Сучасна мікропроцесорна техніка

Кафедра медичної радіофізики

Сучасна мікропроцесорна

технікаЛекція 1

Судаков О.О, Радченко С.П. «Сучасна мікропроцесорна техніка»

Актуальність

Сьогодні мікропроцесори використовуються дуже широко Побутова техніка Транспорт Промисловість Наука Зв’язок Медична техніка …

Необхідно розуміти основи, термінологію і вміти використовувати мікропроцесори

Фахівці з мікропроцесорів - потрібні

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://i.media.mabila.ua/data/library/2/0/47320o.jpg&imgrefurl=http://media.mabila.ua/ua/news/2008/12/04/13058.html&usg=__9RRIBRgiPXStm4zpRUYIVygKmzc=&h=500&w=316&sz=29&hl=uk&start=1&zoom=1&tbnid=TCY7gNbq1bZ1-M:&tbnh=130&tbnw=82&ei=mN0TUfeBKqX04QSf1ICgBg&prev=/search%3Fq%3D%25D0%25BC%25D0%25BE%25D0%25B1%25D1%2596%25D0%25BB%25D1%258C%25D0%25BD%25D0%25B8%25D0%25B9%2B%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BB%25D0%25B5%25D1%2584%25D0%25BE%25D0%25BD%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CCsQrQMwAA

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://yspeshnaya.ru/wp-content/uploads/2013/01/philips_MRI_AXser.jpg&imgrefurl=http://yspeshnaya.ru/magnitno-rezonansnyj-tomograf.html&usg=__Pw-5TPPnQwB3wFpGspyVVQ3X3xk=&h=1904&w=1698&sz=344&hl=uk&start=8&zoom=1&tbnid=NodN2UhkDs489M:&tbnh=150&tbnw=134&ei=td0TUYPkKuuQ4gT1lYHYDg&prev=/search%3Fq%3D%25D1%2582%25D0%25BE%25D0%25BC%25D0%25BE%25D0%25B3%25D1%2580%25D0%25B0%25D1%2584%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CDcQrQMwBw

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://zapchastey.net/market/uploads/posts/2009-12/1260696836_37_v6_engine.jpg&imgrefurl=http://zapchastey.net/market/55-karbyuratornyj-i-inzhektornyj-dvigatel.html&usg=__-SmJRNEtfPmhBXT4kja7_04Puc0=&h=480&w=495&sz=46&hl=uk&start=4&zoom=1&tbnid=Ln-DyXprsppkRM:&tbnh=126&tbnw=130&ei=3d0TUdP3FoyN4gTp34DQCw&prev=/search%3Fq%3D%25D0%25B8%25D0%25BD%25D0%25B6%25D0%25B5%25D0%25BA%25D1%2582%25D0%25BE%25D1%2580%25D0%25BD%25D1%258B%25D0%25B9%2B%25D0%25B4%25D0%25B2%25D0%25B8%25D0%25B3%25D0%25B0%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BB%25D1%258C%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CC8QrQMwAw

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://holodilnik.ru/pics/pic_2_31719.jpg&imgrefurl=http://www.holodilnik.ru/washers/washing_machines/atlant/cma_50c102_001/&usg=__a48g3im09unXjNIfn-28vMI3lu0=&h=1000&w=813&sz=75&hl=uk&start=1&zoom=1&tbnid=Xc3q6IqDuhCGtM:&tbnh=149&tbnw=121&ei=B94TUbyrC4GG4ASztIH4Cg&prev=/search%3Fq%3D%25D1%2581%25D1%2582%25D0%25B8%25D1%2580%25D0%25B0%25D0%25BB%25D1%258C%25D0%25BD%25D0%25B0%25D1%258F%2B%25D0%25BC%25D0%25B0%25D1%2588%25D0%25B8%25D0%25BD%25D0%25B0%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CCkQrQMwAA

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://www.airlines-inform.ru/images/3.jpeg&imgrefurl=http://www.airlines-inform.ru/airbus_a380.html&usg=__nLa8iY7el2FTpvjSLonSbFz59Ic=&h=439&w=640&sz=76&hl=uk&start=7&zoom=1&tbnid=F4OhVjMSi3YPsM:&tbnh=94&tbnw=137&ei=J94TUazDL7TS4QTzwYDQBA&prev=/search%3Fq%3D%25D1%2581%25D0%25B0%25D0%25BC%25D0%25BE%25D0%25BB%25D0%25B5%25D1%2582%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CDUQrQMwBg

