Кіріспе. Микропроцессорлық жүйелерді (МПЖ) құрудың жалпы принциптері.

Тақырып: Микропроцессорлық жүйелерді (МПЖ) құрудың жалпы принциптері

 

---

 

 Кіріспе

 

Микропроцессорлық жүйелер (МПЖ) – бұл мәліметтерді өңдеу және басқару функцияларын атқаратын электрондық жүйелер, олардың негізінде микропроцессорлар қолданылады. Микропроцессорлар – бағдарламалар көмегімен мәліметтерді өңдеуге және басқаруға қабілетті сандық есептеу құрылғылары. МПЖ заманауи электрондық құрылғылардың негізгі элементі болып табылады және олар өнеркәсіпте, тұрмыстық техникада, байланыс жүйелерінде, көліктік және медициналық техникада кеңінен қолданылады.

 

Микропроцессорлық жүйелердің басты артықшылықтары – олардың жылдамдығы, икемділігі және мәліметтерді өңдеудің тиімділігі. Бұл жүйелер күрделі есептерді автоматты түрде орындауға мүмкіндік береді және көптеген құрылғыларды біріктіріп басқаруға қолайлы.

 

---

 

 Микропроцессорлық жүйелерді құрудың жалпы принциптері

 

Микропроцессорлық жүйелерді құруда негізгі принциптерге процессорлық блок, жады, кіріс-шығыс құрылғылары және интерфейстер арасындағы өзара әрекеттестік жатады. Микропроцессорлық жүйелердің тиімді жұмыс істеуі үшін олардың әрбір элементі дұрыс таңдалып, жүйе архитектурасы мұқият жобалануы қажет.

 

# 1. Микропроцессордың рөлі

 

Микропроцессор – МПЖ-ның негізгі компоненті, ол барлық мәліметтерді өңдеу операцияларын орындайды. Микропроцессор әртүрлі арифметикалық және логикалық операцияларды орындап, жүйенің жұмысын басқарады. Микропроцессордың негізгі міндеттері:

- Мәліметтерді өңдеу.

- Басқару сигналдарын генерациялау.

- Жад пен кіріс-шығыс құрылғыларымен мәліметтерді алмасу.

 

Микропроцессордың архитектурасы бірнеше негізгі блоктардан тұрады:

- Арифметикалық-логикалық құрылғы (АЛҚ): Арифметикалық және логикалық операцияларды орындайды.

- Регистрлер: Уақытша деректерді сақтауға арналған шағын жады ұяшықтары.

- Басқару блогы: Микропроцессор жұмысын басқаратын басқару сигналдарын генерациялайды.

 

# 2. Жады жүйесі

 

МПЖ-да жады – маңызды компоненттердің бірі. Жады бағдарламалық кодтарды және өңделетін мәліметтерді сақтау үшін қолданылады. Жады жүйесі келесі бөліктерден тұрады:

- Тұрақты жады (ROM): Бағдарламалық кодтарды және мәліметтерді тұрақты сақтау үшін қолданылады. ROM-да сақталған ақпарат энергия өшкеннен кейін де сақталады.

- Жедел жады (RAM): Мәліметтерді уақытша сақтау үшін пайдаланылады. Жедел жадының мазмұны құрылғының жұмысы аяқталған кезде өшіріледі.

 

# 3. Кіріс-шығыс құрылғылары

 

Кіріс-шығыс құрылғылары арқылы микропроцессор сыртқы құрылғылармен өзара әрекеттеседі. Олар мәліметтерді енгізу және шығару процесін қамтамасыз етеді. Мысалы, пернетақтадан енгізу немесе дисплейге шығару кіріс-шығыс операциялары арқылы орындалады.

 

Кіріс-шығыс құрылғылары:

- Кіріс құрылғылары: Микропроцессорға мәліметтерді жеткізу үшін қолданылады (мысалы, сенсорлар, пернетақта).

- Шығыс құрылғылары: Микропроцессор өңдеген мәліметтерді көрсету үшін қолданылады (мысалы, дисплей, LED индикаторлары).

 

# 4. Интерфейс және байланыс жолдары

 

Интерфейс микропроцессордың әртүрлі компоненттерін өзара байланыстыратын арнайы байланыс жолдарынан (шина) тұрады. Бұл жолдар арқылы микропроцессор мен жады, кіріс-шығыс құрылғылары арасында мәліметтер алмасады. Микропроцессорлық жүйелерде үш негізгі шина қолданылады:

- Мәліметтер шинасы: Мәліметтерді тасымалдайтын жолдар.

- Адрес шинасы: Жады ұяшықтарының немесе құрылғылардың мекенжайын көрсететін жолдар.

- Басқару шинасы: Басқару сигналдарын тасымалдайтын жолдар.

 

Интерфейс арқылы микропроцессор мен басқа құрылғылар арасында үйлесімділік қамтамасыз етіледі және бұл компоненттердің бір-бірімен деректер алмасуына мүмкіндік береді.

 

---

 

 Микропроцессорлық жүйелерді құрудағы негізгі принциптер

 

1. Модульдік принцип: Микропроцессорлық жүйелерді модульдерге бөліп құрастыру арқылы әрбір модульге нақты функциялар беріледі. Модульдік принцип арқылы жүйенің күрделілігін жеңілдетіп, оны жаңартуға немесе модификациялауға мүмкіндік алынады.

 

2. Иерархиялық құрылым: Микропроцессорлық жүйелерде компоненттер иерархиялық құрылым бойынша орналасады. Микропроцессор негізгі басқару элементі ретінде жоғары деңгейде орналасса, кіріс-шығыс құрылғылары және жады төменгі деңгейлерде орналасады.

 

3. Басқарылатын архитектура: Басқару жүйесі микропроцессорлық жүйенің барлық компоненттерінің жұмысын үйлестіреді. Микропроцессор әрбір компонентке басқару сигналдарын жіберіп, олардың дұрыс жұмыс істеуін қадағалайды.

 

4. Уақыт синхронизациясы: Микропроцессорлық жүйелердің жұмысын синхрондау үшін сағат сигналдары қолданылады. Синхронды жұмыс әрбір компоненттің өз уақытымен жұмыс істеуін және мәліметтердің дұрыс орындалуын қамтамасыз етеді.

 

5. Энергия тиімділігі: Шағын процессорлық жүйелерде энергияны үнемдеудің маңызы зор. Қуат тұтынуды азайту үшін төмен қуатты микропроцессорлар және тиімді басқару алгоритмдері қолданылады.

 

---

 

 Қорытынды

 

Микропроцессорлық жүйелердің ұйымдастырылуы және құрылу принциптері күрделі есептеу және басқару функцияларын орындауға мүмкіндік береді. Микропроцессор, жады, кіріс-шығыс құрылғылары және интерфейстердің үйлесімді жұмысы арқылы бұл жүйелер жоғары өнімділікке және сенімділікке қол жеткізеді.