
Cap1. Introducere 31Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Fazele de execu&ie ale unei instruc&iuni:
n extragere cod opera&ie (Instruction Fetch = IF)
n decodare (Instruction Decoding = ID)
n extragere operand (Operand Fetch = OF)
n execu&ie instruc&iune (Instruction Execution = IE)
Vom urm#ri aceste faze de execu&ie pe exemplulinstruc&iunii ADD b codificat#7 34
7/24/2019 Cap.01. Introducere
32/58
Cap1. Introducere 32Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Structura microprocesorului elementar
tmo
tar
mo
ar
mi
ir
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodo
r
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
pc Acc
MUX
1 0
s
tac
7/24/2019 Cap.01. Introducere
33/58
Cap1. Introducere 33Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Prima parte a fazei IF
tmo
tar
mo
82
m
i
ir
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodor
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
82 Acc
MUX
1 0
s
tac
7/24/2019 Cap.01. Introducere
34/58
Cap1. Introducere 34Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Partea a doua a fazei IF
tmo
tar
mo
82
34
7
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodo
r
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
82 Acc
MUX
1 0
s
tac
7/24/2019 Cap.01. Introducere
35/58
Cap1. Introducere 35Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Decodificare cod instruc&iune ID
tmo
tar
mo
82
34
7
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodo
r
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
82 Acc
MUX
1 0
s
tac
Decodor
7/24/2019 Cap.01. Introducere
36/58
Cap1. Introducere 36Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Prima parte a fazei Extragere operand OF
tmo
tar
mo
34
3
4
7
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodor
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
82 Acc
MUX
1 0
s
tac
7/24/2019 Cap.01. Introducere
37/58
Cap1. Introducere 37Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Partea a doua a fazei Extragere operand OF
tmo
tar
mo
34
400
7
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodor
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
83 Acc
MUX
1 0
s
tac
+1
7/24/2019 Cap.01. Introducere
38/58
Cap1. Introducere 38Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Faza de execu&ie a instruc&iunii IE
tmo
tar
mo
34
4
00
7
2sALU ALU
tmi
tir
tm
Decodor
34
82 7 34
400
Memoria
tpc
83 425
MUX
1 0
s
tac
+
7/24/2019 Cap.01. Introducere
39/58
t =0mo
t =0ar
mo
34
400
7
2s =11ALU ALU
t =1mi
t =0ir
t =0m
Decodor
34
82 7 34
400
Memoria
t =1pc
84 425
MUX
1 2
s=0
t =0ac
Cap1. Introducere 39Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Comenzile necesare increment#rii contorului de instruc&iuni
83
7/24/2019 Cap.01. Introducere
40/58
Cap1. Introducere 40Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare alunui microprocesor elementar
s sALU
tac
tpc
tir
tar
tmi
tmo
tm
0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 ar: = pc IF
0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 mi: mem [ar], ir: mem [ar] IF
1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 ar: mi OF
0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 mi: mem[ar], pc: pc+1 OF
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 ac: = ac+mi IE
Secven&a de comenzi necesar#execut#rii instruc&iuni ADD b
7/24/2019 Cap.01. Introducere
41/58
Cap1. Introducere 41Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Concluziin n concluzie, vom putea spune c#unei instruc&iuni scrise
ntr-un anume limbaj de programare (ca de exempluADD b n asamblare), i va corespunde, la nivel de
execu&ie HW, un cuvnt de cod binar de o structur#icon&inut corespunz#tor instruc&iunii numit#formacodificat#a instruc&iunii.
n n exemplul prezentat aceasta este:ADD b codificat#7 34
7/24/2019 Cap.01. Introducere
42/58
Cap1. Introducere 42Microprocesoare i microcontrolere
1.7 Modul de func&ionare al unuimicroprocesor elementar
Concluziin Execu&ia propriu zis a instruc&iunii se face n patru faze i
pentru fiecare dintre aceste faze unitatea de comand#amicroprocesorului va trebui s#genereze, la momentelede timp potrivite, comenzile necesare c#trecomponentele HW ale microprocesorului implicate nexecu&ia fazei respective.
