Тип основного микропроцессора как найти

Основные типы микропроцессоров

Выпускаемые различными производи­телями процессоры делятся на отдельные типы в соответствии с используемыми классификационными признаками. Одним из важнейших признаков помимо вида архитектуры является функциональное назначение. По этому признаку, микро­процессоры разбивают на два больших класса:

• процессоры общего назначения, или универсальные микропроцессоры;
• специализированные процессоры, среди которых наиболее широкое распро­странение получили микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры и медийные процессоры. Рассмотрим особенности этих процессоров.

Микропроцессоры общего назначения

Этот класс процессоров предназ­начен для решения широкого круга задач обработки разнообразной информации и находит применение в персональных компьютерах, рабочих станциях, серверах и других цифровых системах массового применения. К универсальным процессо­рам относят 32–разрядные микропроцессоры (хотя некоторые микропроцессоры этого класса имеют 64–разрядную или 128–разрядную структуру), которые изго­тавливаются по самой современной промышленной технологии, обеспечивающей максимальную частоту функционирования.

Большинство типов микропроцессоров этого класса имеют CISC–архитектуру, поскольку используют набор разноформатных команд с различными способами адресации.

В их внутренней структуре может содержаться RISC–ядро, выполня­ющее преобразование поступивших команд в   оследовательность простых RISC–операций. Некоторые типы микропроцессоров этого класса непосредственно реализует RISC–архитектуру.

В ряде последних разработок (Itanium РА8500) успешно используются прин­ципы VLIW–архитектуры.

Практически все современные универсальные микропроцессоры используют гарвардскую архитектуру с разделением потоков команд и данных при помощи отдельных блоков внутренней кэш–памяти. В большинстве случаев они имеют су­перскалярную структуру (несколько операционных устройств, осуществляющих одновременную обработку данных) с несколькими исполнительными конвейера­ми (до 10 в современных моделях), каждый из которых содержит до 20 ступеней.

Микроконтроллеры. Этот класс специализированных микропроцессоров ориентирован на применение в качестве устройств или систем управления, встраиваемых в разнообразную (в том числе и бытовую) аппаратуру. Номенкла­тура выпускаемых микроконтроллеров исчисляется несколькими тысячами типов, а общий годовой объем их выпуска составляет миллиарды экземпляров.

Особенностью микроконтроллеров является размещение на одном кристалле, помимо центрального процессора, внутренней памяти и большого набора пери­ферийных устройств.

В состав периферийных устройств обычно входят от одного до восьми 8–раз­рядных параллельных портов ввода–вывода данных, один или два последователь­ных порта, таймерный блок, аналого–цифровой преобразователь, а также такие специализированные устройства, как блок формирования сигналов с широтно–импульсной модуляцией, контроллер жидкокристаллического дисплея и ряд других. Благодаря использованию внутренней памяти и периферийных устройств реализуемые на базе микроконтроллеров системы управления содержат мини­мальное количество дополнительных компонентов.

Для удовлетворения запросов потребителей выпускается большая номенкла­тура микроконтроллеров, которые принято подразделять на 8–, 16– и 32–разрядные.

8–разрядные микроконтроллеры являются наиболее простыми и де­шевыми изделиями этого класса, ориентированными на использование в относи­тельно несложных устройствах массового выпуска. Микроконтроллеры этой груп­пы обычно выполняют относительно небольшой набор команд (50–100), исполь­зующих наиболее простые способы адресации. Основными областями их приме­нения являются промышленная автоматика, автомобильная электроника, измерительная техника, теле–, видео– и аудиотехника, средства связи, бытовая аппаратура.

Для 8–разрядных микроконтроллеров характерна гарвардская архитектура:

• с отдельной внутренней памятью для хранения программ, в качестве которой используются масочно–программируемые ПЗУ (ROM), однократно програм­мируемое ПЗУ (PROM) или электрически репрограммируемое ПЗУ (EPROM, EEPROM или Flash) с объемом от нескольких единиц до десятков килобайт;
• с отдельной внутренней памятью для хранения данных, в качестве которой используется регистровый блок, организованный в виде нескольких регист­ровых банков, или ОЗУ. Ее объем составляет от нескольких десятков байт до нескольких килобайт.

