p01-arhitectura generala 2015

coal universitar de formare iniial i continu a personalului didactic i a trainerilor din domeniul specializrilor tehnice i inginereti - DidaTec

SISTEME CU MICROPROCESOARE

Curs 1 Arhitectura general

ef. Lucr. Dr. Ing. Duka Adrian-Vasile


2/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:1. Duka A., Genge B., Haller P., Sisteme cu microprocesoare. Microcontrolerul

PIC18F4455, Ed. UPM 2013 Suport de curs carte n format electronic (CD) pdf disponibil pe http://cs.engineering.upm.ro/Aquila/stud/Profesor/Duka

sau grup Facebook


3/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:2. Genge B., Haller P., Proiectarea sistemelor dedicate si incorporate cu microcontrolerul PIC, Ed. UPM 2008

Carte tiprit format electronic disponibil pe

http://cs.engineering.upm.ro/Aquila/stud/Profesor/Haller


4/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:3. Duka A., Jovrea T.,Sisteme cu microprocesoare. Microcontrolerul PIC18F4455. ndrumtor de laborator, UPM 2010

ndrumtor de laborator Material tiprit pdf disponibil pe http://cs.engineering.upm.ro/Aquila/stud/Profesor/Duka

sau grup Facebook


5/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:4. Microchip PIC18F2455/2550/4455/4550 Data Sheet, Microchip

Technology Inc., 2006. foaie de catalog n format electronic pdf disponibil pe google.com, microchip.com,

http://cs.engineering.upm.ro/Aquila/stud/Profesor/Duka sau grup Facebook


6/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:SoftwareMediu de dezvoltare

Microchip MPLAB IDE v8.92 ultima versiune din 06/2013sau

Microchip MPLABX IDE v2.30 ultima versiune din 01/2015Compilator C

MPLAB C Compiler for PIC18 (MCC18 v3.45)

+ Drivere plac de dezvoltare, HyperTerminal, PDFSUSB etc.


7/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:HardwarePlac de dezvoltare cu microcontroler PIC18F4455 i accesorii (baghet cu LED-uri, LED-uri RGB, speaker, cabluri pentru comunicaii, poteniometre etc.)


8/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:Alte resurse:

Diverse scheme electronice google Tutoriale video disponibile pe grupul Facebook etc.


9/7

Introducere

Bibliografie, cerine etc.:IMPORTANT: NOTA FINAL !!!

Pondere 1/3: nota pe lucrrile de laborator (min. 5 ) Pondere 1/3: nota pe proiect individual (min. 5) Pondere 1/3: nota pe examen de tip test gril Toate lucrrile de laborator sunt obligatorii i vor fi evaluate sptmnal


10/7

I think there is a world market for maybe five computers.

Thomas Watson, Chairman of IBM, 1943

There is no reason anyone would want a computer in their home.

Ken Olson, President of Digital Equipment Corporation, 1977

Peste 6 miliarde de microprocesoare sunt produse anual, din care sub 2% sunt utilizate n PC-uri

De ce sist. cu microprocesoare?


11/7

Cuprins

Obiective1.1ARHITECTURAVONNEUMANN1.2ARHITECTURAHARVARD1.3MICROPROCESORSAUMICROCONTROLER?1.4STRUCTURAINTERNAMICROCONTROLERELOR

DIN FAMILIAPIC18FConcluzii


12/7

Cuprins




La finalul acestui capitol cursantul trebuie scunoasc diferena ntre:

Arhitectura von Neumann i HarvardMicrocontrolere i microprocesoare

Obiective


La finalul acestui capitol cursantul trebuie scunoasc:

Structura general a sistemelor de calculComponentele sistemelor de calcul i rolul acestoraModul de execuie al instruciunilorConceptul de pipelinerolul regitrilor WREG i STATUS

Obiective


15/7

Cuprins

Obiective

1.1ARHITECTURAVONNEUMANN1.2ARHITECTURAHARVARD1.3MICROPROCESORSAUMICROCONTROLER?1.4STRUCTURAINTERNAMICROCONTROLERELOR



16/7

Arhitectura von Neumann

Unitatea central de prelucrare (UCP) Execut instruciunile stocate n memorie Supervizeaz i comand celelalte componente ale sistemului


17/7


Unitatea central de prelucrare (UCP) - componente Unitate de control Unitate aritmetic i logic Regitri interni


18/7


Magistralele cile de comunicaie ale sistemului de calcul colecie de fire pe care informaia circul paralel


19/7


Magistralele Magistrala de date Magistrala de adrese Magistrala de control


20/7


MagistraleleExemplu: Capacitatea de adresare a unui microsistem este de

4kB. Cte linii de adres va avea magistrala de adrese a acestui sistem?


