Arhitectura microprocesorului: tipuri principale, dezvoltare, avantaje și dezavantaje. Arhitectura microprocesorului intern. Caracteristici ale arhitecturii parlamentarilor moderni

Introducere

1. caracteristici generale arhitectura procesorului

1.1 Structură de bază sistem cu microprocesor

1.3 Prezentare generală tipurile existente arhitecturi cu microprocesoare

2. Dispozitiv de control

3. Caracteristici de control software și firmware

4. Moduri de adresare

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Procesul de interacțiune umană cu computerele se desfășoară de mai bine de 40 de ani. Până de curând, doar specialiştii - ingineri, matematicieni - programatori, operatori - puteau participa la acest proces. ÎN anul trecut s-au produs schimbări dramatice în zonă tehnologia calculatoarelor. Datorită dezvoltării și implementării microprocesoarelor în structura computerului, au apărut computere personale de dimensiuni mici, ușor de utilizat. Situația s-a schimbat; rolul unui utilizator poate fi nu doar un specialist în calculatoare, ci și orice persoană, fie că este vorba de școlar sau de gospodină, de medic sau de profesor, de muncitor sau de inginer. Acest fenomen este adesea numit fenomen calculator personal. În prezent, flota globală de computere personale depășește 20 de milioane.

De ce s-a produs acest fenomen? Răspunsul la această întrebare poate fi găsit dacă formulăm clar ce este un computer personal și care sunt principalele sale caracteristici. Trebuie să percepem corect însăși definiția „personal” nu înseamnă că un computer aparține unei persoane ca proprietate personală. Definiția „personal” a apărut deoarece o persoană a avut posibilitatea de a comunica cu un computer fără medierea unui programator profesionist, independent, personal. Cu toate acestea, nu este necesar să știți limbaj special CALCULATOR. Există în computer software va oferi o formă favorabilă „prietenoasă” de dialog între utilizator și computer.

Momentan una dintre cele mai multe calculatoare populare modelul din oțel IBM PC și versiunea sa modernizată IBM PC XT, care în arhitectură, software, design exterior considerat modelul de bază al unui computer personal.

Baza unui computer personal este unitate de sistem. Organizează munca, procesează informații, face calcule și asigură comunicarea între o persoană și un computer. Utilizatorului nu i se cere să înțeleagă temeinic cum funcționează unitatea de sistem. Aceasta este pentru specialiști. Dar trebuie să știe din ce blocuri funcționale constă computerul. Nu avem o idee clară despre principiul de funcționare a blocurilor funcționale interne ale obiectelor din jurul nostru - un frigider, o sobă cu gaz, mașină de spălat, mașină, dar trebuie să știe care este baza funcționării acestor dispozitive, care sunt capacitățile blocurilor lor constitutive.

1. Caracteristici generale ale arhitecturii procesorului 1.1 Structura de bază a sistemului cu microprocesor

Sarcina de a gestiona sistemul îi este atribuită CPU(CPU), care este conectat la memorie și la sistemul de intrare/ieșire prin intermediul canalelor de memorie și, respectiv, de intrare/ieșire. CPU citește instrucțiunile din memorie care alcătuiesc programul și le decodifică. În funcție de rezultatul instrucțiunilor de decodare, acesta preia date din memoria porturilor de intrare, le procesează și le trimite înapoi în porturile de memorie sau de ieșire. Există, de asemenea, capacitatea de a I/O date din memorie către dispozitive externe și invers, ocolind CPU-ul. Acest mecanism se numește acces direct la memorie (DMA).

Din punctul de vedere al utilizatorului, atunci când alegeți un microprocesor, este recomandabil să aveți câteva caracteristici cuprinzătoare generalizate ale capacităților microprocesorului. Dezvoltatorul trebuie să înțeleagă și să înțeleagă doar acele componente ale microprocesorului care se reflectă clar în programe și trebuie luate în considerare la dezvoltarea circuitelor și a programelor pentru funcționarea sistemului. Astfel de caracteristici sunt definite de conceptul de arhitectură a microprocesorului.

