Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
Именно они предложили на одном кристалле разместить не только
микропроцессор, но и память, устройства ввода-вывода. С появлением
однокристальных микроЭВМ связывают начало эры компьютерной автоматизации
в области управления. По-видимому, это обстоятельство и определило термин
"микроконтроллер" (control - управление).
Однако впоследствии расширение сферы использования МК повлекло за собой
развитие их архитектуры за счет размещения на кристалле устройств
(модулей), отражающих своими функциональными возможностями специфику
решаемых задач. Такие дополнительные устройства стали называться
периферийными. Поэтому неслучайно в последнее время введен еще один
термин - "интегрированный процессор" (ИП), который определяет новый класс
функционально-емких однокристальных устройств с другим составом модулей.
По количеству и составу периферийных устройств ИП уступают МК и занимают
промежуточное положение между МП и МК. По этой же причине появились не
только семейства МК, которые объединяют родственные МК (с одинаковой
системой команд, разрядностью), но и стали выделяться подвиды МК:
коммуникационные, для управления и т. д.
МП в настоящее время преимущественно используются для производства
персональных ЭВМ, а МК и ИП являются основой создания различных
встраиваемых систем, телекоммуникационного и портативного оборудования и
т. д.
Анализ различных семейств МП, ИП и МК показывает, что наиболее
жизнеспособными являются такие семейства, которые опираются в своем
развитии на предшествующую эволюцию микропроцессоров, т.е. за счет
"селекции" выделяются устойчивые и проверенные практикой структурные
решения и закладываются в новые семейства МК. Это позволяет использовать
кадры, освоившие микропроцессоры, программное обеспечение, средства
поддержки этапов разработки. Фирмы "Motorola" и "Intel", являясь
общепризнанными лидерами в производстве микропроцессорных средств и
развивая свои семейства МК, блестяще демонстрируют на практике технологии
эволюционного проектирования.
Разные МП или МК объединяют в семейства как технология "микроядра", в
качестве которого выступает процессорное ядро, взаимодействующее с
периферийными устройствами различной номенклатуры, так и принципы,
свойственные открытым системам: совместимость (compatibility),
масштабируемость (scalability), переносимость (portability) и
взаимодействие приложений (introperability).
Совместимость, состоящая в выполнении приложений на всех версиях МК,
обеспечивается использованием в качестве базовой системы команд и
интерфейса микропроцессора с последующей унификацией путем добавления
дополнительных команд и внешних выводов, повышающих эффективность
использования в задачах, на которые ориентируется семейство МК.
Полученное таким образом структурное образование называется процессорным
ядром, на орбите которого вращаются как "отрицательно заряженные частицы"
-периферийные устройства, требующие ресурсов процессорного ядра
(например, память,
5
ВВЕДЕНИЕ
последовательный порт и др.), так и "положительно заряженные частицы" -
периферийные устройства, аппаратно поддерживающие вычислительный процесс
в МК (например, сопроцессор обработки сигналов, таймерный сопроцессор,
коммуникационный сопроцессор и др.). Подобная функционально
распределенная модель кристалла МК, с одной стороны, позволяет добиться
более полного соответствия между особенностями предметной области и
организацией кристалла, а с другой - обеспечить совместимость как в
пределах различных версий определенного типа МК, так и в пределах всего
семейства МК.
Масштабируемость обеспечивается выполнением приложений в пределах полного
диапазона архитектур. Действительно, за счет технологии процессорного
ядра обеспечивается переносимость приложений как для обычных
микропроцессоров, так и для встроенных микропроцессоров (embedded
microprocessors), а также для микроконтроллеров.
Переносимость для открытых систем рассматривается как возможность
выполнения приложения на разных компьютерах с одной операционной
системой. В нашем случае этот важный принцип состоит в том, что ядро
операционной системы реального времени (OS-9, VxWorks и др.) портируется
в целевые платформы на базе МК всех семейств, создавая тем самым
комфортные условия для разработчика: процесс проектирования от дешевых
систем с невысокой производительностью до многопроцессорных конфигураций
осуществляется в рамках единой инструментальной среды.
Взаимодействие приложений - возможность общения приложений разных систем,
использующих одни протоколы. Этот принцип в полной мере реализуется в
системах на базе коммуникационных контроллеров фирмы "Motorola", так как
на уровне кристалла реализованы типовые протоколы (HDLC, Х.25 и др.).
Таким образом, определенная выше открытая модель взаимосвязи МК (Open
Microcontrollers/Microprocessors Interconnection - OMI-модель),
сформированная в ходе эволюции микропроцессорных средств, находится в
русле магистрального развития информационных систем и является гарантом
