Основы мехатроники и робототехники
жүктеу/скачать 3,35 Mb. Pdf көрінісі
|
Sholanov 1
разделить на три группы. В первую группу входят счетчик команд IP, регистр команд INST, регистр SP с указателем стека. Эта группа состоит из компонент, которые служат для обработки команд. Вторая группа состоит из арифметико- логического устройства (АЛУ), триггера переноса (С), регистров общего назначения (РОН). Следует отметить, что в некоторых случаях имеется отдельный сопроцессор, выполняющий функции АЛУ. Компоненты третьей группы обьединяет то, что они используются для обработки данных. Третью группу компонент образуют дешифратор команд (DC), а также блок управления и синхронизации, блок управления прерыванием и блок управления последовательным вводом-выводом (БУС). Эти компоненты осуществляют взаимодействия и управляют работой МП. Рассмотрим процесс взаимодействия гипотетического процессора с оперативной памятью. Как указывалось, процессор считывает данные из памяти и записывает информацию в память. Некоторые данные, считанные из памяти процессор интерпретирует как команды. В этом случае считанная команда вынуждает процессор производить конкретное действие. Как отмечалось, процессор различает команды и данные в отличии от памяти. В начале работы процессора размещение команд и данных в соответствующие регистры предусматривается программой записанной в ПЗУ разработчиками. Дальнейшее соблюдение различия между командами и данными обеспечивается программистом - пользователем. 59 Рис.4.4 Структура МП Процессор имеет так называемые регистры, представляющие ячейки подобные ячейкам для хранения данных в памяти. В отличии от ячеек памяти в регистрах процессор может манипулировать каждым из разрядов регистра по отдельности. На рис. 4.5 показаны регистр счетчика команд IP, регистр команд INST, а также регистры общего назначения: AX, BX, CX, DX. В свою очередь каждая из регистров общего назначения состоит из двух частей емкостью по 8 бит (один байт). Регистры общего назначения используются для временного хранения данных. Регистр команд используется для хранения и считывания данных интерпретирующих команды. В нашем случае показан регистр команд состоящий из 4-х байтов. Регистр счетчика команд имеет длину 16 разрядов (битов) и служит для хранения адреса некоторой ячейки памяти. После запуска процессора, т.е.после появлении сигнала 1 на шине запуска, содержащаяся в начальном адресе команда (формируется изготовителем) переносится в регистр IP. Данные регистра IP представляют адрес первой команды. Выполняемые в дальнейшем действия процессора представляют циклический процесс, состоящий из двух этапов. На первом этапе процессор, используя адрес, находящийся в регистре IP, считывает из памяти очередную команду и помещает еѐ в регистр команд INST. На втором этапе процессор анализирует помещенную в регистр INST команду, передает его в дешифратор и выполняет 60 еѐ. Во время выполнения команды еѐ длина в байтах обычно добавляется к содержимому регистра IP. Рис.4.5. Процессор В результате в регистре IP создается команда, к которой вновь обращается процессор и начинается первый этап следующего цикла. Последовательность выполняемых команд может быть изменена применением команды перехода. 4.2.4 Современные управляющие комплексы. Задачи управления требуют применения все более совершенных и более мощных компьютеров. В качестве примера можно указать на задачи распозна- вания окружающей среды, когда внешние обьекты и МС являются подвижными по отношению друг к другу. Сейчас уже имеются беспилотные автомобили, движение которых во многом зависит от быстроты распознавания внешней среды. Современные модели процессоров имеют возможность работы в многозадачном режиме. Суйчас получила развитие RISC-архитектура микропроцессоров, т.е. процессоров с минимальным числом команд. Такой МП работает необычайно быстро и способен выполнить любую из своих немногочисленных команд за один машинный такт, в то время как обычно на 61 выполнение простой операции требуется 4-5 тактов. Таким образом в 4-5 раз возросло быстродействие. И, наконец, нельзя не упомянуть о транспьютерах, содержащих в процессорном кристалле собственное ОЗУ от 2 до 16 кбайт и каналы связи с внешним ОЗУ и с другими транспьютерами. Теоретические возможности этих МП, реализующих алгоритмы параллельных вычислений, поражают воображение. Применение методов искусственного интеллекта (нейросетевых структур) в логике компьютеров привели к созданию нейрокомпьютеров и нейропроцессор на основе нано-технологий. Японские ученые- химики обнаружили, что в качестве переключателей можно использовать органическое соединение бактриодоксин. При воздействии на это веществ импульса испускаемого лазером, он изменяет свое состояние. В этой связи появилось новое научное направление названное молекулярная электроника. Перспективным направлением молекулярной электроники для повышения скорости переключений представляется предложенное американским ученым К. Ульмир использование методов генной инженерии. Он предложил способ упорядочивания перестройки белковых структур, подобных генным, и обладающих электрическими свойствами. Так как в см 3 генного вещества содержится 10 21 информации, этот способ открывает новые горизонты в создании и развитии суперкомпьютеров. Применение вместо существующих микрокристаллических переключателей органических позволит повысить плотность записи до 10 бит/см 3 , что на несколько порядков выше возможности человеческого мозга. Ведь человеческий мозг объемом 750 см можно записать информацию эквивалентную 10 12 бит. жүктеу/скачать 3,35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|