1.2 Conceptul arhitecturii microprocesorului

Arhitectură tipică mică sistem de calcul pe bazat pe microcalculator prezentată în fig. 1. Un astfel de microcomputer conține toate cele 5 blocuri principale ale unei mașini digitale: dispozitiv de introducere a informațiilor, dispozitiv de control(UU), unitate aritmetic-logică (ALU) (inclusă în microprocesor), dispozitive de stocare (SRAM) și dispozitiv de ieșire a informațiilor.

Orez. 1. Arhitectura unui microprocesor tipic.

Microprocesorul coordonează funcționarea tuturor dispozitivelor sistem digital folosind magistrala de control (CC). Pe lângă SHU, există o magistrală de adrese pe 16 biți (ABA), care este utilizată pentru a selecta o anumită celulă de memorie, un port de intrare sau un port de ieșire. Pe 8 biți autobuz de informare sau magistrala de date (SD) se efectuează transferul bidirecţional al datelor către şi de la microprocesor. Este important de reținut că MP-ul poate trimite informații către memoria microcomputerului sau către unul dintre porturile de ieșire, precum și să primească informații din memorie sau de la unul dintre porturile de intrare.

Memoria doar citire (ROM) dintr-un microcomputer conține un anumit program (în practică, un program de inițializare a computerului). Programele pot fi încărcate într-o memorie cu acces aleatoriu (RAM) și de pe un dispozitiv de stocare extern (ERM). Acestea sunt programe de utilizator.

Ca exemplu care ilustrează funcționarea unui microcalculator, luați în considerare o procedură pentru implementarea căreia trebuie să efectuați următoarea secvență de operații elementare:

1. Apăsați tasta cu litera „A” de pe tastatură.

2. Puneți litera „A” în memoria microcomputerului.

3. Afișați litera „A” pe ecranul de afișare.

Aceasta este o procedură tipică de intrare-stocare-ieșire, a cărei luare în considerare face posibilă explicarea principiilor utilizării unor dispozitive incluse într-un microcomputer.

În fig. Figura 2 prezintă o diagramă detaliată a execuției procedurii intrare-stocare-ieșire. Rețineți că instrucțiunile sunt deja încărcate în primele șase locații de memorie. Programul stocat conține următorul lanț de comenzi:

1. Introduceți datele de la portul de intrare 1.

2. Stocați datele în locația de memorie 200.

3. Trimiteți date la portul de ieșire 10.

Există doar trei comenzi în acest program, deși în Fig. 2 poate părea că există șase instrucțiuni stocate în memoria programului. Acest lucru se datorează faptului că echipa este de obicei împărțită în părți. Prima parte a comenzii 1 din programul de mai sus este comanda de introducere a datelor. A doua parte a comenzii 1 specifică de unde trebuie introduse datele (de la portul 1). Prima parte a comenzii, care specifică o acțiune specifică, se numește codul de operație (OPC), iar a doua parte se numește operand. Opcode și operandul sunt plasate în celule individuale memoria programului. În fig. 2 COP este stocat în celula 100, iar codul operandului este stocat în celula 101 (portul 1); acesta din urmă indică de unde ar trebui luate informațiile.

În MP din fig. 2, sunt evidențiate încă două blocuri noi - registre: acumulatorul și registrul de comandă.

Orez. 2. Diagrama de execuție a procedurii intrare-memorizare-ieșire

Să luăm în considerare trecerea comenzilor și a datelor în interiorul unui microcalculator folosind cercuri numerotate pe diagramă. Reamintim că microprocesorul este nodul central care controlează mișcarea tuturor datelor și execuția operațiilor.

