Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

История развития микропроцессоров



 Другие рефераты
Анализ резульиатов посещения занятий Анализ систем специального образования в США, Великобритании, Швеции, России и Голландии Анализ феномена культуры в философских воззрениях Периферийные устройства ПК

Все персональные компьютеры и растущее число наи-более современного оборудования работают на спе-циальной электронной схеме, названной микропро-цессором. Часто его называют компьютер в чипе. Современный микропроцессор- это кусочек кремния, который был выращен в стерильных условиях по спе-циальной технологии.

Полупроводники

Человек научился помещать примеси других атомов в кристаллическую решетку без разрушения этой слож-ной конструкции. Примеси позволили кремнию изме-нить свои свойства, касающиеся проводимости элек-трического тока. Эти свойства позволили отнести материал к новому классу – классу полупроводни-ков. Этот термин отражает промежуточные свойства материала по способности проводить электрический ток: хуже, чем у проводников (медь), но лучше чем у изоляторов (синтетическое покрытие проводни-ков).

Внесение примесей

Хотя эту неуловимую трансформацию материала ло-гично описать в книге по производству металлов, эти средние свойства – проводить электрический ток – с самого начала их выявления обещали произ-вести революцию в электронике. В 1947 году ученые лаборатории Bell осторожно внесли примесь в крем-ниевый кристалл, разделив его кристаллическую ре-шетку на три тонких слоя. Этот сэндвич позволил перемешать атомы различных материалов в кристал-лической решетке.

Транзисторы

Таким образом, получился первый транзистор – кро-шечная пластина серебристого кремния, способная проводить электронный поток, причем входной по-ток, поступавший на один электрод, преобразовы-вался и имел уже другие значения на двух других электродах.
Транзисторы были прорывом в будущее. Они позво-лили отказаться от электронных вакуумных ламп.

Аналоговые и цифровые схемы

Электрические преобразования можно проводить дву-мя путями. Слабый сигнал может быть усилен в сиг-нал точно такой же формы, как оригинал, но с го-раздо большими значениями. Этот процесс получения большего аналога малого сигнала получил название аналогового преобразования. А сам сигнал назван аналоговым. Такое преобразование можно использо-вать для усиления звука, когда мы получаем точно такой формы, но гораздо большего значения.
И, напротив, малый сигнал можно увеличить до большого и, наоборот, большой уменьшить до мало-го, игнорируя все промежуточные значения. В ре-зультате мы получим серию импульсов, которые мо-гут быть использованы для кодировки значений ка-ких-либо величин. Например, семью импульсами мож-но представить цифру семь. Точно так же можно за-кодировать любые цифры. Отсюда электронные уст-ройства, использующие подобную технологию, на-званы цифровыми.

Цифровая логика

Само по себе включение одного выключателя другим может быть бесполезным, однако транзистор может быть включен комбинацией сигналов точно так же, как и одиночным импульсом. Действительно, транзи-сторная схема может быть разработана так, что она сформирует сигнал только после того, как получит два входных. Другая схема может то же самое толь-ко тогда, когда на ее входах нет ни одного вход-ного сигнала, или когда присутствует хотя бы один. Такие схемы называются логическими вентиля-ми. Они получили такое имя, потому что подобно обычным вентилям, могут пропускать, когда они от-крыты, либо не пропускать в закрытом состоянии, электрические сигналы. Эти функции позволяют реа-лизовать принципы формальной логики.
Первые компьютеры были созданы по принципу логи-ческих вентилей, хотя они были разработаны не на транзисторах. И вакуумные лампы, и реле могут ра-ботать по тому же принципу логических вентилей. У транзисторов большое преимущество – они меньше и быстрее. Они так малы, что сотни тысяч могут раз-меститься на пластине кремния с ноготь человека.

Интегральные схемы

Микропроцессор представляет собой большую сово-купность простых транзисторов, которая называется интегральной схемы или ИС, потому что они функ-ционируют как много отдельных транзисторов и дру-гих устройств, интегрированных и реализованных на одной маленькой кремниевой пластине. Часто эту большую интегральную микросхему называют просто чипом.
Конструкция этих элементов выросла за пределы просто кристалла. Микропроцессор – это только од-но устройство из большого числа интегральных схем, с помощью которых теперь реализуют огромное множество всевозможных приборов, начиная от аудио до часов. В микропроцессоре тысячи транзисторов соединены таким образом на кремниевой пластине, что одно и то же множество входных сигналов. Мик-ропроцессоры отличаются от других интегральных схем, созданных на том же множестве транзисторов, тем, что преобразование сигнала происходит в со-ответствии с поступившем входным сиг-налом только внутри самой микросхемы.