n Secven&a de comenzi necesar#execut#rii instruc&iuniiADD b este prezentat#n Tabelul de mai sus i este
cunoscut#sub numele de micro program de comenziasociat instruc&iunii.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
43/58
Cap1. Introducere 43Microprocesoare i microcontrolere
1.8 Structura cursului i Bibliografia
n Cap.01 Introducere
n Cap.02 Arhitectura CISCn Cap.03 Formate de date
n Cap.04 Arhitectura RISC
n Cap.05 Arhitectura superscalar
n Cap.06 Memoria extern#
n Cap.07 Managementul memoriei
n Cap.08 Microcalculatorul
n Cap.09 Circuite care asigur#func&ii periferice
n Cap.10 Microcontrolerele familiei INTEL
n Cap.11 Circuite configurabilen Cap.12 Sisteme hibride
n Cap.13 Sisteme dedicate
7/24/2019 Cap.01. Introducere
44/58
Cap1. Introducere 44Microprocesoare i microcontrolere
1.8 Structura cursului i Bibliografia
n [1] Randy Katz, Contemporary Logic Design, TheBenjamin Cummings Publishing Company, 1994
n [2] John Hennessy, David Patterson, ComputerArchitecture a Quantitative Approach, MorganKaufmann Publisher, San Francisco,1996
n [3] Istvan Sztojanov, Sever Paca, Niculae Tomescu,Electronic#Analogic#i Digital#, vol II, Ed. Albastr#,Cluj, 2005
n [4] Istvan Sztojanov, Microcalculatoare, Ed. Politehnica
Press, Bucureti, 2007
7/24/2019 Cap.01. Introducere
45/58
Cap1. Introducere 45Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
n Dezvoltarea microprocesoarelor i a micro-calculatoarelor este un proces evolutiv la baza c#ruia austat tehnologia microelectronic#i mbun#t#&irilearhitecturale
n Tehnologia a evoluat de la tuburi electronice la
transistoare iar apoi la circuite integrate cu diverse gradede complexitate (SSI, MSI, LSI, VLSI)
n mbun#t#&irile arhitecturale au vizat: microprogramarea,Pipelining, RISC, Cache, VLIW.
n Raportul performan
cost a cunoscut o mbun#t#&
irecu cinci ordine de m#rime n ultimii 40 de ani!
7/24/2019 Cap.01. Introducere
46/58
Cap1. Introducere 46Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
n Istoria ncepe n anul 1971 cnd INTEL realizeaz#ostructur#revolu&ionar#pentru o aplica&ie clasic# casade marcat
n n locul unei solu&ii cu logic#cablat#introduce conceptulde logic#programat#
n Ideea de logic#programat#a condus la o structur#HWformat#din trei blocuri de baz#: Unitate Central#dePrelucrare (CPU), memorie program (ROM) i memoriede date (RAM).
n Unitatea Central#de Prelucrare a fost denumit#Intel 4004 i a fost componenta central#n jurul c#reias-a construit microsistemul de calcul.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
47/58
Cap1. Introducere 47Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
Intel 4004
n Magistral#intern#de 4 bi&i
n 16 registre interne
n 8KB memorie ROM
n 640 Bytes memorie RAM
n Tehnologie PMOS
n 2300 de transistoare
7/24/2019 Cap.01. Introducere
48/58
Cap1. Introducere 48Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
n n 1972 Intel ncepe comercializarea unei variante de
CPU de 8 Bi&i cu denumirea Intel 8008 avnd 45 deinstruc&iuni executabile i posibilitatea adres#rii unuispa&iu de memorie de 16 KB.
n ncepnd cu anul 1975 se impune termenul de
microprocesor pentru aceste circuite programabilen Apar i alte companii care se lanseaz#n produc&ia de
microprocesoare (Rockwell, National Semiconductor,Motorola etc.)
n Se impune un trend de dezvoltare extrem de intens attla Intel ct i la celelalte firme.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
49/58
Cap1. Introducere 49Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
Perioada anilor 1973 1977 cu variante arhitecturale noi
n Procesoare cu magistrale de date de 8 Bi&i
n Magistrale de adres#de 16 Bi&i
n Prelucr#ri pe 16 Bi&i (calcule de adrese)
n Conceptul de memorie stiv#
n Frecven&a de lucru 1MHz
n Aplica&ie tipic#: comanda i controlul n timp real
n Programare exclusiv n limbajul de asamblare
n Exemple tipice de procesoare: Intel 8080, Motorola 6800
Zilog 80 etc.
