Всероссийский заочныйфинансово-экономический институт
Кафедраавтоматизированной обработки
Экономическойинформации
Курсовая работа подисциплине: Информатика
на тему: Классификация,структура и основные характеристики микропроцессоров ПК
Воронеж– 2011
Оглавление
Введение
1. Классификация, структура и основныехарактеристики микропроцессоров ПК
1.1 Определение микропроцессора
1.2 Классификация микропроцессоров
1.3 Структура микропроцессора
1.4 Основные характеристикимикропроцессоров ПК
2. Практическая часть
2.1 Общая характеристика задачи
2.2 Описание алгоритма решения задачи
Список литературы
микропроцессортаблица ведомость
Введение
Важнейший компонентлюбого персонального компьютера — это микропроцессор, который управляет работойкомпьютера и выполняет большую часть обработки информации.
В современном миретрудно найти область техники, где не применялись бы микропроцессоры.
Актуальность этой темысостоит в том, что микропроцессор компьютера является основой современнойкомпьютерной техники. Компьютерная техника лежит в основе современногопрогресса. Она обеспечивает работу современных станков, контрольтехнологических процессов на производстве, связь на всех уровнях (отмежгосударственного до бытового). С помощью нее проводятся сложные и трудоемкиерасчеты, что значительно ускоряет процессы конструирования, разработки,фундаментальные исследования, то есть задает темпы прогресса. И в зависимостиот того, как будет в будущем меняться мощность этой маленькой детали, будетзависеть производительность всей компьютерной техники в целом.
В микропроцессорах — наиболее сложных микроэлектронных устройствах — воплощены самые передовыедостижения инженерной мысли. В условиях свойственной данной отраслипроизводства жесткой конкуренции и огромных капиталовложений выпуск каждойновой модели микропроцессора, так или иначе, связан с очередным научным,конструкторским, технологическим прорывом.
В микропроцессорахнашли отражение высокие научно-технические достижения в области физики твердоготела, кристаллографии, радиотехники и электроники, математики и автоматизации,кибернетики и электроники. Известны различные применения микропроцессоров.Важнейшими из них являются: автоматизация электротехнического оборудования,управление производством, физическое и математическое моделирование, обработкарезультатов экспериментов, управление приборами и искусственными органами вмедицине, обеспечение безопасности движения на транспорте и т.д.
Цель данной курсовойработы: рассмотреть классификацию, структуру и основные характеристикимикропроцессоров ПК.
Для достиженияпоставленной цели необходимо решить следующие задачи:
— раскрыть основныепонятия темы;
— дать общую схемуклассификации микропроцессоров;
— рассмотреть структуруи основные характеристики микропроцессоров ПК.
Данная курсовая работавыполнена на компьютере Intel Pentium IV c программным обеспечением Windows XPи Microsoft Office 2003.
1. Классификация,структура и основные характеристики микропроцессоров ПК
1.1 Определениемикропроцессора
Микропроцессор (МП) — это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное дляобработки цифровой информации и управления процессом этой обработки,выполненное на одной или нескольких интегральных схемах с высокой степеньюинтеграции электронных элементов. [2]
Первые микропроцессорыпоявились в 1970-х и применялись в электронных калькуляторах, в нихиспользовалась двоично-десятичная арифметика 4-х битных слов. Вскоре их сталивстраивать и в другие устройства, например терминалы, принтеры и различнуюавтоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволилив середине 1970-х создать первые бытовые микрокомпьютеры.
Долгое времяцентральные процессоры создавались из отдельных микросхем малой и среднейинтеграции, содержащих от нескольких единиц до нескольких сотен транзисторов.Разместив целый ЦПУ на одном чипе сверхбольшой интеграции удалось значительноснизить его стоимость. Несмотря на скромное начало, непрерывное увеличениесложности микропроцессоров привело к почти полному устареванию других формкомпьютеров (см. историю вычислительной техники), в настоящее время один илинесколько микропроцессоров используются в качестве вычислительного элемента вовсём, от мельчайших встраиваемых систем и мобильных устройств до огромных мейнфреймови суперкомпьютеров.
С начала 1970-х широкоизвестно, что рост мощности микропроцессоров следует закону Мура, которыйутверждает что число транзисторов на интегральной микросхеме удваивается каждые18 месяцев. В конце 1990-х главным препятствием для разработки новыхмикропроцессоров стало тепловыделение (TDP) из-за утечек тока и других факторов[1].
