За несколько десятков лет развития микропроцессор прошел путь от объекта применения в узкоспециализированных областях к товару широкой эксплуатации. Сегодня в том или ином виде данные устройства вместе с контроллерами применяются практически в любой сфере производства. В широком смысле микропроцессорная техника обеспечивает процессы управления и автоматизации, но в рамках этого направления формируются и утверждаются новые области развития высокотехнологичных устройств вплоть до появления признаков искусственного интеллекта.
Общее представление о микропроцессорах
Для управления или контроля определенными процессами нужна мэмс и соответствующая поддержка программного обеспечения на реальной технической базе. В этом качестве выступает одна или набор микросхем на базовых матричных кристаллах. Для практических нужд почти всегда используются модули chip-set, то есть наборы микросхем, которые связаны общей системой питания, сигналами, форматами информационной обработки и так далее. В научной интерпретации, как отмечается в теоретические основы микропроцессорной техники, такие устройства представляют собой место (основная память) для хранения операндов и команд в закодированном виде. Непосредственное управление реализуется на более высоком уровне, но также через интегральные схемы микропроцессора. Для этого используют контроллеры.
Говорить о контроллерах можно только применительно к микрокомпьютерам или микро-ЭВМ, состоящий из микропроцессоров. Собственно, это и есть рабочая техника, в принципе способна выполнять те или иные операции или команды в рамках заданного алгоритма. Как отмечается в учебнике с микропроцессорной техники Ливенцова С. Н., под микроконтроллером следует понимать компьютер, ориентированный на выполнение логических операций в рамках управления оборудованием. Он базируется на тех же схемах, но с ограниченным вычислительным ресурсом. Задача микроконтроллера в большей степени заключается в реализации ответственных, но простых процедур без сложных схем. Впрочем, технологически примитивными такие устройства тоже нельзя назвать, так как на современных производствах микроконтроллеры могут одновременно управлять сотнями и даже тысячами операций одновременно, учитывая и косвенные параметры их выполнения. В целом логическая структура микроконтроллера проектируется с расчетом на мощность, универсальность и надежность.
Архитектура
Разработчики микропроцессорных устройств имеют дело с набором функциональных компонентов, которые в результате образуют единый рабочий комплекс. Даже простая модель микрокомпьютера предполагает использование целого ряда элементов, обеспечивающих выполнение поставленных перед машиной задач. Способ взаимодействия между этими компонентами, а также средства коммуникации с входными и выходными сигналами во многом и определяют архитектуру микропроцессора. Что касается самого понятия архитектуры, то оно выражается разными определениями. Это может быть набор технико-физических и эксплуатационных параметров, среди которых число регистров памяти, разрядность, быстродействие и так далее. Но, в соответствии с теоретическими основами микропроцессорной техники, под архитектурой в данном случае следует понимать логическую организацию функций, реализуемых в процессе взаимосвязанной работы аппаратной и программной начинки. Более конкретно архитектура микропроцессора отражает следующее:
- Совокупность физических элементов, которые образуют микропроцессор, а также связи между функциональными блоками.
- Форматы и способы представления информации.
- Каналы обращения к доступным для использования модулей структуры с параметрами их дальнейшего применения.
- Операции, которые может выполнять конкретный микропроцессор.
- Характеристики управляющих команд, которые производит или принимает устройство.
- Реакции на сигналы извне.