Opiekun: Stanisław Toton

1. Co to jest mikroprocesor? 2. Początki mikroprocesora. 3. Budowa typowego mikroprocesora. 4. Rozwój mikroprocesorów na przełomie lat. 5. Przykłady wykorzystania. 6. Projekt „od kuchni”. 7. Prezentacja projektu. 8. Idea rozwoju.

Mikroprocesor – układ cyfrowy wykonany jako pojedynczy układ scalony o wielkim stopniu integracji (ULSI) zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonego ciągu instrukcji.

Idea mikroprocesora była naturalną konsekwencją rozwoju techniki – jej urzeczywistnienie było jedynie kwestią czasu. Pracę nad prototypem mikroprocesora rozpoczęły trzy konkurujące ze sobą firmy. W efekcie, w zbliżonym czasie pojawiły się pierwsze układy nadające się do produkcji seryjnej. Były to:  Intel (układ 4004),  Garrett AiResearch’s (Central Air Data Computer).  Texas Instruments (TMS 1000),

W prawie każdym mikroprocesorze możemy wyróżnić następujące bloki:  ALU – jednostka arytmetyczno-logiczna (Arithmetic Logic Unit), wykonuje ona operacje logiczne na dostarczonych jej danych.  CU – układ sterowania (Control Unit), zwany też dekoderem rozkazów. Odpowiedzialny jest on za dekodowanie dostarczonych mikroprocesorowi instrukcji i odpowiednie sterowanie pozostałymi jego blokami.  Rejestry – umieszczone wewnątrz mikroprocesora komórki pamięci o niewielkich rozmiarach (najczęściej 4/8/16/32/64/128 bitów) służące do przechowywania tymczasowych wyników obliczeń (rejestry danych) oraz adresów lokacji w pamięci operacyjnej.

PC – licznik rozkazów (Program Counter) – zawiera on adres komórki pamięci z awierającej następny rozkaz do wykonania IR – rejestr instrukcji (Instruction Register) – zawiera on kod aktualnie wykonywanej przez procesor instrukcji. SP – wskaźnik stosu (Stack Pointer) – zawiera adres wierzchołka stosu

 bit Intel 4004 zawierał około 2300 tranzystorów, zaprojektowany i wykonany w technologii 10-mikronowej  bit Intel 8008 zawierał około 3500 tranzystorów, taktowanych częstotliwością 200 kHz i mógł wykonywać do instrukcji na sekundę, zaprojektowany i wykonany w technologii 10-mikronowej  bit Intel 8080 zegar 2 MHz, 6 tys. tranzystorów  bit TMS 9900  8-bit Zilog Z bit Intel 8086 zegar 4,77 MHz, zbudowany z 29 tys. tranzystorów w technologii 3 mikronów  bit Motorola tys. tranzystorów  1980 Motorola wprowadza nowy 32-bitowy procesor MC68020 zawierający 200,000 tranzystorów  bit Intel tys. 6 MHz  1985 Intel zegar 16 MHz, zbudowany z 275 tys. tranzystorów w technologii 1 mikrona  bit MC68030 zawierający 300 tys. tranzystorów i pracujący przy 30 MHz osiągał moc obliczeniową 7 MIPS  bit Intel tranzystorów w technologii 1 mikrona, prędkość 25 MHz - 20 MIPS  bit MC MHz tranzystorów 29 MIPS  bit DEC Alpha  1993 Pentium 3,3 mln wyprodukowany w technologii 0,8 mikrona, taktowany zegarem 60 MHz  1995 Pentium Pro 5,5 mln, 150 MHz, technologia 0,6 mikrona (600 nm)  1997 Pentium II 7,5 mln z MMX 300 MHz  1999 Pentium III 9,5 mln z SIMD 500 MHz  2000 Pentium 4 42 mln z SSE2 1,4 GHz wykonany w technologii 0,18 mikrona  2002 Pentium 4 (Northwood) 2,4 GHz, 55 mln, utworzony w oparciu o technologię 0,13 mikrona  2004 Pentium 4 (Prescott) 3,4 GHz, 125 mln, technologia 90 nm  2004 Pentium D 230 mln tranzystorów  2008 Core i7 technologia 45 nm, 780 milionów tranzystorów.

Intel 4004 – pierwszy procesor na świecie ukazany 15 listopada 1971 r. Był stosowany w kalkulatorze Busicom. Core i7 – Procesor czterordzeniowy w technologii 45 nm. Posiada 32kb pamieci L1, Pamięci L2 256kb a pamięci L3 8mb. Są stosowane w najnowszej generacji komputerach.

Wynikiem naszego projektu jest zegar czasu rzeczywistego. Podczas jego przygotowywania napotkaliśmy na wiele problemów, któr e jednak udało nam si ę rozwiązać. Mimo wielu nieprzyjemnych sytuacji, godzin spędzonych nad rozmyślaniem uruchomiliśmy nasz zegar, który teraz zaprezentujemy.

Program napisaliśmy w najbardziej popularnym języku, którym jest C++.

Gdy pojawiły się już pierwsze litery na wyświetlaczu, odczuliśmy ogromną satysfakcje. Początki zawsze były trudne, dlatego zaczynaliśmy od zaświecenia diody, do jej migania, oraz zaświecenia ośmiu diod w różnych sekwencjach. Nabyliśmy bardzo szybko doświadczenie i przeszliśmy do stworzenia schematu zegara. Ekspresowo napisaliśmy własny program, w którym miały być odliczane sekundy. W rezultacie powstał bardzo dokładny zegar, co nam dało ogromną satysfakcję.

Projekt stworzony przez nas ma służyć do perfekcyjnego odmierzania czasu. Projekt można modyfikować według własnych potrzeb. W niedalekiej przyszłości mamy zamiar bardziej go dopracować. Chcemy dodać do niego moduł głosowy, aby wymawiał godzinę podczas naciśnięcia przycisku, aby był sterowany pilotem, a nawet głosem. Zegar będzie przeznaczony dla osób niewidomych.

Projekt wykonali: Dominik Weber Kacper Migała Szymon Majcher Jakub Chorąży Patryk Drozd Opiekun projektu: Mgr inż. S. Toton