7/24/2019 Cap.01. Introducere
50/58
Cap1. Introducere 50Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelorIntel 8080
n primul procesor de nalt#performan
n Procesor de 8 Bi&i
n Spa&iul de adresare de64 KB
n 256 de loca&ii de adres#pentru circuite I/O
n Tehnologie NMOS cu5000 de transistoare
n A devenit un standard
pentru aplica&ii industriale
7/24/2019 Cap.01. Introducere
51/58
Cap1. Introducere 51Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelorSfritul anilor 70 i nceputul anilor 80
n Apar procesoarele de 16 Bi&i
n Spa&iul de adresare este 16 MB
n Opera&ii pe 32 de Bi&i
n Lucru n virgul#mobil#
n Set complex de instruc&iuni
n Suport#programare i n limbaje de nivel nalt (de ex. C)
n Ex. Intel 80x86, Motorola 68000 etc.
n Utilizate la realizarea calculatoarelor PC i a sta&iilor delucru
7/24/2019 Cap.01. Introducere
52/58
Cap1. Introducere 52Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelorMotorola 68000
n Prima arhitectur#de 32 de Bi&in Magistral#de date de 16 Bi&i
n Magistral#de adrese de 32 deBi&i
n 16 registre de 32 de Bi&i
n 68000 de transistoaren Frecven&a de tact de 8 MHz
n Puterea de calcul de 1 MIPS(Mega Instruction per Second)
7/24/2019 Cap.01. Introducere
53/58
Cap1. Introducere 53Microprocesoare i microcontrolere
Mijlocul anilor 80
n Extinderea CPU prin:
n Unitate de virgul#mobil#FPU conform standarduluiIEEE 754
n Unitate de gestionare a memoriei virtuale MMU
n Unitate de interfa&are cu exteriorul i de control antreruperilor ICU
Sfritul anilor 80
n Arhitectura RISC i ideea de a muta complexitatea c#tre
partea de SWn Ex. IBM 801, RISC I, RISC II, Intel i860
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
7/24/2019 Cap.01. Introducere
54/58
Cap1. Introducere 54Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
n Progresul din microelectronic#a fost folosit pentru:
n Sus&inerea unor sisteme de operare complexe
n Capabilitatea de a sus&ine concepte din limbajele denivel nalt cum ar fi: bucle, proceduri, adres#ri complexe
n S-a nchis pr#pastia dintre limbajele de nivel nalt i
codul main#n Set simetric de instruc&iuni
7/24/2019 Cap.01. Introducere
55/58
Cap1. Introducere 55Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
Intel Pentiumn Dynamic Branch
Prediction
n Dual five-stage Pipeline
n Cache 16-Kbyten 3,3 milioane tranzistoare
n Tehnologie CMOS
n Frecven de tact 200 MH
7/24/2019 Cap.01. Introducere
56/58
Cap1. Introducere 56Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
Evolu&ia num#rului de transistoare a procesoarelor Intel
7/24/2019 Cap.01. Introducere
57/58
Cap1. Introducere 57Microprocesoare i microcontrolere
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelorEvolu&ia puterii de calcul a procesoarelor Intel
7/24/2019 Cap.01. Introducere
58/58
1.9 Aspecte privind istoria microprocesoarelor
Tendin&e de dezvoltare
Ubiquitous computingn nsemnnd n esenaccesul oricnd i oriunde la informa&ie cu
prezen&a peste tot n mediul nostru nconjur#tor amicroprocesoarelor i a microcalculatoarelor nu numai ca sistemede sine st#t#toare ci i nglobate n obiectele care ne nconjoar#.
Organic computingn Elaborarea unor sisteme de calcul care s#aib#propriet#&ile
organismelor vii.
Ambient intelligence
n Un mediu de lucru i de petrecere a timpului liber cu componente
capabile a se autoadapta i interac&iona, ntr-un mod inteligent, cufiin&ele umane.