|
Міністерство освіти РФ
Московський Державний Індустріальний Університет
Кафедра: №34
Реферат на тему:
«Історія розвитку мікропроцесорів»
група: 6111
студент:
викладач: Сопрунов Г.І.
Москва 2001
Всі персональні комп'ютери і зростання найбільш сучасного обладнання працюють на спеціальній електронній схемі, названої мікропроцесором. Часто його називають комп'ютер в чіпі. Сучасний мікропроцесор- це шматочок кремнію, який був вирощений в стерильних умовах за спеціальною технологією.
напівпровідники
Людина навчилася поміщати домішки інших атомів в кристалічну решітку без руйнування цієї складної конструкції. Домішки дозволили кремнію змінити свої властивості, що стосуються провідності електричного струму. Ці властивості дозволили віднести матеріал до нового класу - класу напівпровідників. Цей термін відображає проміжні властивості матеріалу по здатності проводити електричний струм: гірше, ніж у провідників (мідь), але краще ніж у ізоляторів (синтетичне покриття провідників).
внесення домішок
Хоча цю невловиму трансформацію матеріалу логічно описати в книзі з виробництва металів, ці середні властивості - проводити електричний струм - з самого початку їх виявлення обіцяли зробити революцію в електроніці. У 1947 році вчені лабораторії Bell обережно внесли домішка в кремнієвий кристал, розділивши його кристалічну решітку на три тонких шару. Цей сендвіч дозволив перемішати атоми різних матеріалів в кристалічній решітці.
транзистори
Таким чином, вийшов перший транзистор - крихітна пластина сріблястого кремнію, здатна проводити електронний потік, причому вхідний потік, який надходив на один електрод, перетворювався і мав уже інші значення на двох інших електродах.
Транзистори були проривом в майбутнє. Вони дозволили відмовитися від електронних вакуумних ламп.
Аналогові і цифрові схеми
Електричні перетворення можна проводити двома шляхами. Слабкий сигнал може бути посилений в сигнал точно такої ж форми, як оригінал, але з набагато більшими значеннями. Цей процес отримання більшого аналога малого сигналу отримав назву аналогового перетворення. А сам сигнал названий аналоговим. Таке перетворення можна використовувати для посилення звуку, коли ми отримуємо точно такої форми, але набагато більшого значення.
І, навпаки, малий сигнал можна збільшити до великого і, навпаки, великий зменшити до малого, ігноруючи всі проміжні значення. В результаті ми отримаємо серію імпульсів, які можуть бути використані для кодування значень будь-яких величин. Наприклад, сім'ю імпульсами можна уявити цифру сім. Точно так само можна закодувати будь-які цифри. Звідси електронні пристрої, що використовують подібну технологію, названі цифровими.
цифрова логіка
Само по собі включення одного вимикача іншим може бути марним, однак транзистор може бути включений комбінацією сигналів точно так же, як і одиночним імпульсом. Дійсно, транзисторная схема може бути розроблена так, що вона сформує сигнал тільки після того, як отримає два вхідних. Інша схема може те ж саме тільки тоді, коли на її входах немає жодного вхідного сигналу, або коли є хоча б один. Такі схеми називаються логічними вентилями. Вони отримали таке ім'я, бо подібно до звичайних вентилів, можуть пропускати, коли вони відкриті, або не пропускати в закритому стані, електричні сигнали. Ці функції дозволяють реалізувати принципи формальної логіки.
Перші комп'ютери були створені за принципом логічних вентилів, хоча вони були розроблені не на транзисторах. І вакуумні лампи, і реле можуть працювати за тим же принципом логічних вентилів. У транзисторів велика перевага - вони менше і швидше. Вони настільки малі, що сотні тисяч можуть розміститися на пластині кремнію з ніготь людини.
інтегральні схеми
Мікропроцесор являє собою велику сукупність простих транзисторів, яка називається інтегральної схеми або ІВ, тому що вони функціонують як багато окремих транзисторів і інших пристроїв, інтегрованих і реалізованих на одній маленькій кремнієвої пластині. Часто цю велику інтегральну мікросхему називають просто чіпом.
Конструкція цих елементів зросла за межі просто кристала. Мікропроцесор - це тільки один пристрій з великого числа інтегральних схем, за допомогою яких тепер реалізують безліч всіляких приладів, починаючи від аудіо до годин. У мікропроцесорі тисячі транзисторів з'єднані таким чином на кремнієвій пластині, що один і той же безліч вхідних сигналів. Мікропроцесори відрізняються від інших інтегральних схем, створених на тій же множині транзисторів, тим, що перетворення сигналу відбувається відповідно до надійшов вхідним сигналом тільки всередині самої мікросхеми.
нутрощі мікропроцесора
Більшість мікропроцесорів мають спеціально вбудовані області пам'яті, названі регістрами, в яких вони здійснюють всі свої маніпуляції і розрахунки. Наприклад, для того, щоб скласти два числа, перше поміщається спочатку в регістр, потім інше додається і сума залишається всередині регістра.
Сигнали, які подорожують по процесору, представляють збій серію цифрових імпульсів. Їх переміщення відбувається майже одночасно - паралельно з кількох провідникам. Кожна серія таких імпульсів є окремою команду, що реалізує певну функцію мікропроцесора. Кожна команда має для ідентифікації своє ім'я. Повний набір функцій, що реалізовуються і їх імена називаються безліччю микрокоманд процесора.
