Bir neçə onillik inkişaf ərzində mikroprosessor yüksək ixtisaslaşdırılmış sahələrdə tətbiq obyektindən geniş istifadə məhsuluna qədər uzun bir yol keçmişdir. Bu gün bu və ya digər formada bu cihazlar nəzarətçilərlə birlikdə demək olar ki, istənilən istehsal sahəsində istifadə olunur. Geniş mənada mikroprosessor texnologiyası proseslərin idarə edilməsini və avtomatlaşdırılmasını təmin edir, lakin bu istiqamətdə süni intellektin əlamətləri görünənə qədər yüksək texnologiyalı cihazların inkişafı üçün yeni sahələr formalaşır və təsdiqlənir.
Mikroprosessorlar haqqında ümumi anlayış
Müəyyən prosesləri idarə etmək və ya nəzarət etmək real texniki əsasda müvafiq proqram təminatı tələb edir. Bu tutumda əsas matris kristallarında bir və ya bir sıra çiplər fəaliyyət göstərir. Praktik ehtiyaclar üçün çip dəsti modulları demək olar ki, həmişə istifadə olunur, yəni ümumi enerji sistemi ilə birləşdirilən çipsetlər,siqnallar, informasiyanın emal formatları və s. Elmi şərhdə, mikroprosessor texnologiyasının nəzəri əsaslarında qeyd olunduğu kimi, belə qurğular operandların və əmrlərin kodlaşdırılmış formada saxlanması üçün yerdir (əsas yaddaş). Birbaşa idarəetmə daha yüksək səviyyədə, həm də mikroprosessor inteqral sxemləri vasitəsilə həyata keçirilir. Bunun üçün nəzarətçilər istifadə olunur.
Yalnız mikrokompüterlərə və ya mikroprosessorlardan ibarət mikrokompüterlərə münasibətdə kontrollerlər haqqında danışmaq olar. Əslində, bu, müəyyən bir alqoritm çərçivəsində müəyyən əməliyyatları və ya əmrləri yerinə yetirməyə qadir olan bir iş texnikasıdır. S. N. Liventsov tərəfindən mikroprosessor texnologiyası dərsliyində qeyd edildiyi kimi, mikrokontroller avadanlıqların idarə edilməsinin bir hissəsi kimi məntiqi əməliyyatları yerinə yetirməyə yönəlmiş kompüter kimi başa düşülməlidir. O, eyni sxemlərə əsaslanır, lakin məhdud hesablama resursu ilə. Mikrokontrolörün vəzifəsi daha çox məsuliyyətli, lakin mürəkkəb sxemlər olmadan sadə prosedurları həyata keçirməkdir. Bununla belə, bu cür cihazları texnoloji cəhətdən də primitiv adlandırmaq olmaz, çünki müasir sənayelərdə mikrokontrollerlər onların icrasının dolayı parametrlərini nəzərə alaraq eyni vaxtda yüzlərlə və hətta minlərlə əməliyyatı idarə edə bilirlər. Ümumiyyətlə, mikrokontrolörün məntiqi strukturu güc, çox yönlülük və etibarlılıq nəzərə alınmaqla hazırlanmışdır.
Memarlıq
Mikroprosessor cihazlarının tərtibatçıları dəstlə məşğul olurlarfunksional komponentlər, nəticədə vahid işçi kompleksi təşkil edir. Hətta sadə mikrokompüter modeli maşına verilən tapşırıqların yerinə yetirilməsini təmin edən bir sıra elementlərin istifadəsini nəzərdə tutur. Bu komponentlər arasında qarşılıqlı əlaqə yolu, həmçinin giriş və çıxış siqnalları ilə əlaqə vasitələri mikroprosessorun arxitekturasını əsasən müəyyən edir. Memarlıq anlayışının özünə gəlincə, o, müxtəlif təriflərlə ifadə olunur. Bu, texniki, fiziki və əməliyyat parametrlərinin, o cümlədən yaddaş registrlərinin sayı, bit dərinliyi, sürət və s. ola bilər. Lakin, mikroprosessor texnologiyasının nəzəri əsaslarına uyğun olaraq, bu vəziyyətdə arxitektura, aparat və proqram təminatının bir-biri ilə əlaqəli işləməsi prosesində həyata keçirilən funksiyaların məntiqi təşkili kimi başa düşülməlidir. Daha dəqiq desək, mikroprosessor arxitekturası aşağıdakıları əks etdirir:
- Mikroprosessoru təşkil edən fiziki elementlər dəsti, eləcə də onun funksional blokları arasındakı əlaqələr.