В случае необходимости имеется возможность дополнительно подключать внешнюю память команд и данных объемом до 64–256 Кбайт и более.

Для повышения производительности во многих моделях 8–разрядных микро­контроллеров реализованы принципы RISC–архитектуры, обеспечивающие вы­полнение большинства команд за один такт машинного времени.

16–разрядные микроконтроллеры

16–разрядные микроконтроллеры помимо повышенной разрядности обрабатываемых данных характеризуются:

• более высокой производительностью;
• расширенной системой команд и способов адресации;
• увеличенным набором регистров и объемом адресуемой памяти;
• возможностью расширения объема памяти программ и данных до нескольких мегабайт путем подключения внешних микросхем памяти;
• программной совместимостью с 8–разрядными микроконтроллерами и други­ми возможностями.

Основные области применения — сложная промышленная автоматика, теле­коммуникационная аппаратура, медицинская и измерительная техника.

32–разрядные микроконтроллеры

32–разрядные микроконтроллеры ориентированы на применение в системах управления сложными объектами промышленной автоматики (сред­ствами комплексной автоматизации производства, робототехнические устрой­ствами, двигателями и др.), в контрольно–измерительной аппаратуре, телеком­муникационном оборудовании и других сложных устройствах. 32–разрядные микроконтроллеры содержат:

• высокопроизводительный CISC– или RISC–процессор, соответствующий по своим возможностям младшим моделям микропроцессоров общего назначе­ния. Например, в микроконтроллерах компании Intel используется процессор i386, а в микроконтроллерах компании Motorola — процессор 680×0. Введе­ние этих процессоров в состав микроконтроллеров позволяет использовать в соответствующих системах управления огромный объем прикладного и си­стемного программного обеспечения, созданный ранее для соответствующих персональных компьютеров. Некоторые типы микроконтроллеров содержат несколько исполнительных конвейеров, образующих суперскалярную структуру;
• внутреннюю память команд емкостью до десятков килобайт и память данных емкостью до нескольких килобайт;
• средства для подключения внешней памяти объемом до 16 Мбайт и выше;
• набор сложных периферийных устройств — таймерный процессор, коммуни­кационный процессор, модуль последовательного обмена и ряд других. Во внутренней структуре этих микроконтроллеров реализуется принстонская или гарвардская архитектура.

Цифровые сигнальные процессоры

Этот класс специализированных мик­ропроцессоров предназначен для цифровой обработки поступающих аналоговых сигналов в реальном времени. Архитектура цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) ориентирована на быстрое выполнение последовательности операций ум­ножения–сложения с накоплением промежуточного результата в регистре–аккуму­ляторе, что обусловлено особенностью алгоритмов обработки аналоговых сигна­лов. Поэтому набор команд этих процессоров содержит специальные команды MAC (Multiplication with Accumulation — умножение с накоплением), реализующие эти операции.

Значение оцифрованного аналогового сигнала может быть представлено в виде числа с фиксированной или с плавающей точкой. В соответствии с этим ЦСП де­лятся на два класса:

• на процессоры, обрабатывающие числа с фиксированной точкой. К этому классу относятся более простые и дешевые ЦСП, которые обычно обрабатывают 16– или 24–разрядные операнды, представленные в виде правильной дроби. Однако ограниченная разрядность в ряде случаев не позволяет обес­печить необходимую точность результатов;
• на процессоры, обрабатывающие числа с плавающей точкой. Процессоры этого класса проводят вычисления над 32– и 40–разрядными операндами и обеспечивают более высокую точность результатов.

Для повышения производительности при выполнении специфических опера­ций обработки сигналов в большинстве ЦСП реализуется гарвардская архитекту­ра с использованием отдельных шин для передачи адресов, команд и данных. В ряде ЦСП нашли применение также некоторые черты

VLIW–архитектуры, для ко­торой характерно совмещение в одной команде нескольких операций. Такое со­вмещение обеспечивает обработку имеющихся данных и одновременную загруз­ку в исполнительный конвейер новых данных для последующей обработки.