Некоторые авторыотносят к микропроцессорам только устройства, реализованные строго на одноймикросхеме. Такое определение расходится как с академическими источниками, таки с коммерческой практикой (например, варианты микропроцессоров Intel и AMD вкорпусах типа SECC и подобных, такие как Pentium II — были реализованы нанескольких микросхемах).
В настоящее время, всвязи с очень незначительным распространением процессоров, не являющихсямикропроцессорами, в бытовой лексике термины «микропроцессор» и «процессор»практически равнозначны.
1.2 Классификациямикропроцессоров
По числу большихинтегральных схем (БИС) в микропроцессорном комплекте различают микропроцессорыоднокристальные, многокристальные и многокристальные секционные.
Однокристальныемикропроцессоры получаются при реализации всех аппаратных средств процессора ввиде одной БИС или СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). По мере увеличениястепени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметрыоднокристальных микропроцессоров улучшаются. Однако возможности однокристальныхмикропроцессоров ограничены аппаратными ресурсами кристалла и корпуса. Дляполучения многокристального микропроцессора необходимо провести разбиение егологической структуры на функционально законченные части и реализовать их в видеБИС (СБИС). Функциональная законченность БИС многокристального микропроцессораозначает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работатьавтономно.
Многокристальныесекционные микропроцессоры получаются в том случае, когда в виде БИСреализуются части (секции) логической структуры процессора при функциональномразбиении ее вертикальными плоскостями.
По назначению различаютуниверсальные и специализированные микропроцессоры.
Универсальныемикропроцессоры могут быть применены для решения широкого круга разнообразныхзадач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемнойспецифики решаемых задач. Специализация МП, т.е. его проблемная ориентация наускоренное выполнение определенных функций позволяет резко увеличитьэффективную производительность при решении только определенных задач.
Средиспециализированных микропроцессоров можно выделить различные микроконтроллеры,ориентированные на выполнение сложных последовательностей логических операций,математические МП, предназначенные для повышения производительности привыполнении арифметических операций за счет, например, матричных методов их выполнения,МП для обработки данных в различных областях применений и т. д.
По виду обрабатываемыхвходных сигналов различают цифровые и аналоговые микропроцессоры. Самимикропроцессоры — цифровые устройства, однако могут иметь встроенныеаналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Поэтому входные аналоговыесигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываютсяи после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход. Сархитектурной точки зрения такие микропроцессоры представляют собой аналоговыефункциональные преобразователи сигналов и называются аналоговымимикропроцессорами. Отличительная черта аналоговых микропроцессоров способностьк переработке большого объема числовых данных, т. е. к выполнению операций сложенияи умножения с большой скоростью при необходимости даже за счет отказа отопераций прерываний и переходов.
По характеру временнойорганизации работы микропроцессоры делят на синхронные и асинхронные.
Синхронныемикропроцессоры — микропроцессоры, в которых начало и конец выполнения операцийзадаются устройством управления (время выполнения операций в этом случае независит от вида выполняемых команд и величин операндов).
Асинхронныемикропроцессоры позволяют начало выполнения каждой следующей операции определитьпо сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции.
По организацииструктуры микропроцессорных систем различают микроЭВМ одно- имногомагистральные.
В одномагистральныхмикроЭВМ все устройства имеют одинаковый интерфейс и подключены к единойинформационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов иуправляющих сигналов.
В многомагистральныхмикроЭВМ устройства группами подключаются к своей информационной магистрали.Это позволяет осуществить одновременную передачу информационных сигналов понескольким (или всем) магистралям. Такая организация систем усложняет ихконструкцию, однако увеличивает производительность.
По количествувыполняемых программ различают одно- и многопрограммные микропроцессоры.
В однопрограммных микропроцессорахвыполняется только одна программа. Переход к выполнению другой программыпроисходит после завершения текущей программы.
В много- илимультипрограммных микропроцессорах одновременно выполняется несколько (обычнонесколько десятков) программ.
1.3 Структурамикропроцессора
Процессор — основнаямикросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления [3, с.80].Собственно говоря, процессор в компьютере не один — их может быть целыйдесяток! Собственным процессором снабжена видеоплата, звуковая плата, множествовнешних устройств (например, принтер). И часто по производительности этимикросхемы могут поспорить с главным, Центральным Процессором. Но в отличие отнего, все они являются узкими специалистами — один отвечает за обработку звука,другой — за создание трехмерного изображения.
Основное и главноеотличие центрального процессора — это его универсальность. При желании (и,разумеется, при наличии необходимой мощности и соответствующего программногообеспечения) центральный процессор может взять на себя любую работу, в то времякак процессор видеоплаты при всем желании не сможет раскодировать, скажем,музыкальный файл...
