Sisteme cu microprocesoareCatedra de Electronica

*CuprinsIntroducere: istoric, concepteStructura generala a unui calculator: UCP, UAL, executie secventiala si de tip pipelineMicroprocesoareProcesoare specializate (microprocesoare si procesoare de semnal)Magistrale de comunicatieProiectarea memoriilorIerarhii de memorii (memorie cache, memorie virtuala)Proiectarea interfetelor de intrare si iesireSistemul de intreruperiTransferul prin acces la memorieArhitecturi avansate de calcul: RISCArhitecturi paralele si distribuite

*BibliografieDancea I, - Calculatoare electronice 1975Nedevschi S. - Microprocesoare 1994Pusztai s.a, - Calculatoare numerice Indrumator de lucrari de laboratorSztoianov E.s.a. - De la poarta TTL la microprocesor - 1987Tanenbaum A.S. - Structured Computer Architecture 1990Gorgan D, Sebestyen G.- Arhitectura calculatoarelor 1997Gorgan D. Sebestyen G. - Structura calculatoarelor 2000Gorgan D. Sebestyen G. Proiectarea calculatoarelor - 2005www.intel.comwww.ti.comwww.microchip.comwww. ??? AOA - The Art of Assembly Programming

*Scurt istoricGeneratia 0 calculatoare mecanice (??-1940)sec. 17 Pascal masina de calcul pt. adunare si scaderesec. 17-18 Leibnitz masina pentru 4 operatii aritmeticesec 19 - Ch. Babbage (Cambridge) masina diferentiala si masina analitica (Ada Byron-prima programatoare)parti componente: memorie, unitate de calcul, cititor de cartele si perforator de carteleinceputul sec. 20Konrad Zuse - John Athanasoff - sistemul binar de numeratie H. Aiken Mark I, II Stibbitz

*Prima generatie 1945-55tehnologie: tuburi electronice1943-46 P. Eckert & J. Mauchley ENIAC primul calculator18000 tuburi, 1500 relee, 30 tone J. von Neumann IAS primul care a scris despre calculatoaremodelul clasic de calculator: 5 componente:memorie, UC, UAL, DI,DEShanonn teoria informatieidefineste unitatea de informatieinformatia = inversul entropieiAlan Turring Colossus modelul Turringalte variante: EDVAC, ILLIAC, MANIAC, Wirlwind, UNIVACIBM 701,704,709 primele calculatoare comercialeDACICC, CIFA, MECIPT variante romanesti

*Prima generatie de calculatoare Eckart&MauchleyJohn von NeumannUNIVACShanonn

*Prima generatie de calculatoare ENIACADVACIBM 701

*Generatia a doua 1955-65tehnologia: tranzistorulShockley&Brattain primul tranzistor (Bell labs)primul calculator tranzistorizat: TX-0IBM 7090 varianta tranzistorizata, IBM 1401Wirlwind MITPDP-1, PDP-8, firma DECCDC 6600 primul calculator paralelCETA calc. romanescTX-0PDP-1Primul tranzistor

*Generatia a treia 1965-75tehnologia: circuite integratefamilii de calculatoare:mainframe: IBM 360, IBM 370mini: PDP 11calculatoare romanesti:Felix c-256, c-512, c-32Independent, Coral copiaza PDP-11imbunatatiri:vitezafiabilitatedimensiuni micimemorii de capacitate mai mare (256k-512k)periferice noiconsola de tip display (PDP11)

*Generatia a treiaPrimul circuit integratApolloCalculator HPHP (1972)Seymour LOGO1967

*Generatia a 4-a 1975-90??tehnologia: VLSIavantaje: viteza, grad ridicat de integrare, fiabilitate mare, cost redus, dimensiuni miciaparitia primului microprocesor - Intel 4004circuite de memorie ROM, RAM, DRAM de capacitate mare (1-16ko)aparitia microcalculatoarelor care au la baza un microprocesoraparitia calculatoarelor personale:home-computer: ZX81, SpectrumPC: IBM-PC, XT, AT, Apple, Machintoshcalculatoare romanesti:seria M18, PRAE, aMIC, Felix PC, Telerom-PC

*Generatia a 4-aIntel 4004IBM-PCApple

*Generatia a 4-aCalculator portabil (Osborn)Calc. cu display TVIBM PS2Motorola 68040

*Generatia a 4-aBill GatesSteve Jobs si Steve Wozniak

*Evolutia microprocesoarelor

2004P. IV64 biti70 ToArh. Hiper-threading

1971I40044 bitiprimul uP1972I80088 biti16koprimul pe 8 biti197480808 biti64koprimul uP de succes1978808616 biti1Moprimul uP pe 16 biti19828028616 biti16Mo PC-AT19858038632 biti4Goprimul uP pe 32 biti19898048632 biti4 GoFPU incorporat1993Pentium32 biti4Gopipeline1995P. Pro32 biti64 Goarh. P6 superpipeline

1997P. II32 biti64 GoMMX

1999P. III32 biti70 ToSSE2

2002P. IV32 biti70 ToArh. NetBurst

2006P. IV64 biti70 ToArh. multi-core

*Evolutia microprocesoarelorAlte familii de microprocesaore:Motorola: 6800 (8 biti), 68000 (16 biti), 68020, 68030 (32 biti), 68040Zilog: Z80, Z8000Texas Instruments: -procesoare de semnal: TMS320c10/20/30/50/80Microchip: microcontrolare: PIC12/16/18MIPS, ARM, etc.

*Numarul de tranzistoare se dubleaza la fiecare 24/18 luni

80864004Pentium 4486386286Pentium8080

*Parametri de performanta ai unui calculatorFrecventa de lucruNumarul de cicluri pe instructiuneNumarul mediu de instructiuni executate in unitatea de timpTimpul de executie a unui programTimpul de executie a unui set de transactiiCapacitatea si viteza memorieiPerformantele dispozitivelor de I/E

*Structura fizica a unui sistem cu microprocesorSchema simplificata:

PMemorieMemorieInterfata I/EInterfata I/EDisp. I/EDisp. I/EAdreseDateComenzi

*Structura unui calculator personalPChipsetNChipsetSSVGAAGPPCIMemMemNetTastaturaMouse

*Structura stratificata a unui calculatormai multe nivele de abstractizaremai multe forme de acces la resursele unui calculatormasina virtuala: un limbaj de programareun set de facilitatiex: masina Java, masina Basic, etc.necesitatea stratificarii:programare mai simpla, mai eficientautilizatori de diferite categoriiscaderea complexitatii prin descompunere functionala

*Structura stratificata a unui calculator AplicatieLimbaje de nivel inaltLimbajul de asamblareSistemul de operareMasina conventionalaMicroprogramCircuite digitaleTranslatareInterpretareInterpretare (secvente microprg)Interpretare (apeluri sistem)DecodificareTranslatare (asamblare)Translatare (compilare)Translatare si interpretare (agregare, compilare)ISA

**********************