Медийные процессоры

Этот тип процессоров предназначен для обработки аудио–сигналов, графики, видеоизображений, а также для решения ряда комму­никационных задач в мультимедиа–компьютерах, игровых приставках, бытовых приборах и др.

Аппаратную поддержку операций с новыми типами данных, характерными для обработки видео– и звуковой информации обеспечивают универсальные процес­соры с мультимедийным расширением набора команд: Pentium ММХ, UltraSPARC, Cyrix 6х86МХ (М2), AMD–K6 и др. Однако, когда мультимедийные операции до­минируют над традиционными числовыми операциями, больший эффект дает ис­пользование мультимедийных микропроцессоров. Их архитектура представляет собой некоторый гибрид архитектурных решений сигнальных и универсальных процессоров. Производством медиа–процессоров заняты компании MicroUnity (процессор Mediaprocessor), Philips (TriMedia), Chromatic Research (Mpact Media Engine) и др.

Структура и режимы работы микропроцессорной системы

Микропроцес­сор в совокупности с модулями ввода и вывода информации, интерфейса и памя­ти образует простейшую микропроцессорную систему. Среди микропроцессор­ных систем важное место занимают системы общего назначения, которые пред­назначены для решения широкого круга различных задач по обработка информа­ции в цифровой форме согласно заданной программе.

Основные функции микропроцессорной системы сводятся к приему данных (информации) от внешнего устройства, их обработке с помощью микропроцессо­ра и выдаче результата обработки на внешнее устройство.

Рассмотрим в общих чертах особенности работы простейшей микропроцес­сорной системы (рис. 2.1.3), состоящей из центрального процессора, памяти и подсистемы ввода/вывода.

Подлежащая исполнению программа загружается в (оперативную) память. В процессе ее исполнения центральный процессор выдает на шину адреса адрес ячейки памяти, в которой хранится очередная команда, а на шину управления — сигнал, обеспечивающий ее чтение из памяти. Запрошенная команда по шине данных поступает в центральный процессор. Микропроцессор после расшифров­ки кода команды приступает к ее выполнению, если данные, над которыми долж­ны быть выполнены действия, находятся в регистрах центрального процессора. В противном случае на шину адреса выставляется адрес ячейки памяти, на шину управления — сигнал чтения памяти, и только после получения требуемых данных команда будет исполнена. Затем центральный процессор приступает к обработке следующей команды, и процесс повторяется.

Для обмена данными между центральным процессором и внешними устрой­ствами в подсистеме ввода/вывода предусмотрен контроллер обмена.

При программном обмене в контроллер обмена от центрального процессора, поступает информация о режиме обмена, содержащая код порта (регистра), на­правление обмена (от центрального процессора к внешнему устройству или от внешнего устройства к центральному процессору), число передаваемых бит, слу­жебные символы и другие данные.

Непосредственный обмен данными происходит под действием сигналов управ­ления, поступающих в контроллер обмена от центрального процессора и внешне­го устройства.

При обмене по инициативе внешнего устройства микропроцессор переводит­ся в состояние прерывания. Для этого внешнее устройство посылает в централь­ный процессор сигнал запроса на прерывание. В состоянии прерывания цент­ральный процессор прекращает выполнение основной программы и приступает к исполнению команд прерывающей программы, которая хранится в (оператив­ной) памяти и обеспечивает обмен данными, требуемый внешнему устройству. По окончании прерывающей программы центральный процессор возвращается к выполнению основной программы.

Описанные способы обеспечивают низкую скорость обмена.

Для увеличения скорости обмена используется режим прямого доступа к памяти, который реали­зуется с помощью контроллера прямого доступа к памяти. Этот режим иницииру­ется сигналом запроса на захват шин. После получения сигнала запроса цент­ральный процессор пересылает по шине данных в контроллер прямого доступа информацию, необходимую для управления обменом (адрес ячейки памяти, в ко­торой размещается первый байт записываемых или считываемых данных, общее число передаваемых байт, направление передачи и др.), и отключается от шины данных и шины адреса, предоставляя их контроллеру для организации обмена.