Любой процессор — этовыращенный по специальной технологии кристалл кремния (не зря на жаргонепроцессор именуется «камнем»). Однако камешек этот содержит в себе множествоотдельных элементов — транзисторов, соединенных металлическимимостиками-контактами. Именно они и наделяют компьютер способностью «думать».Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, вкоторые преобразуется любая поступающая в компьютер информация.
Безусловно, одинтранзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на чтоспособен этот электронный переключатель — это пропустить сигнал дальше илизадержать его, в зависимости от подаваемого на его «затвор» напряжения. Наличиесигнала дает логическую единицу (да); его отсутствие — логический же ноль(нет).
Однако процессор — этоне просто скопище транзисторов, а целая система множества важных устройств [4,с.38]. В состав микропроцессора входят следующие устройства.
1.Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всехарифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.
2. Устройствоуправления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняетследующие основные функции:
• формирует иподает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналыуправления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполненияразличных операций;
• формируетадреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адресав соответствующие блоки компьютера;
• получает отгенератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.
3. Микропроцессорнаяпамять предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации,используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины.Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечениявысокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегдаобеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую дляэффективной работы быстродействующего микропроцессора [5]. Важно такжеотметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не какданные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах [3,с.80].
4. Кэш-память. Буфернаяпамять — своеобразный накопитель для данных. В современных процессорахиспользуется два типа кэш-памяти: первого уровня — небольшая (несколькодесятков килобайт) сверхбыстрая память, и второго уровня — чуть помедленнее,зато больше — от 128 килобайт до 2 Мб [4, с.38].
5. Процессор связаннесколькими группами проводников называемых шинами. С остальными устройствамикомпьютера, и в первую очередь с оперативной памятью. Основных шин три: шинаданных, адресная шина и командная шина.
1. Адресная шина.Шина или часть шины, предназначенная для передачи адреса, а именно используетсяЦП для выбора требуемой ячейки памяти или устройства ввода-вывода путемустановки на шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памятиили одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему.
2. Шина команд. Поней передаются управляющие сигналы, предназначенные памяти и устройствамввода-вывода. Эти сигналы указывают направление передачи данных (в процессорили из него).
3. Шина данных —информационная магистраль, благодаря которой процессор может обмениватьсяданными с другими устройствами компьютера [3, с.80].
Трудно поверить, чтовсе эти устройства размешаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратныхсантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, изкоторых состоит микропроцессор, соединяющие их металлические «дорожки» (для ихизготовления сегодня используется алюминий, однако уже приходит медь) [4,с.38].
1.4 Основныехарактеристики микропроцессоров ПК
Микропроцессорыотличаются друг от друга двумя главными характеристиками: типом (моделью) итактовой частотой. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разнуютактовую частоту — чем выше тактовая частота, тем выше производительность ицена микропроцессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций(тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется вмегагерцах (МГц). Следует заметить, что разные модели микропроцессороввыполняют одни и те же операции за разное число тактов. Чем выше модельмикропроцессора, тем меньше тактов требуется для выполнения одних и тех жеопераций.
Рассмотримхарактеристики процессоров более подробно.
1. Тип микpопpоцессоpа.
Тип установленного вкомпьютеpе микpопpоцессоpа является главным фактоpом, опpеделяющим облик ПК.Именно от него зависят вычислительные возможности компьютеpа. В зависимости оттипа используемого микpопpоцессоpа и опpеделенных им аpхитектуpных особенностейкомпьютеpа pазличают пять классов ПК:
— компьютеры класса XT;
— компьютеpы класса AT;
— компьютеpы класса386;
— компьютеpы класса486;
— компьютеpы классаPentium.
2. Тактовая частотамикpопpоцессоpа — указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессорвыполняет за одну секунду.
Генератор тактовыхимпульсов генерирует последовательность электрических импульсов. Частотагенерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток временимежду соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, илипросто, такт работы машины.
Частота генераторатактовых импульсов является одной из основных характеристик персональногокомпьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция вмашине выполняется за определенное количество тактов.
3. Быстpодействиемикpопpоцессоpа — это число элементаpных опеpаций, выполняемых микpопpоцессоpомв единицу вpемени (опеpации/секунда).
4. Разpядностьпpоцессоpа — максимальное количество pазpядов двоичного кода, котоpые могутобpабатываться или пеpедаваться одновpеменно.
5. Аpхитектуpамикpопpоцессоpа.
