1 Д ә ріс 3. Микропроцессорлы қ техника ж ә не оны ң даму кезе ң дері. Микропроцессорлар ж ә не микропроцессорлы қ ж ү йелер Д ә ріс ма қ саты: микропроцессорлы қ ж ү йелерді ң негізгі т ү рлерімен танысу. Микроконтроллер – микропроцессорлы қ ж ү йелерді ң не ғұ рлым қ арапайым т ү рі; Контроллер – жеке модуль т ү ріндегі микропроцессорлы қ ж ү йелерді бас қ арады; Микрокомпьютер – сырт қ ы құ рыл ғ ылармен байланысатын қ уатты микропроцессорлы қ ж ү йелер; Компьютер – е ң қ уатты ж ә не ә мбебап микропроцессорлы қ ж ү йелер.

2 Микропроцессорлар к ү рделі цифрлы қ құ рыл ғ ылар ғ а жатады. Олар ү лкен немесе ө те ү лкен интегралды схемалар ғ а (БИС немесе СБИС) таратылады. Егер микропроцессор бір БИСтан құ ралса, онда ол біркристалды, ал егер бірнешеден құ ралса - секциялан ғ ан деп аталады. Өң дейтін екілік с ө здер разрядтылы ғ ы бойынша микропроцессорлар 8-дік, 16-лы қ, 32- лік ж ә не 64-тік болып б ө лінеді. Бас қ ару т ә сілі бойынша микропроцессорлар мынадай болады: - схемалы қ бас қ арыл ғ ан, микропроцессорды ң ә р командасына ө з схемасы с ә йкес келеді, команда саны т ұ ра қ ты болады; - микропрограммалы қ бас қ арыл ғ ан, онда ә р команда ғ а ө з микропрограммасы с ә йкес келеді, перепрограммалау к ө мегімен біреуін алып, біреуін қ осып команда санын ө згертуге болады. Микропроцессорды ң негізгі міндеті – цифрлы қ а қ паратты өң деу, я ғ ни негізгі арифметикалы қ ж ә не логикалы қ операцияларды орындау. Одан бас қ а осы өң деу процесін бас қ ару керек. Микропроцессор құ рамына арифетикалы қ -логикалы қ құ рыл ғ ылар (АЛ Қ ) ж ә не бас қ ару құ рыл ғ ылары ену керек. А ғ ымда ғ ы а қ паратты жедел са қ тау ү шін регистрлер қ олданылады. 1-суретте микропроцессорды ң біріктірілген с ұ лбасы келтірілген.

3 1-сурет. Микропроцессорды ң біріктірілген с ұ лбасы АЛ Қ БҚБҚ регистрлер

4 Суретте АЛ Қ ж ә не Б Қ құ рыл ғ ыларымен қ атар ә рт ү рлі функциялар орындайтын регистрлер жиынты ғ ы бар. Регистрды ң О операнды микропроцессор орындайтын барлы қ есептерді ң қ орытындысын аккумуляциялайды. Егер есептеу операциясына екі саны қ ажет болса, онда оны ң біреуі О регистрінде са қ талады. К регистрі команданы ң операция кодын немесе адресті б ө лігін са қ тау ү шін қ ызмет етеді. А адресті регистр жадыдан шы ғ аратын кезекті команда адресін уа қ ытша са қ тау ү шін қ ажет. Ф жалауша регистрі арифетика-логикалы қ құ рыл ғ ыларда ғ ы операцияларды ң орындалуынан кейінгі белгілерді ң пайда болуына т ә уелді триггерлерден құ ралады. Мысалы, н ө лдік қ орытындыда ZF н ө лдік триггері ж ұ мыс істейді, ал кері жа ғ дайда – кері қ орытынды триггері, разрядты қ торды ң аса толуында - OF аса толу триггері ж ұ мыс істейді. С регистрі осы уа қ ыт аралы ғ ында ғ ы микропроцессор жа ғ дайын ба қ ылау ү шін қ ажет. Ондай а қ парат бас қ ару құ рыл ғ ысына с ә йкес бас қ ару сигналын өң деу ү шін қ ажет. СК сана ғ ыш регистрі программада ғ ы келесі команда адресін табу ү шін қ олданылады. РОН жалпы м ә ндік регистрлер ішкі жадыны құ райды немесе аса жылдам есте са қ тау құ рыл ғ ысын (СОЗУ) жасайды.Оларды ң саны к ө п бол ғ ан сайын микропроцеассор ішінде соншама операция ж ү ргізуге болады, ол жылдамды қ ты к ө бейтеді. Стек к ө рсеткіші (УС) жедел жады бос ұ яшы қ тары берілген стек шы ң ыны ң мекен-жайын (адресін) к ө рсетеді. Стекке б ө лінген жады «со ңғ ы келді – бірінші шы қ ты» принципімен принципімен ж ұ мыс істейді. Ба ғ дарламада ү зіліс ұ йымдастыру ү шін қ олданылады.

5 Микропроцессор шина ж ү йелері ар қ ылы (ША – адрес шинасы, ШД – м ә ліметтер шинасы, ШУ – бас қ ару шинасы) бас қ а құ рыл ғ ылармен байланыста болады, мысалы, жедел жады (ЖЖ-ОЗУ), т ұ ра қ ты жады (ТЖ-ПЗУ), енгізу шы ғ ару құ рыл ғ ыларымен. Осыдан микропроцессорлы қ ж ү йе құ рылады. Микропроцессорлы қ ж ү йе құ рамын к ө мекші цифрлы қ құ рыл ғ ылар микросхемаларынан т ұ ратын, микропроцессормен уа қ ыт бойынша с ә йкестендірілген микропроцессорлы қ жиынты қ құ рамына енетін микросхемалар к ө мегімен ке ң ейтуге болады. Олар мыналар : -таймер – уа қ ыт белгілейтін функция беру ү шін; -енгізу-шы ғ аруды ң ба ғ дарламалы қ құ рыл ғ ысы; - жады ғ а тікелей қ атынас құ рыл ғ ысы; -тізбекті арна бойынша а қ парат тарату құ рыл ғ ысы ж ә не т.б.