- Məlumat təqdim etmə formatları və üsulları.
- Struktur modullarına daxil olmaq üçün kanallar onların sonrakı istifadəsi üçün parametrlərlə birlikdə istifadə edilə bilər.
- Xüsusi mikroprosessorun yerinə yetirə biləcəyi əməliyyatlar.
- Cihazın yaratdığı və ya qəbul etdiyi idarəetmə əmrlərinin xüsusiyyətləri.
- Kənardan gələn siqnallara reaksiyalar.
Xarici interfeyslər
Mikroprosessor nadir hallarda təcrid olunmuş sistem kimi görünürstatik formatda bir sözdən ibarət əmrlərin yerinə yetirilməsi. Müəyyən bir sxemə uyğun olaraq bir siqnalı emal edən qurğular var, lakin əksər hallarda mikroprosessor texnologiyası emal edilmiş əmrlər baxımından özləri xətti olmayan mənbələrdən çoxlu sayda rabitə əlaqələri ilə işləyir. Üçüncü tərəfin avadanlıqları və məlumat mənbələri ilə qarşılıqlı əlaqəni təşkil etmək üçün xüsusi əlaqə formatları - interfeyslər təmin edilir. Ancaq əvvəlcə dəqiq nə ilə əlaqə saxlandığını müəyyənləşdirməlisiniz. Bir qayda olaraq, idarə olunan qurğular bu qabiliyyətdə fəaliyyət göstərir, yəni mikroprosessordan onlara əmr göndərilir və əks əlaqə rejimində icra orqanının statusu haqqında məlumatlar qəbul edilə bilər.
Xarici interfeyslərə gəlincə, onlar yalnız müəyyən icra mexanizminin qarşılıqlı əlaqəsinin mümkünlüyünə deyil, həm də onun idarəetmə kompleksinin strukturuna inteqrasiyasına xidmət edir. Mürəkkəb kompüter və mikroprosessor texnologiyasına gəldikdə, bu, nəzarətçi ilə sıx əlaqəli olan bütün aparat və proqram vasitələrinin dəsti ola bilər. Bundan əlavə, mikrokontrollerlər tez-tez emal və əmrlərin verilməsi funksiyalarını mikroprosessorlar və xarici qurğular arasında əlaqəni təmin etmək vəzifələri ilə birləşdirir.
Mikroprosessor spesifikasiyası
Mikroprosessor cihazlarının əsas xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:
- Saat tezliyi. Kompüter komponentlərinin dəyişdirildiyi müddət.
- Eni. Binarın eyni vaxtda işlənməsi üçün mümkün olan maksimumların sayırəqəmlər.
- Memarlıq. Mikroprosessorun iş elementlərinin yerləşdirmə konfiqurasiyası və qarşılıqlı əlaqə yolları.
Əməliyyat prosesinin xarakteri də əsas ilə müntəzəmlik meyarları ilə qiymətləndirilə bilər. Birinci halda, biz kompüter mikroprosessor texnologiyasının müəyyən bir vahidində müntəzəm təkrarlanma prinsipini necə həyata keçirdiyimizdən danışırıq. Başqa sözlə, bir-birini təkrarlayan bağlantıların və iş elementlərinin şərti faizi nədir. Düzenlilik eyni məlumat emal sistemi daxilində sxem təşkilatının strukturuna ümumilikdə tətbiq edilə bilər.
Backbone sistemin daxili modulları arasında məlumat mübadiləsi metodunu göstərir, həmçinin keçidlərin sıralanmasının təbiətinə təsir göstərir. Magistral və qanunauyğunluq prinsiplərini birləşdirərək müəyyən bir standarta birləşdirilən mikroprosessorların yaradılması strategiyasını hazırlamaq mümkündür. Bu yanaşmanın üstünlüyü interfeyslər vasitəsilə qarşılıqlı əlaqə baxımından müxtəlif səviyyələrdə rabitə təşkilini asanlaşdırmaqdır. Digər tərəfdən, standartlaşdırma sistemin imkanlarını genişləndirməyə və onun xarici yüklərə qarşı müqavimətini artırmağa imkan vermir.