Внутрішня структура кремнію мікропроцесора визначає, що він робить по кожному вхідному сигналу. В результаті комп'ютерна програма для мікропроцесора вбудовується в його технічне забезпечення. Ця програма називається микрокодом для мікропроцесора.
з'єднання мікропроцесорів
Крім роботи з внутрішньою пам'яттю і маніпуляцій цифровими бітами мікропроцесори повинні якимось чином отримувати вхідну інформацію і видавати отримані результати. Для реалізації цієї зв'язку із зовнішнім світом розроблена мікропроцесорна шина даних. Крім того, мікропроцесору необхідно якимось чином визначати, де зберігаються дані у зовнішній пам'яті. Для цієї мети придумана інша шина, названа адресною. Назва говорить про те, що вона використовується для визначення місцезнаходження необхідної інформації.
Мікропроцесори відрізняються по перебувають в їх розпорядженні ресурсами, що в свою чергу впливає на швидкість їх роботи. Мікропроцесори можуть відрізнятися не тільки числом регістрів, але і розмірами самих регістрів. Регістри характеризуються числом бітів, з якими він може працювати в одиницю часу. Наприклад, 16-бітного необхідний один або більше регістрів розмірністю в 16-біт.
Історія розвитку мікропроцесорів - це історія збільшення розмірів їх регістрів і ширини шини. З кожним новим поколінням мікропроцесорів збільшувався розмір регістрів і ширше ставала адресна шина. В результаті персональні комп'ютери ставали могутніше.
четирехбітних мислення
Перший мікропроцесор був виготовлений в 1971 році фірмою Intel Corporation. Це був четирехбітних мікропроцесор 4004. Ці 4 біта дозволяли кодувати всі цифри і символи, що було досить для математичних розрахунків. Мікропроцесор міг складати, віднімати і множити точно так само як це роблять його старші брати, хоча і не так швидко.
Тепер кілька слів про те, як був розроблений 4004. Чіп був розроблений Тедом Хофф з IntelCorporation. Перша згадка про нього з'явилося в 1969 році в звіті по роботах з неіснуючої тепер японською компанією Busicom. Японці замовили виготовити дванадцять типів мікросхем для використання їх в калькуляторах різних моделей. Малий обсяг кожної партії мікросхем збільшував вартість їх розробки. Однак Хоффу вдалося створити такий чіп, який міг використовуватися у всіх калькуляторах. Мікросхема працювала прекрасно і відкрила століття дешевих калькуляторів. Вона з'явилася прекрасною базою для розробки програмованих пристроїв того часу.
восьмібітних чіпи
Солідні машини працюють не тільки з цифрами, але так само і з текстами. Мікропроцесор 4004 не володів всіма цими здібностями. Виготовляючи мікропроцесор для більш широких цілей, необхідно було збільшити розмір його регістрів. Це дозволило б йому розуміти всі букви і цифри. Використання 6 біт дозволяє розрізняти все малі і великі літери і цифри (можна закодувати 64 символу). Але при цьому залишається мало значень для кодування знаків пунктуації та керуючих символів. В результаті в 1972 році з'явився восьмібітних мікропроцесор
Intel 8008. Розмір його регістрів відповідав стандартної одиниці цифрової інформації - байту.
Процесор 8008 був простим розвитком 4004. Це був цікавий і працездатний мікропроцесор. Його широко використовували при виробництві персональних комп'ютерів.
Intel продовжував майоріти (як і вся галузь). І в 1974 році був створений набагато більш цікавий мікропроцесор 8080. З самого початку розробки він закладався як 8-бітний чип. У нього було більш широке безліч мікрокоманд (безліч мікрокоманд 8008 було розширено). Крім того, це був перший мікропроцесор, який міг ділити числа.
Кілька інженерів фірми мали ідеї щодо вдосконалення 8080. Вони покинули Intel, щоб реалізувати їх. Ними була організована ZilogCorporation, яка подарувала світові мікропроцесор Z80. Насправді Z80 був подальшою розробкою мікропроцесора 8080. Було просто збільшено число його команд, що дозволило створити і використовувати на персональних комп'ютерах стандартні операційні системи.
Розроблена DigitalResearch операційна система, що представляє собою спеціальну програму, яка б пов'язала мікропроцесор і інші пристрої технічного забезпечення (наприклад, оперативна пам'ять), була названа ControlProgramforMicrocomputers (CP / M). Її прабатьками були операційні системи великих ЕОМ, але і розміри її були набагато скромніші, що давало можливість працювати на процесорі. Далека від досконалості, вона працювала досить надійно, що дозволило їй стати свого роду стандартної для професійних користувачів малих комп'ютерів. Вона допомогла програмістам, які працювали раніше на великих ЕОМ, адаптуватися до персональних комп'ютерів. Хоча СР / М призначалася для 8080, Z80 розкривав великі можливості для системних робіт.
Тим часом Intel продовжував роботи над 8-бітовим 8008. був розроблений мікропроцесор 8085, який працював від 5В і вимагав менше допоміжних мікросхем. Нововведення розробки включали вектор переривань і серію портів введення-виведення. Тепер малі комп'ютери стали непереможними!
література:
Уїнн Л. Рош: «біблія з технічного забезпечення Уїнна Роша»
Фіногенов К.Г .: «самовчитель по системних функцій MS-DOS»
|