Обмен данными между внешним устройством и памятью осуществляется через контроллер. В процессе обмена контроллер прямого доступа к памяти выдает ад­реса ячеек памяти в шину адреса и сигналы чтения (записи) в шину управления. По завершении обмена центральный процессор получает сигнал от контроллера и переходит к выполнению основной программы.

Основные типы микропроцессоров
Выпускаемые различными производи­телями процессоры делятся на отдельные типы в соответствии с используемыми классификационными признаками. Одним из важнейших признаков помимо вида архитектуры является функциональное назначение. По этому признаку, микро­процессоры разбивают на два больших класса:

• процессоры общего назначения, или универсальные микропроцессоры;
• специализированные процессоры, среди которых наиболее широкое распро­странение получили микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры и медийные процессоры. Рассмотрим особенности этих процессоров.

Микропроцессоры общего назначения

Этот класс процессоров предназ­начен для решения широкого круга задач обработки разнообразной информации и находит применение в персональных компьютерах, рабочих станциях, серверах и других цифровых системах массового применения. К универсальным процессо­рам относят 32–разрядные микропроцессоры (хотя некоторые микропроцессоры этого класса имеют 64–разрядную или 128–разрядную структуру), которые изго­тавливаются по самой современной промышленной технологии, обеспечивающей максимальную частоту функционирования.

Большинство типов микропроцессоров этого класса имеют CISC–архитектуру, поскольку используют набор разноформатных команд с различными способами адресации.

В их внутренней структуре может содержаться RISC–ядро, выполня­ющее преобразование поступивших команд в оследовательность простых RISC–операций. Некоторые типы микропроцессоров этого класса непосредственно реализует RISC–архитектуру.

В ряде последних разработок (Itanium РА8500) успешно используются прин­ципы VLIW–архитектуры.

Практически все современные универсальные микропроцессоры используют гарвардскую архитектуру с разделением потоков команд и данных при помощи отдельных блоков внутренней кэш–памяти. В большинстве случаев они имеют су­перскалярную структуру (несколько операционных устройств, осуществляющих одновременную обработку данных) с несколькими исполнительными конвейера­ми (до 10 в современных моделях), каждый из которых содержит до 20 ступеней.

Микроконтроллеры. Этот класс специализированных микропроцессоров ориентирован на применение в качестве устройств или систем управления, встраиваемых в разнообразную (в том числе и бытовую) аппаратуру. Номенкла­тура выпускаемых микроконтроллеров исчисляется несколькими тысячами типов, а общий годовой объем их выпуска составляет миллиарды экземпляров.

Особенностью микроконтроллеров является размещение на одном кристалле, помимо центрального процессора, внутренней памяти и большого набора пери­ферийных устройств.

В состав периферийных устройств обычно входят от одного до восьми 8–раз­рядных параллельных портов ввода–вывода данных, один или два последователь­ных порта, таймерный блок, аналого–цифровой преобразователь, а также такие специализированные устройства, как блок формирования сигналов с широтно–импульсной модуляцией, контроллер жидкокристаллического дисплея и ряд других. Благодаря использованию внутренней памяти и периферийных устройств реализуемые на базе микроконтроллеров системы управления содержат мини­мальное количество дополнительных компонентов.

Для удовлетворения запросов потребителей выпускается большая номенкла­тура микроконтроллеров, которые принято подразделять на 8–, 16– и 32–разрядные.

Ремарка о национальной принадлежности продукта

В контексте выпуска чипов на Тайване, в «ЭЛВИСе» отдельно подчеркивают, что основные ядра в составе процессора, определяющие его уникальность и конкурентоспособность, являются собственной разработкой .

«По классификации, принятой Минпромторгом, процессор ELISE считается российской микросхемой второго уровня — изготавливается на зарубежной фабрике по современным технологическим нормам, но конструкторская документация и права на производство принадлежат российской компании», — рассуждают собеседники CNews.