Deci, atunci când se efectuează o procedură tipică de intrare-stocare-ieșire într-un microcalculator, are loc următoarea secvență de acțiuni:

1. MP emite adresa 100 către magistrala de adrese. Un semnal este trimis prin magistrala de control care setează memoria programului (un microcircuit specific) în modul citire.

2. Memoria programului trimite prima comandă („Introducere date”) de-a lungul magistralei de date, iar MP-ul primește acest mesaj codificat. Comanda este plasată în registrul de comenzi. MP decodifică (interpretează) comanda primită și determină că comanda necesită un operand.

3. Problemele MP se adresează 101 către ShA; Camera de control este folosită pentru a transfera memoria programului în modul citire.

4. Operandul „De la portul 1” este trimis din memoria programului pe SD. Acest operand este în memoria programuluiîn celula 101. Codul operandului (conținând adresa portului 1) este transmis prin SD către MP și trimis în registrul de comenzi. MP decodifică acum echipa intreaga(„Introduceți datele de la portul 1”).

5. MP, folosind ShA și ShU care îl conectează la dispozitivul de intrare, deschide portul 1. Cod digital litera „A” este transferată în acumulatorul din interiorul MP ​​și este reținută. Este important să rețineți că atunci când procesați fiecare comanda programului MP-ul funcționează conform microprocedei de eșantionare-decodare-execuție.

6. MP accesează celula 102 prin ShA. Camera de control este folosită pentru a transfera memoria programului în modul citire.

7. Codul de comandă „Reține datele” este trimis către SD și trimis către MP, unde este plasat în registrul de comenzi.

8. MP decodifică această instrucțiune și determină că necesită un operand. MP accesează celula de memorie 103 şi activează intrarea pentru citirea cipurilor de memorie de program.

9. Codul de mesaj „În celula de memorie 200” este trimis din memoria programului către SD. MP ia acest operand și îl plasează în registrul de instrucțiuni. Comanda completă „Store data in memory location 200” este selectată din memoria programului și decodificată.

10. Acum începe procesul de execuție a comenzii. MP transmite adresa 200 către SHA și activează intrarea de scriere aferentă memoriei de date.

11. MP-ul transmite informațiile stocate în baterie către memoria de date. Codul literei „A” este transmis prin SD și scris în celula 200 a acestei memorie. A doua comandă a fost executată. Procesul de memorare nu distruge conținutul bateriei. Conține încă codul pentru litera „A”.

12. MP accesează celula de memorie 104 pentru a selecta următoarea comandă și comută memoria programului în modul citire.

13. Codul de comandă de ieșire a datelor este trimis prin SD către MP, care îl plasează în registrul de comandă, îl decriptează și determină că este necesar un operand.

14. MP emite adresa 105 către SHA și setează memoria programului în modul citire.

15. Din memoria programului prin SD, codul de operand „To port 10” este primit de MP, care este apoi plasat în registrul de comenzi.

16. MP decriptează comanda completă „Ieșire date în portul 10”. Cu ajutorul ShA și ShU care îl conectează la dispozitivul de ieșire, MP deschide portul 10 și trimite codul literei „A” (încă aflată în baterie) prin ShD. Litera „A” este afișată prin portul 10 pe ecranul de afișare.

În majoritatea sistemelor cu microprocesor (MPS), informațiile sunt transferate într-un mod similar cu cel discutat mai sus. Cele mai semnificative diferențe sunt posibile în blocurile de intrare și de ieșire.

Să subliniem încă o dată că microprocesorul este nucleul sistemului și controlează toate operațiunile. Lucrarea sa reprezintă o implementare secvențială a microprocedurilor de eșantionare-decriptare-execuție. Cu toate acestea, succesiunea reală a operațiilor din MPS este determinată de comenzile înregistrate în memoria programului.