Mikroprosessor texnologiyasında yaddaş
İnformasiyanın saxlanması yarımkeçiricilərdən hazırlanmış xüsusi yaddaş qurğularının köməyi ilə təşkil edilir. Bu, daxili yaddaşa aiddir, lakin xarici optik və maqnit daşıyıcıları da istifadə edilə bilər. Həmçinin, yarımkeçirici materiallara əsaslanan məlumatların saxlanması elementləri inteqral sxemlər kimi təqdim edilə bilərmikroprosessorun tərkibinə daxildir. Belə yaddaş hüceyrələri təkcə proqramların saxlanması üçün deyil, həm də mərkəzi prosessorun nəzarətçiləri ilə yaddaşına xidmət üçün istifadə olunur.
Saxlama qurğularının struktur əsaslarına daha dərindən nəzər salsaq, o zaman metal, dielektrik və silikon yarımkeçiricilərdən hazırlanmış sxemlər ön plana çıxacaq. Dielektriklər kimi metal, oksid və yarımkeçirici komponentlərdən istifadə olunur. Saxlama qurğusunun inteqrasiya səviyyəsi aparatın hədəfləri və xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. Video yaddaş funksiyasının təmin edilməsi ilə rəqəmsal mikroprosessor texnologiyasında səs-küy toxunulmazlığı, sabitlik, sürət və s. də etibarlı inteqrasiya və elektrik parametrlərinə uyğunluq üçün universal tələblərə əlavə olunur. Bipolyar rəqəmsal mikrosxemlər performans meyarları və inteqrasiyanın universallığı baxımından optimal həll yoludur, cari vəzifələrdən asılı olaraq, tetik, prosessor və ya çevirici kimi də istifadə edilə bilər.
Funksiyalar
Funksiyaların çeşidi əsasən mikroprosessorun müəyyən bir proses çərçivəsində həll edəcəyi vəzifələrə əsaslanır. Ümumiləşdirilmiş versiyada universal funksiyalar dəsti aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:
- Data oxunur.
- Məlumatların emalı.
- Daxili yaddaş, modullar və ya xarici qoşulmuş cihazlarla məlumat mübadiləsi.
- Data qeyd edin.
- Data girişi və çıxışı.
Yuxarıdakıların hər birinin mənasıəməliyyatlar cihazın istifadə olunduğu ümumi sistemin konteksti ilə müəyyən edilir. Məsələn, arifmetik-məntiqi əməliyyatlar çərçivəsində elektron və mikroprosessor texnologiyası daxil olan məlumatların emalı nəticəsində yeni informasiya təqdim edə bilər ki, bu da öz növbəsində bu və ya digər əmr siqnalının səbəbi olacaq. Daxili funksionallığı da qeyd etmək lazımdır ki, bunun sayəsində prosessorun özünün, nəzarətçinin, enerji təchizatının, aktuatorların və idarəetmə sistemində işləyən digər modulların iş parametrləri tənzimlənir.
Cihaz istehsalçıları
Mikroprosessor cihazlarının yaradılmasının mənşəyi MCS-51 platformasına əsaslanan və bu gün də bəzi sahələrdə istifadə olunan 8 bitlik mikrokontrollerlərin bütün xəttini buraxan Intel mühəndisləri idi. Həmçinin, bir çox digər istehsalçılar yeni nəsil elektronika və mikroprosessor texnologiyasının inkişafının bir hissəsi kimi x51 ailəsindən öz layihələri üçün istifadə etdilər, onların nümayəndələri arasında tək çipli K1816BE51 kompüteri kimi yerli inkişaflar da var.
Daha mürəkkəb prosessorlar seqmentinə daxil olan Intel öz yerini Analog Device və Atmel də daxil olmaqla digər şirkətlərə mikrokontrollerlərə verdi. Zilog, Microchip, NEC və başqaları mikroprosessor arxitekturasına prinsipial olaraq yeni baxış təklif edir. Bu gün mikroprosessor texnologiyasının inkişafı kontekstində x51, AVR və PIC xətlərini ən uğurlu hesab etmək olar. Əgər inkişaf tendensiyalarından danışırıqsa, bu günlərdə birincidiryer daxili nəzarət tapşırıqlarının çeşidinin genişləndirilməsi, yığcamlıq və aşağı enerji istehlakı tələbləri ilə əvəz olunur. Başqa sözlə, mikrokontrollerlər texniki xidmət baxımından daha kiçik və daha ağıllı olur, eyni zamanda güc potensialını artırır.