8–разрядные микроконтроллеры являются наиболее простыми и де­шевыми изделиями этого класса, ориентированными на использование в относи­тельно несложных устройствах массового выпуска. Микроконтроллеры этой груп­пы обычно выполняют относительно небольшой набор команд (50–100), исполь­зующих наиболее простые способы адресации. Основными областями их приме­нения являются промышленная автоматика, автомобильная электроника, измерительная техника, теле–, видео– и аудиотехника, средства связи, бытовая аппаратура.

Для 8–разрядных микроконтроллеров характерна гарвардская архитектура:

• с отдельной внутренней памятью для хранения программ, в качестве которой используются масочно–программируемые ПЗУ (ROM), однократно програм­мируемое ПЗУ (PROM) или электрически репрограммируемое ПЗУ (EPROM, EEPROM или Flash) с объемом от нескольких единиц до десятков килобайт;
• с отдельной внутренней памятью для хранения данных, в качестве которой используется регистровый блок, организованный в виде нескольких регист­ровых банков, или ОЗУ. Ее объем составляет от нескольких десятков байт до нескольких килобайт.

В случае необходимости имеется возможность дополнительно подключать внешнюю память команд и данных объемом до 64–256 Кбайт и более.

Для повышения производительности во многих моделях 8–разрядных микро­контроллеров реализованы принципы RISC–архитектуры, обеспечивающие вы­полнение большинства команд за один такт машинного времени.

Электронная промышленность России

См. также: Электронная промышленность СССР

Постсоветское время

В 1990-х годах электронная промышленность находилась в упадке из-за острого финансового и политического кризиса, а также отсутствия заказов на разработку и создание новых изделий. Военные заказы к 2007 г. уменьшились в 6—8 раз.

«Стратегия развития электронной промышленности РФ до 2025 г.» (утверждена в августе 2007 года министром промышленности и энергетики РФ Виктором Христенко) — констатируется утрата на 40-50 % технологий производства электронной компонентной базы (ЭКБ), разработанной в СССР 1970-1980-х; наблюдается прогрессирующее технологическое отставание РФ в области твердотельной СВЧ-электроники (снижается конкурентоспособность производимых в РФ вооружений — теперь их приходится на 70 % оснащать импортной электроникой; аналогичные проблемы возникают и в космической отрасли). К 2007 г. доля РФ на мировом рынке ЭКБ составляла всего 0,23 %; на внутреннем рынке ЭКБ промышленность РФ обеспечивает только 37,5 % спроса.

В 2008 году была запущена Федеральная целевая программа «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы[3].

В 2013 году в Зеленограде был открыт Центр проектирования, каталогизации и производства фотошаблонов (ЦФШ) для изготовления интегральных схем (ИС), создававшийся в два этапа с 2006 года; центр позволяет проектировать и изготавливать фотошаблоны различных типов и является единственным предприятием по производству фотошаблонов в РФ[4][5].

После 2014 года, когда США, ЕС и ряд других западных стран стали вводить против России политически-мотивированные санкциии микроэлектронные компоненты в них были запрещены весьма широко, что создало для России целый ряд неприятных и трудноустранимых технологических проблем (в частности, пострадали космическая отрасль, производство вооружений, атомная промышленность, авиастроение и судостроение, нефтегазовая отрасль).

Создание ЭВМ

Первый универсальный программируемый компьютер в континентальной Европе был создан командой учёных под руководством С. А. Лебедева из Киевского института электротехники СССР. ЭВМ МЭСМ (Малая электронная счётная машина) заработала в 1950 году. Она содержала около 6000 электровакуумных ламп и потребляла 15 кВт. Машина могла выполнять около 3000 операций в секунду.