Astfel, în MPS, microprocesorul funcționează următoarele funcții:

Preluarea comenzilor programului din memoria principală;

Decriptarea comenzilor;

Efectuarea de operații aritmetice, logice și de altă natură codificate în comenzi;

Controlul transferului de informații între registre și memoria principală, între dispozitivele de intrare/ieșire;

Procesarea semnalelor de la dispozitivele de intrare/ieșire, inclusiv implementarea întreruperilor de la aceste dispozitive;

Conducerea și coordonarea activității principalelor unități MP.

1.6.1 Noțiuni de bază

Dezvoltarea tehnologiei face posibilă crearea pe un cip a unui număr tot mai mare de componente active - tranzistoare, care pot fi folosite pentru a implementa noi soluții arhitecturale și structurale care oferă performanță și extindere sporite funcţionalitate microprocesoare

Tehnologia cu microprocesor include hardware și software utilizate pentru a construi diverse sisteme de microprocesoare, dispozitive și microcalculatoare personale.

Microprocesor (MP) – dispozitiv controlat de software care efectuează procesul prelucrare digitală informația și gestionarea acesteia și construit, de regulă, pe un singur LSI.

Sistem cu microprocesor (MPS) este un produs complet funcțional format din unul sau mai multe dispozitive, în principal bazate pe microprocesor: un microprocesor și/sau un microcontroler.

Termen "microcontroller" (MK) a înlocuit termenul folosit anterior „microcomputer cu un singur cip” de la utilizare. Primul brevet pentru un microcomputer cu un singur cip a fost eliberat în 1971 pentru M. Kochren și G. Boon. Aceștia au propus plasarea pe un cip nu numai a unui microprocesor, ci și a dispozitivelor de memorie și de intrare/ieșire. Apariția microcalculatoarelor cu un singur cip este asociată cu începutul erei automatizării computerelor în domeniul managementului. Aparent, această împrejurare a definit termenul "microcontroller" (Control- management).

Cu toate acestea, ulterior, extinderea domeniului de utilizare a microcontrolerelor a presupus dezvoltarea arhitecturii acestora datorită plasării dispozitivelor (modulelor) pe cip, reflectând specificul sarcinilor în curs de rezolvare cu funcționalitatea acestora. Astfel de dispozitive suplimentare au ajuns să fie numite periferice. Prin urmare, nu întâmplător a fost introdus recent un alt termen - „procesor integrat” (IP) , care definește o nouă clasă de dispozitive cu un singur cip funcțional capabile cu o compoziție diferită de module. După cantitate și compoziție dispozitiv periferic IP-urile sunt inferioare deputaților și ocupă o poziție intermediară între parlamentari și deputați. Din același motiv, au apărut nu numai familii de MK-uri, care unesc MK-uri înrudite (cu același sistem de comandă, adâncime de biți), ci au început să se distingă și subtipuri de MK-uri: comunicare, pentru control etc.

Microcontroler (MK) – computer cu un singur cip sau microprocesor de control.

MP-urile sunt în prezent utilizate în principal pentru producția de computere personale, iar MK-urile și IP-urile sunt baza pentru crearea diferitelor sisteme încorporate, telecomunicații și echipamente portabile etc.

Arhitectura procesorului este complexul hardware și software furnizat utilizatorului. Acest concept general include un set de registre accesibile prin software și dispozitive executive (de operare), un sistem de comenzi de bază și metode de adresare, volumul și structura memoriei adresabile etc.

Arhitectură strâns legat de structura , care prevede prezența componentelor pentru implementarea funcțiilor procesorului.

1.6.2 Variante ale arhitecturii microprocesoarelor

Depinde dinset de comenzi de executat și metode de adresare

CISC ( Complex Instruire A stabilit Calculator ) – arhitectura implementat în multe tipuri de microprocesoare care execută un set mare de instrucțiuni multi-format folosind numeroase metode de adresare.

De exemplu, microprocesoare din familia Pentium. Ei execută peste 200 de instrucțiuni de complexitate diferită, care variază în dimensiune de la 1 la 15 octeți și oferă mai mult de 10 metode de adresare diferite).