Понятие архитектурымикропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможностьсовмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств всоставе микропроцессора, принципы и режимы его работы.
В соответствии саpхитектуpными особенностями, опpеделяющими свойства системы команд, pазличают:
— микропроцессоры типаCISC с полным набором системы команд;
— микропроцессоры типаRISC с усеченным набором системы команд;
— микропроцессоры типаVLIW со сверхбольшим командным словом;
— микропроцессоры типаMISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием идр. [6, с.32]
2. Практическая часть
2.1 Общаяхарактеристика задачи
Наименование задачи:«Расчет амортизации»
Условие задачи: Вбухгалтерии предприятия ООО «Александра» рассчитываются ежемесячные отчисленияна амортизацию по основным средствам. Данные для расчета начисленнойамортизации приведены на рисунке 1.
1. Построить таблицыпо приведенным ниже данным.
1.2. Выполнить расчетначисленной амортизации в каждом месяце и остаточной стоимости основных средствна конец месяца.
1.3. Организоватьмежтабличные связи для автоматического формирования сводной ведомости поначисленной амортизации.
1.4. Сформировать изаполнить сводную ведомость начисленной амортизации по основным средствам заквартал.
1.5. Результатыизменения первоначальной стоимости основных средств на конец кварталапредставить в графическом виде.
Таблица.1.Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006 г.
Наименование основного
средства
Остаточная
стоимость на
начало месяца, руб.
Начисленная
амортизация,
руб.
Остаточная
стоимость на конец месяца, руб. Офисное кресло 1242,00 Стеллаж 5996,40 Стол офисный 3584,00 Стол-приставка 1680,00 ИТОГО Ведомость расчета амортизационных отчислений за февраль 2006 г.
Наименование
основного
средства Остаточная стоимость на начало месяца, руб.
Начисленная
амортизация,
руб.
Остаточная
стоимость на
конец месяца, руб. Офисное кресло Стеллаж Стол офисный Стол-приставка ИТОГО /> /> /> /> /> />
Таблица.2.Ведомостьрасчета амортизационных отчислений за март 2006 г.Наименование основного средства Остаточная стоимость на начало месяца, руб. Начисленная амортизация, руб. Остаточная стоимость на конец месяца, руб. Офисное кресло Стеллаж Стол офисный Стол-приставка ИТОГО
Основная цель решениязадачи – расчет изменений первоначальной стоимости основных средств.
Место решения задачи:данная задача решается в бухгалтерии организации, бухгалтером.
2.2 Описание алгоритмарешения задачи
1. Запустить табличныйпроцессор MS EXCEL.
2. Создать книгу сименем «Расчет амортизации»
3. Лист 1 переименоватьв лист с названием «Январь».
4. Разработать структурушаблона таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006г.»
Колонка электронной таблицы Наименование (реквизит) Тип данных Формат данных Длина Точность A Наименование основного средства текстовый 25 B Остаточная стоимость на начало месяца денежный 10 2 C Начисленная амортизация, руб. денежный 10 2 D Остаточная стоимость на конец месяца денежный 10 2
Таблица 1
5. На рабочем листе«Январь» MS EXCEL создать таблицу с данными для расчета амортизационныхотчислений за январь 2006 г. Расположение таблицы «Ведомость расчетаамортизационных отчислений за январь 2006 г.» представлено в Приложении 1.
6. Заполнить таблицу«Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006 г.» исходнымиданными.
7. Лист 2 переименоватьв лист с названием «Февраль».
8. Разработатьструктуру шаблона таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений зафевраль 2006 г.»
Таблица 1 Структурашаблона таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений за февраль 2006г.»Колонка электронной таблицы Наименование (реквизит) Тип данных Формат данных Длина Точность A Наименование основного средства текстовый 25 B Остаточная стоимость на начало месяца денежный 10 2 C Начисленная амортизация, руб. денежный 10 2 D Остаточная стоимость на конец месяца денежный 10 2
9. На рабочем листе«Февраль» MS EXCEL создать таблицу с данными для расчета амортизационныхотчислений за февраль 2006 г. Расположение таблицы «Ведомость расчетаамортизационных отчислений за февраль 2006 г.» представлено в Приложении 1.
10. Лист 3переименовать в лист с названием «Март».
