Отличительные особенности CISC-архитектуры процессоров.

 

CISC (Complex instruction set computer — компьютер с полным набором команд) концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

● нефиксированное значение длины команды;

● арифметические действия кодируются в одной команде;

● небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Для CISC-процессоров характерно:

● сравнительно небольшое число регистров общего назначения (16 регистров у классических CISC-архитектур);

● большое количество машинных команд, некоторые из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и выполняются за много тактов;большое количество методов адресации;

● большое количество форматов команд различной разрядности;

● преобладание двухадресного формата команд;

● наличие команд обработки типа регистр-память.

Сложность архитектуры и системы команд x86 остается и является главным фактором, ограничивающим производительность процессоров на ее основе.

 

 

Классификация микроконтроллеров: общего применения, сигнальные процессоры, интегральные системы сбора данных.

 

Из основных «классообразующих» признаков можно выделить следующие.

1. Классификация МКпо разрядности шины данных ЦПУ:

● 4-битные (Atmel MARC4, Winbond W742, NEC uPD75 и др.);

● 8-битные (Intel MCS-48, Intel MCS-51, Atmel ATtiny/ATmega/ATXmega, Microchip PIC12/16/18, Zilog Z86 и др.);

● 16-битные (Intel MCS-96, Texas Instruments MSP430, Motorola 68HC16, Fujitsu MB90, Infineon C16, Mitsubishi M16C, Microchip PIC24 и др.);

● 32-битные (Atmel ARM, Fujitsu MB91, NEC V850, NXP LPC2xxx и др.).

2. Классификация МКпо архитектуре вычислительной системы:

● CISC (Complex Instruction Set Computing);

● RISC (Reduced Instruction Set Computing).

 

Микроконтроллеры разделяются на:

1. МК общего применения (8,16,32 разряда; 0-10 МГц (до 30-50 МГц))

2. Сигнальные процессоры (16,32 разряда; 0-100 МГц)

3. Интегральные ССОД (+усилители, АЦП, ЦАП) (16,24 разряда)

 

Сигнальные процессоры - специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени).

Области применения:

➢ Коммуникационное оборудование:

➢ Уплотнение каналов передачи данных;

➢ Кодирование аудио- и видеопотоков;

➢ Системы гидро- и радиолокации;

➢ Распознавание речи и изображений;

➢ Речевые и музыкальные синтезаторы;

➢ Анализаторы спектра;

➢ Управление технологическими процессами;

➢ Другие области, где необходима быстродействующая обработка сигналов, в том числе в реальном времени.

 

 

  Система сбора данных (ССД) - это набор аппаратных средств, осуществляющий выборку, преобразование, хранение и первоначальную обработку различных входных аналоговых сигналов. Система сбора данных является основным элементом многоканальных средств измерений, определяющим его технические характеристики.

В состав ССД могут входить фильтры нижних частот (ФНЧ), нормирующие усилители (НУ), аналоговый мультиплексор (MUX), устройство выборки и хранения (УВХ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микроконтроллер (МК). Некоторые типы ССД содержат программируемый усилитель после мультиплексора, что позволяет перестраивать диапазон измерений.

Типовая система сбора данных является мультиплексной и содержит в себе следующие узлы: датчики, аналоговый коммутатор, измерительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, контроллер сбора данных, модуль интерфейса. Также ССД часто оснащаются цифровыми линиями ввода-вывода и цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

 

Архитектуры памяти: гарвардская и фон-Неймана. Особенности и сочетание с архитектурой процессорного ядра (RISC, CISC). Архитектура памяти МК ATtiny2313: регистры общего назначения, область ввода/вывода, ОЗУ, память программ.

 

В архитектуре фон-Неймана применяется однородная память микропроцессора. В эту память могут записываться различные программы. При этом специальная программа-загрузчик работает с ними как с данными. Затем управление может быть передано этим программам и они уже начинают выполнять свой алгоритм. При подобном подходе к управлению микропроцессором удается достигнуть максимальной гибкости микропроцессорной системы.

В качестве недостатка архитектуры фон-Неймана можно назвать возможность непреднамеренного нарушения работоспособности системы (программные ошибки) и преднамеренное уничтожение ее работы (вирусные атаки).