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://satsis.info/uploads/posts/2009-01/1233413452_sputnik5.jpg&imgrefurl=http://satsis.info/news/426-ocherednojj-sputnik-kompanii-eutelsat-w2m.html&usg=__qUpOXQ8bPQWxPuL9YRHCi4R7lW8=&h=255&w=340&sz=7&hl=uk&start=2&zoom=1&tbnid=LSbQRhtIOJzftM:&tbnh=89&tbnw=119&ei=Zt4TUbWWA6nm4QSwiYGYCw&prev=/search%3Fq%3D%25D1%2581%25D0%25BF%25D1%2583%25D1%2582%25D0%25BD%25D0%25B8%25D0%25BA%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CCsQrQMwAQ

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://img1.elmir.ua/img/160419/3000/2000/led_televizor_32_samsung_ue-32es5507v.jpg&imgrefurl=http://elmir.ua/led_tvs/led_tv_32_samsung_ue-32es5507v.html&usg=__wt4LlpTkEJ35g59X5_6EohH7qak=&h=1761&w=1665&sz=565&hl=uk&start=3&zoom=1&tbnid=R8Lgh6PqPeI4TM:&tbnh=150&tbnw=142&ei=qt4TUZGzCsbT4QTmroGoBA&prev=/search%3Fq%3D%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BB%25D0%25B5%25D0%25B2%25D0%25B8%25D0%25B7%25D0%25BE%25D1%2580%26hl%3Duk%26sa%3DX%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CC0QrQMwAg

Задачі курсу Базові знання про мікропроцесори

Термінологія Класифікація

Основи роботи мікропроцесорів Принципи побудови Характеристики Технології

Використання мікропроцесорної техніки Програмування мікропроцесорів Практичне застосування мікропроцесорів Оцінка характеристик мікропроцесорних систем

Структура курсу Модуль 1 Основи роботи мікропроцесорів.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО МІКРОПРОЦЕСОРИ МІКРОКОНТРОЛЕРИ ЦИФРОВІ МІКРОПРОЦЕСОРИ ЗАГАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ Контрольна

Модуль 2 Мікропроцесорні системи та технології. МІКРО ЕОМ СПЕЦІАЛІЗОВАНІ ЦИФРОВІ ПРОЦЕСОРНІ СИСТЕМИ СПЕЦІАЛІЗОВАНІ АНАЛОГОВІ ПРОЦЕСОРИ ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ МІКРОПРОЦЕСОРІВ Контрольна

Перевірка самостійної роботи Демонстрація роботи пристроїв, виконаних студентами

Залік

Самостійна робота Розробка пристрою на основі мікропроцесора

Розробка електронної схеми Розробка програми Моделювання схеми і програми Відладка Тестування

TI Launchpad ~30 грн http://ti.com Arduino 100-500 грн http://dx.com Програми

AVRstudio – симулятор AVR VMLAB – симулятор AVR IAR workbench – симулятор MSP430 Proteus – симулятор електронних схем

http://ti.com/

http://dx.com/

TI Launchpad https://estore.ti.com/ Програматор, платформа для наладки і

навчання MSP430

https://estore.ti.com/

IAR workbench http://www.ti.com/lsds/ti/tools-software/devtools.page Розробка для MSP430

http://www.ti.com/lsds/ti/tools-software/devtools.page

Arduino http://dx.com

Програматор і платформа для навчання і наладки AVR

http://dx.com/

http://egaertner.com/dpac/wp-content/uploads/2009/09/arduino-diecimila.jpg

VMLab – http://www.amctools.com/ Симулятор AVR

http://www.amctools.com/

AVR Studio http://www.atmel.com/tools/ATMELSTUDIO.aspx Розробка програм для AVR

http://www.atmel.com/tools/ATMELSTUDIO.aspx

Proteus

Симуляція і наладка електронних схем

Документація на процесори

User Guide – інструкція з використання http://www.atmel.com/tools/ATMELSTUDIO.aspx?

