Практическая работа специальности 09.02.01.

Практическое занятие № 2

Тема: «Изучение физической и функциональной структуры микропроцессора (МП). Выбор микропроцессора для конкретной системы управления»

Цель: изучить основные характеристики микропроцессоров, находить информацию о характеристиках любого микропроцессора

Теория

Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Микропроцессор – microprocessor – процессор, выполненный в одном или нескольких взаимосвязанных полупроводниковых кристаллах интегральных схем.

Микропроцессор – это блок, выполненный в виде интегральной схемы. Состоит из цепей управления, регистров, сумматоров, счётчиков команд, очень быстрой памяти малого объёма.

Первый микропроцессор появился в 1971 г. Фирма INTEL выполнила микропроцессор в виде большой интегральной схемы (БИС). С тех пор различными фирмами выпущено большое количество микропроцессоров.

Микропроцессоры классифицируются:

1. По выполняемым функциям:

Различают универсальные и специализированные микропроцессоры. Универсальные могут реализовывать любой алгоритм, специализированные решают определённый класс задач, например, микропроцессор Intel 8087 – арифметический сопроцессор, выполняющий операции над числами с плавающей запятой.

2. По набору реализуемых команд:

Различают RISC и CISC процессоры. CISC – имеют сложную систему команд: команды выполняются за длительный промежуток времени. RISC – имеют сокращённый набор команд, каждая команда выполняется за один такт.

3. По структуре свойства управления:

Различают устройства управления с жёсткой (схемной) логикой и гибкой (микропрограммной) логикой. В микропроцессорах со схемной логикой каждой команде в кристалле микропроцессора соответствует своя логическая схема, обеспечивающая выполнение команды. Микропроцессор выполняет столько команд, сколько логических схем содержится в кристалле. В микропроцессорах с гибкой логикой команды разбиваются на микрокоманды. Все микрокоманды записаны в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микрокоманд. Для выполнения команды микропроцессор последовательно извлекает микрокоманды из ПЗУ и выполняет их.

Основные технические характеристики микропроцессоров:

1. Разрядность (бит)– это максимальное количество бит информации, которое микропроцессор обрабатывает параллельно. Разрядность микропроцессора — это разрядность его шины данных (ШД)

2. Разрядность шины адреса (ША) – это количество бит информации, передаваемых по шине адреса

3. Адресуемая память (байт) – это количество ячеек памяти, к которым может обратиться микропроцессор.

4. Быстродействие – это количество элементарных операций типа регистр-регистр, которые выполняет микропроцессор за 1 секунду.

5. Тактовая частота микропроцессора – количество импульсов, создаваемых генератором за 1 секунду, измеряется в Герцах (Гц).

6. Технология изготовления – определяет размер одного транзистора на кристалле.

7. Наличие кэш-памяти– это относительно небольшая (по сравнению с оперативной памятью) быстродействующая память на микросхемах SRAM (статическая память). Кэш-память является дополнительным быстродействующим хранилищем копий блоков информации из оперативной памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика. Для программы кэш-память не представляет собой дополнительной адресуемой области памяти. Кэш-память может иметь 3 уровня.

Кэш-память первого уровня (L1 Cache) – самый быстрый, но по объему меньший, чем у остальных (Обычно до 32 Кб). С ним напрямую работает ядро процессора. Кэш память 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа).

Кэш-память второго уровня (L2 Cache) – объем этой памяти значительно больше, чем кэш память первого уровня (Обычно от 128 Кб до нескольких Мб).

Кэш-память третьего уровня (L3 Cache) – кэш память с большим объемом и более медленный, чем L2 (До нескольких десятков Мб).

Ход работы

1. Запустите любой браузер и откройте в нём предпочитаемую вами систему поиска информации.

2. Заполните таблицу характеристиками перечисленных в ней моделей микропроцессоров.

 3. Выберете из предложенных процессоров тот, который в полном объёме будет соответствовать следующим задачам:

Вариант 1

В офис необходим персональный компьютер для менеджера по работе с клиентами. Цели использования компьютера: набор текстов, выполнение математических (простых) расчетов, оформление отчетов и докладов, составление презентаций, работа в Интернете, общение с клиентами, может осуществляться с помощью видеосвязи. Пространство для установки ПК ограничено. Какое программное обеспечение вы бы порекомендовали приобрести вместе с компьютером?

Вариант 2

Семейной паре необходим домашний компьютер, основное назначение работа с документами, серфинг интернета, может использоваться для семейного просмотра фильмов. Из требований к компьютеру: многозадачность, возможность решения на компьютере различных рабочих и личных задач, быстрый ввод и вывод различной информации с помощью внешних устройств. Устанавливаться будет в спальне, поэтому надо, чтобы не мешал спать. Какое программное обеспечение вы бы порекомендовали приобрести вместе с компьютером?

Вариант 3

В награду за хорошие успехи в учебе родители решили купить игровой компьютер для сына-подростка, который следит за всеми новинками игрового мира. Компьютер должен иметь поддержку сложной трехмерной графики, возможность хранить игры на жестком диске в виртуальных образах. Также хотелось бы использовать его как домашнюю медиатеку. Какое программное обеспечение вы бы порекомендовали приобрести вместе с компьютером?

Вариант 4

Требуется компьютер для разработчика уровней в компьютерных играх. Особенности работы: часто работает одновременно с несколькими проектами. Важно обеспечить скорость обработки и сохранность результатов. Какое дополнительное оборудование и программное обеспечение вы бы порекомендовали приобрести вместе с компьютером?

Вариант 5

Требуется компьютер для заядлого «геймера-оверлокера». Основное требование система должна иметь высокую производительность и главное иметь запас ресурса для «разгона». Дополнительное требование - исполнение в одном стиле. Какое дополнительное оборудование и программное обеспечение вы бы порекомендовали приобрести вместе с компьютером?

Вариант 6

В организацию необходим компьютер в качестве файлового сервера. Компьютер, предоставляет свои ресурсы пользователям сети Работа будет осуществляться в терминальном режиме. Какое дополнительное оборудование и программное обеспечение вы бы порекомендовали приобрести вместе с компьютером?

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначен микропроцессор ПК?

2. Какие существуют классификации микропроцессоров?

3. Перечислите характеристики микропроцессоров, поясните их

4. Кэш-память, назначение, уровни.