Внутренности микропроцессора

Большинство микропроцессоров имеют специально встроенные области памяти, названные регистрами, в которых они осуществляют все свои манипуляции и расчеты. Например, для того, чтобы сложить два числа, первое помещается сначала в регистр, затем другое прибавляется и сумма остается внутри реги-стра.
Сигналы, путешествующие по микропроцессору, представляют сбой серию цифровых импульсов. Их перемещение происходит почти одновременно – па-раллельно по нескольким проводникам. Каждая серия таких импульсов представляет собой отдельную ко-манду, реализующую определенную функцию микропро-цессора. Каждая команда имеет для идентификации свое имя. Полный набор реализуемых функций и их имена называются множеством микрокоманд процессо-ра.
Внутренняя структура кремния микропроцессора определяет, что он делает по каждому входному сигналу. В результате компьютерная программа для микропроцессора встраивается в его техническое обеспечение. Эта программа называется микрокодом для микропроцессора.

Соединение микропроцессоров

Помимо работы с внутренней памятью и манипуляций цифровыми битами микропроцессоры должны каким-то образом получать входную информацию и выдавать полученные результаты. Для реализации этой связи с внешним миром разработана микропроцессорная ши-на данных. Кроме того, микропроцессору необходимо каким-то образом определять, где хранятся данные во внешней памяти. Для этой цели придумана другая шина, названная адресной. Название говорит о том, что она используется для определения местонахож-дения необходимой информации.
Микропроцессоры отличаются по находящимся в их распоряжении ресурсами, что в свою очередь влияет на скорость их работы. Микропроцессоры мо-гут отличаться не только числом регистров, но и размерами самих регистров. Регистры характеризу-ются числом битов, с которыми он может работать в единицу времени. Например, 16-битному необходим один или более регистров размерностью в 16-бит.
История развития микропроцессоров – это история увеличения размеров их регистров и ширины шины. С каждым новым поколением микропроцессоров увеличи-вался размер регистров и шире становилась адрес-ная шина. В результате персональные компьютеры становились мощнее.

Четырехбитное мышление

Первый микропроцессор был изготовлен в 1971 году фирмой Intel Corporation. Это был четырехбитный микропроцессор 4004. Эти 4 бита позволяли кодиро-вать все цифры и символы, что было достаточно для математических расчетов. Микропроцессор мог складывать, вычитать и умножать точно так же как это делают его старшие братья, хотя и не так бы-стро.
Теперь несколько слов о том, как был разрабо-тан 4004. Чип был разработан Тедом Хоффом из Intel Corporation. Первое упоминание о нем появи-лось в 1969 году в отчете по работам с несущест-вующей теперь японской компанией Busicom. Японцы заказали изготовить двенадцать типов микросхем для использования их в калькуляторах различных моделей. Малый объем каждой партии микросхем уве-личивал стоимость их разработки. Однако Хоффу удалось создать такой чип, который мог использо-ваться во всех калькуляторах. Микросхема работала прекрасно и открыла век дешевых калькуляторов. Она явилась прекрасной базой для разработки про-граммируемых устройств того времени.

Восьмибитные чипы

Солидные машины работают не только с цифрами, но так же и с текстами. Микропроцессор 4004 не обла-дал всеми этими способностями. Изготавливая мик-ропроцессор для более широких целей, необходимо было увеличить размер его регистров. Это позволи-ло бы ему понимать все буквы и цифры. Использова-ние 6 бит позволяет различать все малые и большие буквы и цифры (можно закодировать 64 символа). Но при этом остается мало значений для кодировки знаков пунктуации и управляющих символов. В ре-зультате в 1972 году появился восьмибитный микро-процессор
Intel 8008. Размер его регистров соответствовал стандартной единице цифровой информации – байту.
Процессор 8008 являлся простым развитием 4004. Это был интересный и работоспособный микропроцес-сор. Его широко использовали при производстве персональных компьютеров.
Intel продолжал развеваться (как и вся от-расль). И в 1974 году был создан гораздо более интересный микропроцессор 8080. С самого начала разработки он закладывался как 8-битный чип. У него было более широкое множество микрокоманд (множество микрокоманд 8008 было расширено). Кро-ме того, это был первый микропроцессор, который мог делить числа.
Несколько инженеров фирмы имели идеи по усо-вершенствованию 8080. Они покинули Intel, чтобы реализовать их. Ими была организована Zilog Corporation, которая подарила миру микропроцессор Z80. В действительности Z80 являлся дальнейшей разработкой микропроцессора 8080. Было просто увеличено число его команд, что позволило создать и использовать на персональных компьютерах стан-дартные операционные системы.
Разработанная Digital Research операционная система, представляющая собой специальную про-грамму, связывающую микропроцессор и остальные устройства технического обеспечения (например, оперативная память), была

12
скачать работу


 Другие рефераты
Психология юности
Диенкөмірсутектерінің қосылу реакциялары
История возникновения Москвы
Языческие верования древних славян


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