tab=documents http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/home.pag

e

Datasheet – технічні дані http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/home.pag

e http://www.atmel.com/tools/

ATMELSTUDIO.aspx?tab=documents

http://www.atmel.com/tools/ATMELSTUDIO.aspx?tab=documents

http://www.ti.com/lsds/ti/microcontroller/home.page

http://www.atmel.com/tools/ATMELSTUDIO.aspx?tab=documents

Визначення мікропроцесора Мікропроцесор – процесор виконаний на інтегральних мікросхемах

Процесор - щось для керування і обробки (пристрій, програма) Центральний процесор комп’ютера Текстовий процесор (програма) Сигнальний процесор

Вузьке значення – програмно-керований пристрій управляння та обробки інформації

Походження терміну Процес – послідовність подій у часі Процедура – поступ, просування

Не є процесорами – пристрої де немає поступовості логічні схеми, елементи пам’яті, радіоприймачі

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://900igr.net/datai/informatika/Kompjuter-1/0020-015-Mikroprotsessor.jpg&imgrefurl=http://900igr.net/kartinki/informatika/Kompjuter-1/035-Mikroprotsessor.html&usg=__LnyA6Dz9Z6eSFrSx6LJeW2PL9Sk=&h=610&w=814&sz=145&hl=uk&start=7&zoom=1&tbnid=nzI7Gk55dWaeNM:&tbnh=108&tbnw=144&ei=PN8TUaHaAqaL4ASJ24GADg&prev=/search%3Fq%3D%25D0%25BC%25D0%25B8%25D0%25BA%25D1%2580%25D0%25BE%25D0%25BF%25D1%2580%25D0%25BE%25D1%2586%25D0%25B5%25D1%2581%25D1%2581%25D0%25BE%25D1%2580%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CDUQrQMwBg

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/ATmega8_01_Pengo.jpg/300px-ATmega8_01_Pengo.jpg&imgrefurl=http://ru.wikipedia.org/wiki/AVR&usg=__qZ0hAnIUABwm2AqZZ1YE-qTe1yM=&h=193&w=300&sz=14&hl=uk&start=2&zoom=1&tbnid=y6ITVbV5VPU4eM:&tbnh=75&tbnw=116&ei=Wd8TUcK6MuGL4ATvuoGoCg&prev=/search%3Fq%3Davr%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CCsQrQMwAQ

Приклад процесорних систем

Музична скринька Електронний дзвінок Персональний комп’ютер Векторно-конвейєрний суперкомп’ютер Автосигналізація

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://www.3dnews.ru/documents/11751/5ela3i.jpg&imgrefurl=http://www.3dnews.ru/motherboard/epox_ep_5edai_ep_5ela3i&usg=__Taldb3Livpt9AueMocgMvKtOa8A=&h=386&w=500&sz=70&hl=uk&start=8&zoom=1&tbnid=WZ6r5ZAcYkkBLM:&tbnh=100&tbnw=130&ei=P-gUUZeoJujZ4QSsu4HQBw&prev=/search%3Fq%3D%25D0%25BC%25D0%25B0%25D1%2582%25D0%25B5%25D1%2580%25D0%25B8%25D0%25BD%25D1%2581%25D0%25BA%25D0%25B0%25D1%258F%2B%25D0%25BF%25D0%25BB%25D0%25B0%25D1%2582%25D0%25B0%26hl%3Duk%26gbv%3D2%26tbm%3Disch&itbs=1&sa=X&ved=0CDcQrQMwBw

Переваги мікропроцесорів

Універсальність Гнучкість Малі розміри Вартість Мале енергоспоживання Простота розробки пристроїв Надійність Можна використовувати для

нетрадиційних потреб

Класифікація мікропроцесорів За призначенням

Цифрові – для обробки даних у цифровій формі Аналогові – для обробки даних у аналоговій формі Універсальні (загального призначення) Спеціалізовані (ASIC) Мікроконтролери (MCU) - цифро-аналогові

мікропроцесорні системи для керування пристроями Математичні Сигнальні (DSP, ASP) Для вбудовуваних систем (EMBEDDED) Для серверів Графічні Акселератори Комутаційні

Центральний Периферійний Співпроцесор Контролер (пам’яті, переривань,

мережевого адаптера…)

