Міністерство освіти РФ

Московський Державний Індустріальний Університет

Кафедра: № 34

Реферат на тему:

«історія розвитку мікропроцесорів »

група: 6111 студент: викладач: Сопрун Г.І.

Москва 2001

Всі персональні комп'ютери і зростаюче число найбільш сучасногообладнання працюють на спеціальній електронній схемі, названоїмікропроцесором. Часто його називають комп'ютер в чіпі. Сучасниймікропроцесор-це шматочок кремнію, який був вирощений у стерильнихумовах за спеціальною технологією.

Напівпровідники

Людина навчилася поміщати домішки інших атомів у кристалічну решіткубез руйнування цієї складної конструкції. Домішки дозволили кремнію змінитисвої властивості, що стосуються провідності електричного струму. Ці властивостідозволили віднести матеріал до нового класу - класу напівпровідників. Цейтермін відображає проміжні властивості матеріалу по здатності проводитиелектричний струм: гірше, ніж у провідників (мідь), але краще ніж уізоляторів (синтетичне покриття провідників).

Внесення домішок

Хоча цю невловиму трансформацію матеріалу логічно описати в книзі звиробництва металів, ці середні властивості - проводити електричний струм --з самого початку їх виявлення обіцяли зробити революцію в електроніці. У
1947 вчені лабораторії Bell обережно внесли домішка в кремнієвийкристал, розділивши його кристалічну решітку на три тонких шару. Цейсендвіч дозволив перемішати атоми різних матеріалів у кристалічнійрешітці.

Транзистори

Таким чином, вийшов перший транзистор - крихітна пластинасріблястого кремнію, здатна проводити електронний потік, причому вхіднийпотік, який надходив на один електрод, перетворювався і мав вже іншізначення на двох інших електродах.
Транзистори були проривом у майбутнє. Вони дозволили відмовитися віделектронних вакуумних ламп.

Аналогові та цифрові схеми

Електричні перетворення можна проводити двома шляхами. Слабкий сигналможе бути посилений в сигнал точно такої ж форми, як оригінал, але знабагато більшими значеннями. Цей процес отримання більшого аналога малогосигналу отримав назву аналогового перетворення. А сам сигнал названийаналоговим. 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. Урезультаті ми отримаємо серію імпульсів, які можуть бути використані длякодування значень будь-яких величин. Наприклад, сім'ю імпульсами можнауявити цифру сім. Точно так само можна закодувати будь-які цифри. Звідсиелектронні пристрої, що використовують подібну технологію, названіцифровими.

Цифрова логіка

Саме по собі включення одного вимикача іншим може бути марним,однак транзистор може бути включений комбінацією сигналів точно так само, які поодиноким імпульсом. Дійсно, транзисторна схема може бутирозроблена так, що вона сформує сигнал тільки після того, як отримаєдва вхідних. Інша схема може те ж саме тільки тоді, коли на їївходах немає жодного вхідного сигналу, або коли є хоча б один.
Такі схеми називаються логічними вентилями. Вони отримали таке ім'я,тому що подібно до звичайних вентилів, можуть пропускати, коли вони відкриті,або не пропускати в закритому стані, електричні сигнали. Ці функціїдозволяють реалізувати принципи формальної логіки.
Перші комп'ютери були створені за принципом логічних вентилів, хоча вонибули розроблені не на транзисторах. І вакуумні лампи, і реле можутьпрацювати за тим же принципом логічних вентилів. У транзисторів великеперевага - вони менше і швидше. Вони такі малі, що сотні тисяч можутьрозміститися на пластині кремнію з ніготь людини.

Інтегральні схеми

Мікропроцесор являє собою велику сукупність простихтранзисторів, яка називається інтегральної схеми або ІВ, тому що вонифункціонують як багато окремих транзисторів і інших пристроїв,інтегрованих і реалізованих на одній маленькій кремнієвої пластині.
Часто цю більшу інтегральну мікросхему називають просто чіпом.
Конструкція цих елементів виросла за межі просто кристала.
Мікропроцесор - це тільки один пристрій з великого числа інтегральнихсхем, за допомогою яких тепер реалізують безліч всілякихприладів, починаючи від аудіо до годин. У мікропроцесорі тисячі транзисторівз'єднані таким чином на кремнієвої пластині, що один і той же безлічвхідних сигналів. Мікропроцесори відрізняються від інших інтегральних схем,створених на тому ж безлічі транзисторів, тим, що перетворення сигналувідбувається відповідно до надійшов вхідний сигнал тількиусередині самої мікросхеми.

Нутрощі мікропроцесора

Більшість мікропроцесорів мають спеціально вбудовані області пам'яті,названі регістрами, в яких вони здійснюють всі свої маніпуляції ірозрахунки. Наприклад, для того, щоб скласти два числа, перші поміщаєтьсяспочатку до реєстру, потім інше додається і сума залишається всерединірегістра.

Сигнали, які подорожують по мікропроцесору, представляють збій серіюцифрових імпульсів. Їх переміщення відбувається майже одночасно --паралельно з кількох провідникам. Кожна серія таких імпульсівявляє собою окрему команду, що реалізує певну функціюмікропроцесора. Кожна команда має для ідентифікації своє ім'я. Повнийнабір реалізованих функцій та їх імена називаються безліччю мікрокомандпроцесора.