6 Егер микропроцессорды ң бір кристалында микропроцессорлы қ ж ү йені ң негізгі компоненттерін орналастырса, онда микроконтроллер атты құ рыл ғ ыны аламыз. Микроконтроллер аз қ уат пайдаланады, жады ж ұ мысы м ү мкіндіктерін ке ң ейтеді, ба ғ асы арзан. Микроконтроллерді ң архитектурасы негізінде т ө рт негізгі принциптi айту ғ а болады: 1)кез келген операция бір тактте ж ұ мыс істейді; 2)м ә ліметтер өң деу операциясы «регистр-регистр» форматында орындалады; 3) қ орытындылар бір тактіде бір с ө з жылдамды ғ ымен жасалады.

7 Егер микропроцессорлы қ ж ү йені қ орек к ө зі, а қ парат бейнелеу ж ә не жанасу құ рыл ғ ысы, ба ғ дарламалы қ қ амтамасыз ету жиынты ғ ы бар автономды ж ү йе ретінде қ арастырса қ, онда микроЭЕМ атты құ рыл ғ ыны аламыз. Ә мбебап микро-ЭЕМ компьютер деп аталады, ал мамандандырыл ғ ан ЭЕМ – встроенный ( ) микропроцессорлы қ ж ү йе деп аталады. Есептеу қ уатына байланысты компьютерлер (персоналды) дербес ж ә не суперкомпьютер деп екіге б ө лінеді. Дербес компьютерлер – арнайы есептер шы ғ ару ма қ сатында ке ң інен қ олданылады. Суперкомпьютер – триллион операциямен к ө птеген есептеулер шы ғ аратын жалпы м ә нді құ рыл ғ ылар. Мультипроцессорлы қ ж ү йелерді құ ру ү шін транспьютер атты микропроцессор жасап шы ғ арыл ғ ан. Б ұ л процессор жо ғ ары жылдамды қ та (секундына 10 миллион операция) ү лкен массивті а қ параттар өң деуге арнал ғ ан. Онда транспьютерлік торап жасай отырып бас қ а транспьютерлермен байланысатын т ө рт байланыс арнасы бар. Егер микропроцессор сигналдарды цифрлы қ өң деу есептерін шешетін, мысалы, цифрлы қ с ү згілеу ж ә не спектралды қ анализ (талдау) арнайы архитектурадан т ұ рса, онда м ұ ндай процессор сигналды процессор деп аталады.

8 Микропроцессорлар ке ң інен қ олданылады, олар ғ а қ ойылатын талаптар ә рт ү рлі. Сонды қ тан қ уаттылы ғ ымен, ә мбебапты ғ ымен, жылдамды ғ ымен ж ә не құ рылымымен ерекшеленетін бірнеше микропроцессорлы қ ж ү йелер қ алыптас қ ан. Микропроцессорлы қ ж ү йелерді ң негізгі типтері: - микроконтроллерлер – ж ү йені ң барлы қ т ү йіндері бір микросхема т ү ріндегі қ арапайым микропроцессорлы қ ж ү йелер; - контроллерлер – жеке модуль т ү ріндегі бас қ аратын микропроцессорлы қ ж ү йелер; - микрокомпьютерлер – сырт қ ы құ рыл ғ ылармен тез қ осылатын қ уатты микропроцессорлы қ ж ү йелер; - компьютерлер ( оны ң ішінде дербес) - е ң қ уатты ж ә не ә мбебап микропроцессорлы қ ж ү йелер. Микроконтроллерлер - к ү рделі құ рыл ғ ылар құ рамында болатын ә мбебап құ рыл ғ ылар. Микроконтроллерді ң ж ү йелік шиналары микросхема ішінде к ө рінбей орналас қ ан. Микроконтроллерге сырт қ ы құ рыл ғ ылар қ осу м ү мкіндігі аз. Микроконтроллер құ рыл ғ ылары бір есепті шешуге арнал ғ ан.

9 Контроллерлер бір немесе бір-біріне жа қ ын есептер топтамасын шешуге арнал ғ ан. Оларда қ осымша т ү йіндер мен құ рыл ғ ыларды, мысалы, ү лкен жадыны, енгізу-шы ғ ару құ рыл ғ ыларын қ осу м ү мкіндігі жо қ. Оларды ң ж ү йелік шинасын т ұ тынушы к ө ре алмайды. Контроллер құ рылымы қ арапайым ж ә не жылдамды ғ ы максималды. К ө птеген жа ғ дайда орындалатын программалар т ұ ра қ ты жадыда са қ талады ж ә не ауыстырылмайды. Контроллерлер бір платада жасалады. Контроллерлер бізді қ орша ғ ан барлы қ құ рыл ғ ыларда пайдаланылады. Мысалы автомобильді ң мына құ рыл ғ ыларында: Кондиционерінде; Трансмиссиясын бас қ аруында; Замоктарды ( құ лыптарды) бас қ аруда; Жары қ пен бас қ аруда; Со ғ ылудан са қ тау құ рыл ғ ысында; Қ ауіпсіздік ж ү йесі датчиктерінде; Арт қ ы орынды қ радиоаппаратурасын бас қ аруда; Электронды компасында; Тормозда; Дворникте; Антирадарда ж ә не т.б.

10 Саба қ ты ң со ң ы