Первой советской серийной ЭВМ стала «Стрела», производившаяся с 1953 на Московском заводе счётно-аналитических машин. «Стрела» относится к классу больших универсальных ЭВМ с трёхадресной системой команд. ЭВМ имела быстродействие 2-3 тыс. операций в секунду. В качестве внешней памяти использовались два накопителя на магнитной ленте емкостью 200 тыс. слов, объём оперативной памяти — 2048 ячеек по 43 разряда. Машина состояла из 6200 ламп, 60 000 полупроводниковых диодов и потребляла 150 кВт энергии.

«Сетунь» была первой ЭВМ на основе троичной логики, разработана в 1958 году в Советском Союзе.

Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускавшиеся с 1964 по 1972 годы. Пиковая составила 300 000 операций в секунду. Машины изготавливались на основе транзисторов с тактовой частотой 5 МГц. Всего было выпущено 39 ЭВМ.

Наилучшей советской ЭВМ II поколения считается БЭСМ-6, созданная в 1966 году. В архитектуре БЭСМ-6 впервые был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения). Механизмы прерывания, защиты памяти и другие новаторские решения позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. ЭВМ имела 128 КБ оперативной памяти на ферритовых сердечниках и внешнюю память на магнитных барабанах и ленте. БЭСМ-6 работала с тактовой частотой 10 МГц и рекордной для того времени производительностью — около 1 млн операций в секунду. Всего было выпущено 355 ЭВМ.

В 1971 году появились первые машины серии ЕС ЭВМ.

Для боевых систем ПРО и ПВО

Успешные испытания системы А дали значительный импульс развитию вычислительной техники. Начинается разработка ЭВМ для противоракетной обороны Москвы, Бурцев становится заместителем директора ИТМиВТ Лебедева и основным исполнителем по военным заказам. В 1961 — 1967 гг. для системы ПРО А-35 создается серия высокопроизводительных двухпроцессорных ЭВМ 5Э92 (5Э92б — полупроводниковый вариант, 5Э51 — серийная модификация) и вычислительная сеть на их базе, состоящая из 12 машин с полным аппаратным контролем и автоматическим резервированием. Кроме системы ПРО, 5Э51 используется в Центре контроля космического пространства (ЦККП) и многих информационных и научных центрах военного профиля [10]. В 1972 году за эту работу группа учёных во главе с В. С. Бурцевым удоставивается Государственной премии СССР [6].

С 1968 года Всеволод Бурцев руководит разработкой вычислительных средств для будущего ЗРК С-300. К 1972–1974 гг. создана трехпроцессорная модульная ЭВМ 5Э26 и, позднее, её модификации 5Э261, 5Э262, 5Э265 и 5Э266, которые сменил пятипроцессорный ЦВК 40У6 (1988 год) [11].

В 1970 году, в рамках создания второго поколения ПРО конструктора Г. В. Кисунько, в ИТМиВТ началась разработка перспективного вычислительного комплекса «Эльбрус» с производительностью 100 млн оп./с, главным конструктором проекта становится В. С. Бурцев (в 1973 году он сменяет ушедшего по состоянию здоровья С. А. Лебедева на посту директора ИТМиВТ). Высокую производительность планируется получить, используя большой опыт института в области многопроцессорных параллельных архитектур (ранее это использовалось в основном для достижения высокого уровня надёжности при относительно невысоком качестве комплектующих отечественного минрадиопрома). Первый «Эльбрус-1» (1978 год) из-за устаревшей элементарной базы имел невысокую производительность (15 млн оп./с), более поздняя модификация «Эльбрус-2» (1985 год) в 10-процессорном исполнении достигла 125 млн оп./с[10] и стала первым промышленным компьютером с суперскалярной архитектурой и самым мощным суперкомпьютером СССР, «Эльбрус-2» эксплуатировались в ядерных НИИ ЦУПе и в системе ПРО А-135, за его разработку В. С. Бурцев и ряд других специалистов были удостоены Государственной премии [12].