Внутрішня структура кремнію мікропроцесора визначає, що він робитьпо кожному вхідного сигналу. У результаті комп'ютерна програма длямікропроцесора вбудовується в його технічне забезпечення. Ця програманазивається мікрокоду для мікропроцесора.

З'єднання мікропроцесорів

Крім роботи з внутрішньою пам'яттю і маніпуляцій цифровими битамимікропроцесори повинні якимось чином отримувати вхідну інформацію тавидавати отримані результати. Для реалізації цієї зв'язку із зовнішнім світомрозроблена мікропроцесорна шина даних. Крім того, мікропроцесорунеобхідно якимось чином визначати, де зберігаються дані в зовнішнійпам'яті. Для цієї мети придумана інша шина, названа адресної. Назваговорить про те, що вона використовується для визначення місцезнаходженнянеобхідної інформації.

Мікропроцесори відрізняються за що знаходяться в їх розпорядженні ресурсами,що в свою чергу впливає на швидкість їх роботи. Мікропроцесори можутьвідрізнятися не тільки числом регістрів, але й розмірами самих регістрів.
Регістри характеризуються числом бітів, з якими він може працювати водиницю часу. Наприклад, 16-бітному необхідний один або більше регістріврозмірністю в 16-біт.
Історія розвитку мікропроцесорів - це історія збільшення розмірів їхрегістрів і ширини шини. З кожним новим поколінням мікропроцесорівзбільшувався розмір регістрів і ширше ставала адресна шина. Урезультаті персональні комп'ютери ставали потужніша.

Четирехбітное мислення

Перший мікропроцесор був виготовлений в 1971 році фірмою Intel Corporation.
Це був четирехбітний мікропроцесор 4004. Ці 4 біта дозволяли кодувативсі цифри і символи, що було досить для математичних розрахунків.
Мікропроцесор міг складати, віднімати і множити точно так само як цероблять його старші брати, хоча і не так швидко.

Тепер кілька слів про те, як був розроблений 4004. Чіп був розроблений
Тедом Хофф з Intel Corporation. Перша згадка про нього з'явилося в 1969році у звіті по роботах з неіснуючої тепер японською компанією
Busicom. Японці замовили виготовити дванадцять типів мікросхем длявикористання їх в калькуляторах різних моделей. Малий обсяг кожноїпартії мікросхем збільшував вартість їх розробки. Однак Хофф вдалосястворити такий чіп, який міг використовуватися у всіх калькуляторах.
Мікросхема працювала чудово і відкрила століття дешевих калькуляторів. Вонастала прекрасною базою для розробки програмувальних пристроїв тогочасу.

Восьмібітние чіпи

Солідні машини працюють не тільки з цифрами, але так само і з текстами.
Мікропроцесор 4004 не володів всіма цими здібностями. Виготовляючимікропроцесор для більш широких цілей, необхідно було збільшити розмірйого регістрів. Це дозволило б йому розуміти всі букви і цифри.
Використання 6 біт дозволяє розрізняти всі малі і великі букви і цифри
(можна закодувати 64 символи). Але при цьому залишається мало значень длякодування знаків пунктуації і керуючих символів. У результаті в 1972році з'явився восьмібітний мікропроцесор
Intel 8008. Розмір його регістрів відповідав стандартної одиниціцифровою інформації - байту.

Процесор 8008 був простим розвитком 4004. Це був цікавий іпрацездатний мікропроцесор. Його широко використовували при виробництвіперсональних комп'ютерів.

Intel продовжував розвіватися (як і вся галузь). І в 1974 році бувстворений набагато більш цікавий мікропроцесор 8080. З самого початкурозробки він закладався як 8-бітний чіп. У нього було більш широкебезліч мікрокоманд (безліч мікрокоманд 8008 було розширено). Крімтого, це був перший мікропроцесор, який міг ділити числа.

Кілька інженерів фірми мали ідеї з удосконалення 8080. Вонизалишили Intel, щоб реалізувати їх. Ними була організована Zilog
Corporation, яка подарувала світові мікропроцесор Z80. Насправді
Z80 був подальшою розробкою мікропроцесора 8080. Було простозбільшено число його команд, що дозволило створити і використовувати наперсональних комп'ютерах стандартні операційні системи.

Розроблена Digital Research операційна система, що представляєсобою спеціальну програму, що зв'язує мікропроцесор і рештапристрої технічного забезпечення (наприклад, оперативна пам'ять), буланазвана Control Program for Microcomputers (CP/M). Її прабатькамибули операційні системи великих ЕОМ, але і розміри її були набагатоскромніше, що давало можливість працювати на мікропроцесорі. Далека віддосконалості, вона працювала досить надійно, що дозволило їй стати свогороду стандартною для професійних користувачів малих комп'ютерів. Вонадопомогла програмістам, що працював раніше на великих ЕОМ, адаптуватися доперсональним комп'ютерам. Хоча СР/М призначалася для 8080, Z80 розкриваввеликі можливості для системних робіт.

Тим часом Intel продовжував роботи над 8-бітовим 8008. був розроблениймікропроцесор 8085, який працював від 5В і вимагав меншедопоміжних мікросхем. Нововведення розробки включали вектор перериваньі серію портів вводу-виводу. 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»