11. Разработатьструктуру шаблона таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений за март2006 г.»Колонка электронной таблицы Наименование (реквизит) Тип данных Формат данных Длина Точность A Наименование основного средства текстовый 25 B Остаточная стоимость на начало месяца денежный 10 2 C Начисленная амортизация, руб. денежный 10 2 D Остаточная стоимость на конец месяца денежный 10 2
12. На рабочем листе«Март» MS EXCEL создать таблицу с данными для расчета амортизационныхотчислений за март 2006 г. Расположение таблицы «Ведомость расчетаамортизационных отчислений за март 2006 г.» представлено в Приложении 1.
13. Лист 4переименовать в лист с названием «Начальная стоимость».
14. На рабочем листе«Начальная стоимость» MS Excel создать таблицу, в которой будут содержатьсяпервоначальная стоимость основных средств. Расположение таблицы «Первоначальнаястоимость основных средств» представлено в Приложении 1.
15. Заполнить таблицу«Первоначальная стоимость основных средств» исходными данными.
16. Занести в ячейку В7таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006 г.»формулу:
=СУММ(В3: В6).
17. Заполнить графу«Начисленная амортизация» таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчисленийза январь 2006 г.» следующим образом:
Занести в ячейку С3формулу:
=B3*'Начальнаястоимость'!$B$8.
Размножить введенную вячейку С3 формулу для всех остальных ячеек (с С4 по С6) данной графы.
18. Занести в ячейку С7формулу:
=СУММ(C3:C6).
19. Заполнить графу«Остаточная стоимость на конец месяца» таблицы «Ведомость расчетаамортизационных отчислений за январь 2006 г.» следующим образом:
Занести в ячейку D3формулу:
=B3-C3.
Размножить введенную вячейку D3 формулу для всех остальных ячеек (с D4 по D6) данной графы.
20. Занести в ячейку D7формулу:
=СУММ(D3:D6).
21. Заполнить графу«Остаточная стоимость на начало месяца» таблицы «Ведомость расчетаамортизационных отчислений за февраль 2006 г.» следующим образом:
Занести в ячейку В3формулу:
=Январь!D3.
Размножить введенную вячейку В3 формулу для всех остальных ячеек (с В4 по В6) данной графы.
22. Заполнить остальныеграфы таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений за февраль 2006 г.»аналогично пунктам 16 – 20.
23. Заполнить остальныеграфы таблицы «Ведомость расчета амортизационных отчислений за март 2006 г.»аналогично пунктам 16 – 21.
24. Шаблоны таблиц«Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006 г.», «Ведомостьрасчета амортизационных отчислений за февраль 2006 г.», «Ведомость расчетаамортизационных отчислений за март 2006 г.» представлены в Приложении 2.
25. Разработатьструктуру шаблона таблицы «Сводная ведомость»
Структура шаблонатаблицы «Сводная ведомость»Колонка электронной таблицы Наименование (реквизит) Тип данных Формат данных Длина Точность A Наименование основного средства текстовый 25 B Первоначальная стоимость, руб. денежный 10 2 C Остаточная стоимость на начало квартала денежный 10 2 D Начисленная амортизация, руб. денежный 10 2 E Остаточная стоимость на конец квартала денежный 10 2
26. Лист 3переименовать в лист с названием «Ведомость».
27. На рабочем листе«Ведомость» MS Excel создать таблицу, в которой будут содержаться данные оначисленной амортизации по основным средствам за 1 квартал 2006 года.Расположение таблицы «Расчетная ведомость» представлено в Приложении 1.
28. Путем созданиямежтабличных связей заполнить колонки таблицы «Сводная ведомость» данными израссмотренных выше таблиц.
29. Шаблон таблицы «Своднаяведомость» приведен в Приложении 3.
30. Контрольный примерзаполнения таблиц приведен в Приложении 4.
31. Создать новый лист«Лист 4».
32. Лист 4переименовать в лист с названием «График».
19. На листе «График»результаты расчета амортизации представить в графическом виде (Приложение 5).
Список литературы
1) Иванько А.Ф. Структура иархитектура микропроцессоров современных персональных электронныхвычислительных машин. – www.hi-edu.ru/x-books/glblinks/files/refs.htm
2) Ершова Н.Ю., Ивашенков О.Н.,Курсков С.Ю. Микропроцессоры. - http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/microcpu/index.html
3) Информатика. Базовый курс. 2-еиздание / Под ред. С. В. Симоновича. — СПб.: Питер, 2004 — 640с.
4) Леонтьев В.П. Новейшаяэнциклопедия персонального компьютера 2005. – М.: ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2005.- 800с.
5) Микропроцессоры. Структурамикропроцессора и его основные характеристики.shkola.lv/index.php?mode=cht&chtid=459
6) Майстренко А.В. Информатика:Учебное пособие. Ч.1. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002.