O mare varietate de comenzi executate și metode de adresare permite programatorului să implementeze cei mai eficienți algoritmi pentru rezolvarea diferitelor probleme. Cu toate acestea, în același timp, structura microprocesorului, în special a dispozitivului său de control, devine semnificativ mai complicată, ceea ce duce la o creștere a dimensiunii și a costului cristalului și la o scădere a performanței. În același timp, multe comenzi și metode de adresare sunt folosite destul de rar. Prin urmare, începând cu anii 1980, a început o dezvoltare intensivă arhitectură redusă a procesorului set de comenzi ( RISC -procesoare).

RISC ( Redus Instruire A stabilit Calculator ) – arhitectura caracterizată prin utilizarea unui set limitat de comenzi de format fix și a unui număr redus de metode de adresare. Ca urmare, structura microprocesorului este simplificată semnificativ, dimensiunea și costul acestuia sunt reduse, iar productivitatea este crescută semnificativ.

Procesoarele RISC moderne implementează de obicei aproximativ 100 de instrucțiuni, care au un format fix de 4 octeți lungime. Numărul de metode de adresare utilizate este de asemenea redus semnificativ. De obicei, la procesoarele RISC, toate instrucțiunile de prelucrare a datelor sunt executate numai cu registru sau adresare imediată. În același timp, pentru a reduce numărul de accesări la memorie, procesoarele RISC au un volum crescut de stocare a registrelor interne - de la 32 la câteva sute de registre, în timp ce la procesoarele CISC numărul de registre de uz general este de obicei 8-16 în procesoarele RISC este utilizat numai în operațiuni de încărcare a datelor în REU sau de transfer a rezultatelor din REU în memorie. În acest caz, un număr mic dintre cele mai multe moduri simple adresare: registru indirect, index și altele.

Avantajele arhitecturii RISC au condus la faptul că multe procesoare CISC moderne folosesc un nucleu RISC pentru a efectua procesarea datelor. În acest caz, comenzile complexe și multi-formate primite sunt pre-convertite într-o secvență de operații RISC simple care sunt executate rapid de acest nucleu de procesor.

Așa funcționează, de exemplu, cele mai recente modele de microprocesoare Pentium și K7, care conform indicatorilor externi aparțin procesoarelor CISC. Utilizarea arhitecturii RISC este o trăsătură caracteristică multor microprocesoare moderne.

VLIW ( Foarte Mare Instruire Cuvânt ) – o caracteristică a arhitecturii este utilizarea de comenzi foarte lungi (până la 128 de biți sau mai mult), dintre care câmpurile individuale conțin coduri care permit executarea diferitelor operații. Astfel, o comandă face ca mai multe operații să fie executate în paralel în diferite dispozitive de operare, incluse în structura microprocesorului.

Arhitectură a apărut relativ recent - în anii 1990.

Depinde asupra implementării memoriei utilizate și organizarea comenzilor de preluare și a datelor Următoarele opțiuni de arhitectură sunt implementate în microprocesoarele moderne:

Arhitectura Princeton , care este adesea numit Arhitectura Von Neumann, caracterizat prin utilizarea RAM partajată pentru a stoca programe și date. Pentru a accesa această memorie, se folosește o magistrală comună de sistem, prin care atât comenzile, cât și datele intră în procesor.

Avantaje arhitectură:

a) Prezența memoriei partajate vă permite să redistribuiți rapid volumul acesteia pentru a stoca matrice separate de comenzi și date, în funcție de sarcinile rezolvate. Acest lucru asigură capacitatea de a utiliza eficient volumul disponibil memorie cu acces aleatorîn fiecare caz specific de utilizare a unui microprocesor;

b) utilizarea unei magistrale comune pentru transmiterea comenzilor și a datelor simplifică foarte mult depanarea, testarea și monitorizarea continuă a funcționării sistemului și crește fiabilitatea acestuia.