Работы в области многопроцессорных ЭВМ

В рамках дальнейшей модернизации суперЭВМ под руководством Бурцева разрабатывается векторный процессор с быстродействием 200–300 млн оп./с, введение которого в МВК «Эльбрус» могло поднять производительность до 1 млрд оп./с, однако в 1985 году, после 35 лет работы в ИТМиВТ, обстоятельства заставляют его перейти на должность заместителя директора (с 1992 г. — директор) Вычислительного центра коллективного пользования (ВЦКП) АН СССР. На новой должности Бурцев продолжает развивать идеи высокоскоростных параллельных вычислений в рамках проекта «Оптической сверхвысокопроизводительной машины» (ОСВМ) Академии наук , разрабатывая структуру суперЭВМ на «не Фон-Неймановском принципе» с эффективным распараллеливанием вычислительного процесса на аппаратном уровне .

После распада СССР Российская Академия наук сворачивает фронт работ над суперЭВМ и ВЦКП закрывается. В 1995 году Бурцев самостоятельно организует Институт высокопроизводительных вычислительных систем (ИВВС), в котором продолжает работу, однако из-за отсутствия интереса к данной теме со стороны Академии наук и отсутствия финансирования практического продолжения направление не получает.

16–разрядные микроконтроллеры

16–разрядные микроконтроллеры помимо повышенной разрядности обрабатываемых данных характеризуются:

• более высокой производительностью;
• расширенной системой команд и способов адресации;
• увеличенным набором регистров и объемом адресуемой памяти;
• возможностью расширения объема памяти программ и данных до нескольких мегабайт путем подключения внешних микросхем памяти;
• программной совместимостью с 8–разрядными микроконтроллерами и други­ми возможностями.

Основные области применения — сложная промышленная автоматика, теле­коммуникационная аппаратура, медицинская и измерительная техника.

32–разрядные микроконтроллеры

32–разрядные микроконтроллеры ориентированы на применение в системах управления сложными объектами промышленной автоматики (сред­ствами комплексной автоматизации производства, робототехнические устрой­ствами, двигателями и др.), в контрольно–измерительной аппаратуре, телеком­муникационном оборудовании и других сложных устройствах. 32–разрядные микроконтроллеры содержат:

• высокопроизводительный CISC– или RISC–процессор, соответствующий по своим возможностям младшим моделям микропроцессоров общего назначе­ния. Например, в микроконтроллерах компании Intel используется процессор i386, а в микроконтроллерах компании Motorola — процессор 680×0. Введе­ние этих процессоров в состав микроконтроллеров позволяет использовать в соответствующих системах управления огромный объем прикладного и си­стемного программного обеспечения, созданный ранее для соответствующих персональных компьютеров. Некоторые типы микроконтроллеров содержат несколько исполнительных конвейеров, образующих суперскалярную структуру;
• внутреннюю память команд емкостью до десятков килобайт и память данных емкостью до нескольких килобайт;
• средства для подключения внешней памяти объемом до 16 Мбайт и выше;
• набор сложных периферийных устройств — таймерный процессор, коммуни­кационный процессор, модуль последовательного обмена и ряд других. Во внутренней структуре этих микроконтроллеров реализуется принстонская или гарвардская архитектура.

Выход инженерной партии ELISE

и НПЦ «ЭЛВИС» сообщили о выпуске инженерной партии своего микропроцессора ELISE со встроенной возможностью анализа изображений с видеокамер. Как уточнили CNews в организациях, выпущенные микросхемы уже доступны ключевым партнерам «ЭЛВИС-НеоТека», имена которых не раскрываются. Все образцы из партии будут использованы для разработки и макетирования различных устройств: IP-камер с разрешением 4K со встроенной аналитикой, стереокамер и др.

ELISE (Elvees Image Semantic Engine) представляет собой мультиплатформенную систему на кристалле, изготовленную по технологическому процессу 28 нм и содержащую более 1,6 млрд транзисторов.

Чип был создан при финансовом участии РОСНАНО. Непосредственной производственной площадкой была выбрана фабрика тайваньской компании TSMC — крупнейшего мирового производителя полупроводников по заказу. «Ведутся переговоры о финансировании освоения серийного производства микросхем в 2021 году», — добавили в «ЭЛВИС-НеоТеке», не конкретизировав, кто именно и с кем переговаривается.