21/7


MagistraleleExemplu: Capacitatea de adresare a unui microsistem este de

4kB. Cte linii de adres va avea magistrala de adrese a acestui sistem?

4kB = 4x210B=212B => 12 linii de adres


22/7


Memoria spaiu de stocare datele i instruciunile se gsesc n acelai spaiu de memorie locaie (adres) vs. coninut


23/7


Echipamentele de intrare ieire interfaa dintre sistemul de calcul i mediul nconjurtor


24/7


Avantaje simplitatea arhitecturii flexibilitatea sistemului

DezavantajAccesul la datele din memorie nu se poate produce n acelai timp

cu extragerea instruciunii din memorie scade viteza de lucru


25/7

Cuprins

Obiective1.1ARHITECTURAVONNEUMANN

1.2ARHITECTURAHARVARD1.3MICROPROCESORSAUMICROCONTROLER?1.4STRUCTURAINTERNAMICROCONTROLERELOR



26/7

Arhitectura Harvard

Datele i instruciunile sunt stocate n spaii de memorie distincte accesate prin magistrale proprii


27/7

Arhitectura Harvard

Avantaj datele i instruciunile pot fi accesate n acelai timp

Dezavantaj crete complexitatea arhitecturii interne


28/7

von Neumann vs. Harvard

Comparaie ntre arhitecturile von Neumann i Harvard

memorie unic

memorii separate


29/7

Cuprins

Obiective1.1ARHITECTURAVONNEUMANN1.2ARHITECTURAHARVARD

1.3MICROPROCESORSAUMICROCONTROLER?1.4STRUCTURAINTERNAMICROCONTROLERELOR



30/7

Microprocesor sau microcontroler

Microprocesor = UCP

Microcontroler = sistem de calcul ncapsulat

De ce microcontrolere?Exemplu: cum s-ar realiza citirea periodic la fiecare 5ms

a unui senzor conectat pe un bit al unui port?


31/7

Structura intern a uC

Exemplu: sistem de control al unei sere Se monitorizeaz umiditatea solului Se comand un sistem de irigaie (5 s. ON, 5 s. OFF)

pn la restabilirea umiditii Se msoar nivelul apei dintr-un rezervor Se semnalizeaz sonor golirea rezervorului


32/7


Exemplu: sistem de control al unei sere


33/7


Structurageneral


34/7

Cuprins

Obiective

1.1ARHITECTURAVONNEUMANN1.2ARHITECTURAHARVARD1.3MICROPROCESORSAUMICROCONTROLER?

1.4STRUCTURAINTERNAMICROCONTROLERELORDIN FAMILIAPIC18F

Concluzii


35/7

Structura intern a uC din fam. PIC18F

PIC = Programmable Intelligent Computer Produs al companiei Microchip Technology www.microchip.com Mediul de dezvoltare MPLAB IDE (gratuit) Posibilitate de a dezvolta aplicaiile n limbaj de

asamblare sau n limbaj C


36/7


Caracteristici PIC18 instruciuni pe 16 bii magistral intern de 8 bii RISC = Reduced Instruction Set Computer arhitectur Harvard memorie program de tip flash memorie de date adresabil liniar protocoale de comunicaii diverse etc.


37/7


Execuia instruciunilor 2 faze Faza de extragere 4 taci Faza de execuie 4 taci) decodificare instruciune Q1) extragere operanzi Q2) efectuarea operaiei Q3) scrierea rezultatului Q4

Arhitectura Harvard permite suprapunerea celor 2 faze pipeline pe 2 nivele


38/7


Execuia instruciunilor


39/7


Execuia instruciunilor


40/7


Unitatea de control schema bloc simplificat


41/7


Unitatea aritmetic i logic (UAL)


42/7


Operaiile aritmetice i logice pot genera o serie de indicatori ce vor fi stocai n registrul de stare STATUS

- - - N OV Z DC C

RegistrulSTATUS

C Carry Z ZeroOV Overflow DC Digit Carry N Negative


43/7

Cuprins


DIN FAMILIAPIC18F

Concluzii


44/7

Concluzii

n acest curs s-au studiat urmtoarele: Arhitecturile von Neumann i Harvard Rolul elementelor componente ale sistemelor de calcul Avantajele i dezavantajele celor dou tipuri de arhitecturi Diferena dintre microprocesoare si microcontrolere Structura general a microcontrolerelor Modul de execuie al instruciunilor Conceptul de pipeline cu unitile sale de extragere i execuie paralele Structura unitii de control i a UAL


45/7

V mulumesc pentru atenie!

p01-arhitectura generala 2015

Documents