Principalul dezavantaj arhitectura este nevoia de eșantionare secvențială a comenzilor și a datelor procesate pe o magistrală comună de sistem. În acest caz, magistrala comună devine un „gât de sticlă”, ceea ce limitează performanța sistemului digital.

Arhitectura Harvard caracterizat prin separarea fizică a memoriei de instrucțiuni (programe) și a memoriei de date. Fiecare memorie este conectată la procesor printr-o magistrală separată, care permite citirea și scrierea simultană a datelor în timp ce se execută comanda curentă pentru a prelua și decoda următoarea comandă.

Demnitate arhitectura are o performanță mai mare decât utilizarea arhitecturii Princeton, datorită separării fluxurilor de comandă și date și combinației operațiunilor lor de preluare.

Defecte arhitecturile sunt asociate cu necesitatea unui număr mai mare de magistrale, precum și cu o cantitate fixă ​​de memorie alocată pentru comenzi și date, al cărei scop nu poate fi redistribuit rapid în conformitate cu cerințele sarcinii de rezolvat.

Prin urmare, este necesar să se folosească o memorie mai mare, a cărei rată de utilizare la rezolvarea diferitelor probleme este mai mică decât în ​​sistemele cu arhitectura Princeton. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiei microelectronice a făcut posibilă depășirea în mare măsură a acestor neajunsuri.

GarArhitectura vardiană utilizat pe scară largă în structura internă a microprocesoarelor moderne de înaltă performanță, care utilizează o memorie cache separată pentru a stoca instrucțiuni și date. În același timp, principiile de Arhitectura Princeton.

Structura tipică a unui sistem cu microprocesor

Majoritatea sistemelor cu microprocesoare au o structură magistrală modulară, în care dispozitivele individuale (module) incluse în sistem fac schimb de informații prin intermediul unei magistrale comune de sistem (Figura 1.7).

Modulul principal al sistemului este un microprocesor, care include

aranja management (UU) ,

dispozitiv de operare ,

înregistrează gura de depozitare roi (RZU) – memorie internă, implementată ca un set de registre.

Operă dispozitiv de stocare activ (RAM) servește la stocarea programului executabil (sau a fragmentelor acestuia) și a datelor de prelucrat. În cele mai simple sisteme cu microprocesor, cantitatea de RAM este de zeci și sute de octeți, iar în computerele personale, serverele și stațiile de lucru moderne ajunge la sute de MB sau mai mult. Deoarece accesarea RAM prin magistrala de sistem necesită o perioadă semnificativă de timp, majoritatea microprocesoarelor moderne de înaltă performanță introduc în plus memorie intermediară de mare viteză (memorie cache) volum limitat (de la câțiva KB la sute de KB).

Memorie numai pentru citire (ROM) folosit pentru a stoca constante și programe standard (imuabile). ROM stochează de obicei programe pentru inițializarea inițială (pornirea) sistemelor, test și programe de diagnosticareși alte programe de service care nu se modifică în timpul funcționării sistemelor. Sistemele cu microprocesoare care controlează anumite obiecte utilizând programe fixe sau rar modificate folosesc, de obicei, ROM (ROM) pentru a le stoca. memorie ROM– Memorie Read-Only) sau ROM reprogramabilă (memorie EEPROM – Memorie de doar citire programabilă stersă electric sau memorie flash).

Inter dispozitive faciale (FD) servesc la conectarea la magistrală a altor dispozitive care sunt externe sistemului. IU-urile implementează anumite protocoale de comunicație paralelă sau serială. Dispozitivele externe pot fi o tastatură, un monitor, dispozitive de stocare externe (ESD) care utilizează dischete sau discuri magnetice rigide, discuri optice (CD-ROM), benzi magnetice și alte tipuri de medii de stocare, senzori și convertoare de informații (analog-digital sau digital-analogic), diverse actuatoare (indicatoare, imprimante, motoare electrice, relee și altele).