При налаживании серийных поставок цена на процессор может составит от 40$ до 70$. Ранее разработчики сообщалио намерениях в течение года выпустить 200–300 тыс. экземпляров, а в дальнейшем увеличить производство до 1 млн штук в год.

Цифровые сигнальные процессоры

Этот класс специализированных мик­ропроцессоров предназначен для цифровой обработки поступающих аналоговых сигналов в реальном времени. Архитектура цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) ориентирована на быстрое выполнение последовательности операций ум­ножения–сложения с накоплением промежуточного результата в регистре–аккуму­ляторе, что обусловлено особенностью алгоритмов обработки аналоговых сигна­лов. Поэтому набор команд этих процессоров содержит специальные команды MAC (Multiplication with Accumulation — умножение с накоплением), реализующие эти операции.

Значение оцифрованного аналогового сигнала может быть представлено в виде числа с фиксированной или с плавающей точкой. В соответствии с этим ЦСП де­лятся на два класса:

• на процессоры, обрабатывающие числа с фиксированной точкой. К этому классу относятся более простые и дешевые ЦСП, которые обычно обрабатывают 16– или 24–разрядные операнды, представленные в виде правильной дроби. Однако ограниченная разрядность в ряде случаев не позволяет обес­печить необходимую точность результатов;
• на процессоры, обрабатывающие числа с плавающей точкой. Процессоры этого класса проводят вычисления над 32– и 40–разрядными операндами и обеспечивают более высокую точность результатов.

Для повышения производительности при выполнении специфических опера­ций обработки сигналов в большинстве ЦСП реализуется гарвардская архитекту­ра с использованием отдельных шин для передачи адресов, команд и данных. В ряде ЦСП нашли применение также некоторые черты

VLIW–архитектуры, для ко­торой характерно совмещение в одной команде нескольких операций. Такое со­вмещение обеспечивает обработку имеющихся данных и одновременную загруз­ку в исполнительный конвейер новых данных для последующей обработки.

Несколько слов о разработчиках

В «ЭЛВИСе» заверили CNews, что выступают по отношению к «ЭЛВИС-НеоТеку» независимой предполагает у этих структур общих конечных владельцев, крупнейшим из которых с долей в 52% выступает Ярослав Петричкович — гендиректор НПЦ «ЭЛВИС».

В то же время на сайте РОСНАНО в разделе, посвященном «ЭЛВИС-НеоТеку», фамилия Петричковича среди соучредителей не заявлена. По данным госструктуры, акционером компании наравне с РОСНАНО выступает американская компания Senesys. При общем бюджете проекта в 2,81 млрд руб. на РОСНАНО приходится 1,06 млрд руб.

«ЭЛВИС-НеоТек» позиционирует себя как портфельная компания РОСНАНО, разработчик систем безопасности с компьютерным зрением и правообладатель процессора ELISE. НПЦ «Элвис» заявляет о себе как о российском бесфабричном микроэлектронном дизайн-центре, разработчике процессорной линейки «Мультикор» и IP-блоков, которые были применены в ELISE.

Источник: CNews, 10.11.2017

Медийные процессоры

Этот тип процессоров предназначен для обработки аудио–сигналов, графики, видеоизображений, а также для решения ряда комму­никационных задач в мультимедиа–компьютерах, игровых приставках, бытовых приборах и др.

Аппаратную поддержку операций с новыми типами данных, характерными для обработки видео– и звуковой информации обеспечивают универсальные процес­соры с мультимедийным расширением набора команд: Pentium ММХ, UltraSPARC, Cyrix 6х86МХ (М2), AMD–K6 и др. Однако, когда мультимедийные операции до­минируют над традиционными числовыми операциями, больший эффект дает ис­пользование мультимедийных микропроцессоров. Их архитектура представляет собой некоторый гибрид архитектурных решений сигнальных и универсальных процессоров. Производством медиа–процессоров заняты компании MicroUnity (процессор Mediaprocessor), Philips (TriMedia), Chromatic Research (Mpact Media Engine) и др.