Класифікація мікропроцесорів За місцем в системі

Класифікація цифрових мікропроцесорів За архітектурою

Паралельна Векторна Конвеєрна Скалярна Суперскалярна Гарвардська Фон-Нейманівська З довгим словом

За розрядністю 4,8,16,32,64,128

За системою команд СISC, RISC

Класифікація за фізичними особливостями Тактова частота

Технологія

Енергоспоживання

Фізичний принцип

Історична інформація

З давного світу до нашого часу Водяні, механічні інші

годинники з виконавчими механізмами

Автоматизовані астрономічні прилади

http://www.google.com.ua/imgres?imgurl=http://hepd.pnpi.spb.ru/art/v1.jpg&imgrefurl=http://hepd.pnpi.spb.ru/art/vasil.html&h=328&w=354&sz=29&tbnid=R0K__HKQqIkjpM:&tbnh=82&tbnw=88&prev=/search%3Fq%3D%25D0%25B1%25D0%25B0%25D1%2588%25D0%25B5%25D0%25BD%25D0%25BD%25D1%258B%25D0%25B5%2B%25D1%2587%25D0%25B0%25D1%2581%25D1%258B%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=%D0%B1%D0%B0%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5+%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%8B&usg=__ijR7rMxV74hBhOvPln5XhxzPimY=&hl=uk&sa=X&ei=j_AUUYqgLeiJ4gTtroCwDQ&ved=0CCUQ9QEwBA

З 17 сторіччя Механічні обчислювальні

системи (Лейбніц, Паскаль, Бебидж)

Точні механічні годинники

Історичні відомості

З 19 сторіччя Аналогові електричні

релейні та електронні обчислювальні машини

Розвиток засобів комунікацій

З 1940-х років Релейні і лампові цифрові

обчислювальні системи Феритова пам’ять Поява транзисторів

З 1950-1960-х р ЕОМ на транзисторах

СССР – МЭСМ, БЭСМ США – корпорація DEC,

СDC, перші комп’ютери IBM Перші багатопроцесорні

комп’ютери з віртуальною пам’яттю

Поява мікросхем

Історичні відомості З 1970-х років

Перші мікропроцесори Intel, TI

Перші великі інтегральні мікросхеми

Векторно-конвейєрні системи

Масивно-паралельні і багато-комп’ютерні системи

Промислові суперкомп’ютери Cray

Електронні наручні годинники, мікрокалькулятори

З 1980-х років Персональні

комп’ютери Інтернет Кластерні системи Трансп’ютери Вбудовувані системи

керування

З 1990-х Цифрові гаджети Тонкі клієнти Віртуалізація Багатоядерність …

Виробництво мікропроцесорів

Рік Intel AMD Інші

2007 78,9 % 13,1 % 8,0 %

2008 80,4 % 19,3 % 0,3 %

2009 79,7 % 20,1 % 0,2 %

2010 80,8 % 18,9 % 0,3 %

2011[6] 83,7 % 10,2 % 6,1 %

CPU

MCU

Перспективи розвитку мікропроцесорів Нові ідеї

Оптичні Квантові Нейро

Нові архітектури Паралелізм

Нові технології Зменшення масштабу Підвищення тактової частоти Нові матеріали

Сучасна мікропроцесорна техніка

Documents

Проста техніка запам'ятовування імен

вбудована побутова техніка 2009

сучасна німецька музика

сучасна школа

Сучасна політична карта світу

ІНФОРМАТИКА ТА КОМП’ЮТЕРНА ТЕХНІКА · Р 48 Інформатика та комп’ютерна техніка: Навч.-метод. посіб-ник

Техніка безпеки

сучасна політична карта світу

глазунова сучасна рекомендаційна бібліографія

ІНФОРМАЦІЙНІ INFORMATION TECHNOLOGIES: НАУКА, ТЕХНІКА …repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/31889/1/Conference_… · НАУКА, ТЕХНІКА,

сучасна українська національна валюта

Обчислювальна техніка та програмування

Освіта, наука і техніка

Сучасна школа

Скульптура - сучасна

сучасна адапт

побутова техніка 2009

техніка безпеки

Сучасна ЗОШ №18

техніка вишивки хрестиком копия