Pentru a implementa diferite moduri de operare, la sistem pot fi conectate dispozitive suplimentare - controlere de întrerupere, acces direct la memorie și altele care implementează funcțiile speciale de control necesare.

Această structură corespunde arhitecturii Von Neumann propusă de acest om de știință în anii 1940 pentru a implementa primele modele de calculatoare digitale.

УУ – dispozitiv de control

OS - dispozitiv de operare

RZU – dispozitiv de stocare a înregistrărilor

RAM - memorie cu acces aleatoriu

ROM – memorie doar pentru citire

IU – dispozitiv de interfață

Figura 1.7 – Structura tipică a unui sistem cu microprocesor

Autobuz de sistem conține câteva zeci (în sistemele complexe mai mult de 100) conductoare, care, în conformitate cu scopul lor funcțional, sunt împărțite în magistrale separate:

magistrala de adrese A, servește la transmiterea unei adrese care este generată de microprocesor și vă permite să selectați celula de memorie RAM necesară (ROM) sau DI necesară atunci când accesați un dispozitiv extern;

magistrala de dateD, este folosit pentru a prelua comenzile venite din RAM sau ROM către unitatea de control a microprocesorului și pentru a transfera date procesate (operanzi) între microprocesor și RAM sau dispozitiv (dispozitiv extern);

magistrala de control C, servește la transmiterea unei varietăți de semnale de control care determină modurile de funcționare ale memoriei (scriere sau citire), dispozitivelor de interfață (intrare sau ieșire de informații) și microprocesor (pornire, solicitări de dispozitive externe pentru service, informații despre modul curent lucru) și alte semnale.

Arhitectura microprocesorului

Conceptul de microprocesor

Apariția tehnologiei circuite integrate - noua etapăîn dezvoltarea tehnologiei informatice. Ca urmare a dezvoltării procesoarelor bazate pe cip, dimensiunea și forma computerelor digitale au scăzut semnificativ.

Microprocesorul (MP) este software dispozitiv controlat, care este destinat prelucrării informații digitaleși controlul procesului acestei prelucrări și este implementat sub forma unuia sau mai multor circuite integrate mari (LSI).

Conceptul de circuit integrat mare nu este în prezent definit clar. Anterior, se credea că această clasă ar trebui să includă microcircuite care conțin mai mult de 1000 de elemente pe un cip. Într-adevăr, primele microprocesoare se încadrează în acești parametri. De exemplu, secțiunea de procesor pe 4 biți a kit-ului cu microprocesor K584, produs la sfârșitul anilor 1970, conținea aproximativ 1.500 de elemente. Acum, când microprocesoarele conțin zeci de milioane de tranzistori și numărul acestora crește constant, prin LSI înțelegem un complex funcțional circuit integrat.

Gradul de integrare a circuitului (în GOST):

Circuit integrat cu integrare scăzută<10 транзисторов;

Circuit de integrare medie< 100 транзисторов;

Circuit integrat mare (LSI) > 100 de tranzistori (~1000 de tranzistori)

Un sistem cu microprocesor (MPS) este un produs complet funcțional format din unul sau mai multe dispozitive, a căror bază este un microprocesor.

Microprocesorul este caracterizat o cantitate mare parametri și proprietăți, deoarece este, pe de o parte, un dispozitiv de calcul complex funcțional, iar pe de altă parte - dispozitiv electronic, un produs al industriei electronice.

Tipuri de arhitecturi de microprocesoare

Ca mijloc de tehnologie de calcul, microprocesorul se caracterizează în primul rând prin intermediul acestuia arhitectură, adică un set de proprietăți software și hardware furnizate utilizatorului. Aceasta include sistemul de comandă, tipurile și formatele de date prelucrate, moduri de adresare, numărul și distribuția registrelor, principiile interacțiunii cu RAM și dispozitive externe(caracteristicile sistemului de întrerupere, acces direct la memorie etc.).