Mikroprosessor əsaslı avadanlıqlara texniki qulluq
Qaydalara uyğun olaraq, mikroprosessor sistemlərinə elektrikçinin rəhbərlik etdiyi işçi qrupları xidmət göstərir. Bu sahədə əsas texniki xidmət tapşırıqlarına aşağıdakılar daxildir:
- Sistemin işləməsi prosesində nasazlıqların aradan qaldırılması və pozuntunun səbəblərini müəyyən etmək üçün onların təhlili.
- Təyin edilmiş planlaşdırılmış texniki xidmət vasitəsilə cihaz və komponentlərin nasazlığının qarşısını alın.
- Zədələnmiş hissələri təmir etməklə və ya onları xidmət edilə bilən oxşar hissələrlə əvəz etməklə cihazın nasazlıqlarını təmir edin.
- Sistem komponentlərinin vaxtında təmirinin istehsalı.
Mikroprosessor texnologiyasına birbaşa texniki qulluq mürəkkəb və ya kiçik ola bilər. Birinci halda, əmək intensivliyindən və mürəkkəblik səviyyəsindən asılı olmayaraq, texniki əməliyyatların siyahısı birləşdirilir. Kiçik miqyaslı bir yanaşma ilə hər bir əməliyyatın fərdiləşdirilməsinə diqqət yetirilir, yəni texnoloji xəritəyə uyğun olaraq təşkilat baxımından təcrid olunmuş formatda fərdi təmir və ya texniki xidmət tədbirləri həyata keçirilir. Bu metodun çatışmazlıqları iri miqyaslı sistem daxilində iqtisadi cəhətdən əsaslandırıla bilməyən yüksək iş axını xərcləri ilə əlaqələndirilir. Digər tərəfdən, kiçik miqyaslı xidmətavadanlığa texniki dəstəyin keyfiyyətini yaxşılaşdırır, ayrı-ayrı komponentlərlə birlikdə onun sonrakı nasazlığı riskini minimuma endirir.
Mikroprosessor texnologiyasından istifadə
Sənayenin, yerli və milli iqtisadiyyatın müxtəlif sahələrində mikroprosessorların geniş şəkildə tətbiqindən əvvəl maneələr getdikcə azalır. Bu, yenə də bu cihazların optimallaşdırılması, onların dəyərinin azalması və avtomatlaşdırma elementlərinə artan tələbatla bağlıdır. Bu cihazlar üçün ən ümumi istifadələrdən bəziləri bunlardır:
- Sənaye. Mikroprosessorlar işin idarə edilməsində, maşın koordinasiyasında, idarəetmə sistemlərində və istehsal performansının toplanmasında istifadə olunur.
- Ticarət. Bu sahədə mikroprosessor texnologiyasının işləməsi təkcə hesablama əməliyyatları ilə deyil, həm də malların, ehtiyatların və informasiya axınlarının idarə edilməsində logistik modellərin saxlanılması ilə əlaqələndirilir.
- Təhlükəsizlik sistemləri. Müasir mühafizə və siqnalizasiya komplekslərindəki elektronika avtomatlaşdırma və ağıllı idarəetmə üçün yüksək tələblər qoyur ki, bu da bizə yeni nəsil mikroprosessorları təmin etməyə imkan verir.
- Rabitə. Əlbəttə ki, kommunikasiya texnologiyaları multipleksorlara, uzaq terminallara və kommutasiya sxemlərinə xidmət edən proqramlaşdırıla bilən kontrollerlər olmadan edə bilməz.
Sonda bir neçə söz
İstehlakçıların geniş auditoriyası indikiləri belə tam təsəvvür edə bilməzmikroprosessor texnologiyasının imkanları, lakin istehsalçılar hələ də dayanmırlar və artıq bu məhsulların inkişafı üçün perspektivli istiqamətləri nəzərdən keçirirlər. Məsələn, kompüter sənayesi qaydası hələ də yaxşı saxlanılır, buna görə hər iki ildən bir prosessor sxemlərində tranzistorların sayı azalacaq. Lakin müasir mikroprosessorlar təkcə struktur optimallaşdırması ilə öyünə bilməz. Mütəxəssislər həmçinin yeni sxemlərin təşkili baxımından bir çox yenilikləri proqnozlaşdırırlar ki, bu da prosessorların hazırlanmasına texnoloji yanaşmanı asanlaşdıracaq və onların əsas dəyərini azaldacaq.