Pe baza arhitecturii lor, microprocesoarele sunt împărțite în mai multe tipuri (Fig. 3).

Orez. 3. Clasificarea microprocesoarelor

Microprocesoare universale

Microprocesoare universale concepute pentru a rezolva problemele de procesare digitală tipuri variate informații de la calculele de inginerie până la lucrul cu baze de date, fără restricții stricte privind timpul de finalizare a sarcinii. Această clasă de microprocesoare este cea mai cunoscută. Aceasta include următoarele: microprocesoare celebre, cum ar fi seria Pentium MP de la Intel și familia Athlon MP de la AMD.

Caracteristicile microprocesoarelor universale:

Capacitatea de biți: determinată de capacitatea maximă a datelor întregi procesate în 1 ciclu de ceas, adică, de fapt, capacitatea unității aritmetico-logice (ALU);

Tipuri și formate de date prelucrate;

Sistem de comandă, moduri de adresare a operanzilor;

Capacitatea RAM direct adresabilă: determinată de lățimea de biți a magistralei de adrese;

Frecvența ceasului extern. Pentru frecvența de sincronizare, de obicei este indicat maximul acesteia sens posibil, care garantează funcționalitatea circuitului. Pentru funcțional circuite complexe, care includ microprocesoare, uneori indică și minimul frecventa posibila sincronizare Reducerea frecvenței sub această limită poate duce la defectarea circuitului. În același timp, în acele aplicații MP în care nu este necesară o performanță ridicată, reducerea frecvenței de sincronizare este una dintre domeniile economisirii energiei. Într-un număr de microprocesoare moderne, când frecvența scade, acesta intră în „modul de repaus”, în care își menține starea. Frecvența de ceas din aceeași arhitectură vă permite să comparați performanța microprocesoarelor. Dar diferit solutii arhitecturale afectează performanța mult mai mult decât frecvența;

Performanța: determinată cu ajutorul unor teste speciale, iar setul de teste este selectat în așa fel încât să acopere, dacă este posibil, diverse caracteristici microarhitecturi de procesoare care afectează performanța.

Microprocesoarele universale sunt de obicei împărțite în microprocesoare CISC și RISC. Microprocesoare CISC (computer set de instrucțiuni completat) sistem complet echipe) au în componenţa lor întregul set clasic instrucțiuni cu moduri de adresare a operanzilor larg dezvoltate. Din această clasă aparțin, de exemplu, microprocesoarele de tip Pentium. În același timp, microprocesoarele RISC (reduced instruction set computing) utilizează, după cum reiese din definiție, un număr redus de comenzi și moduri de adresare. Aici, în primul rând, ar trebui să evidențiem microprocesoare precum Alpha 21x64 și Power PC. Numărul de instrucțiuni din setul de instrucțiuni este cel mai evident, dar astăzi nu este cea mai importantă diferență în aceste direcții de dezvoltare a microprocesoarelor universale. Vom lua în considerare și alte diferențe pe măsură ce studiem caracteristicile arhitecturii lor.

O arhitectură internă simplificată a unui microprocesor tipic de 8 biți este prezentată în Figura 3. Structura unui microprocesor poate fi împărțită în trei părți principale:

1) Registrele pentru stocarea temporară a comenzilor, datelor și adreselor;

2) Unitate logică aritmetică (ALU), care implementează operații aritmetice și logice;

3) Circuit de control și sincronizare- asigură preluarea comenzilor, organizează funcționarea ALU, oferă acces la toate registrele microprocesorului, primește și generează semnale de control extern.

Figura 3 - Arhitectura internă simplificată a unui microprocesor pe 8 biți

După cum se poate vedea din diagramă, procesorul se bazează pe registre, care sunt împărțite în registre speciale (care au un scop specific) și registre de uz general.

Contor de programe (PC)- un registru care conține adresa următorului octet de comandă. Procesorul trebuie să știe ce instrucțiune va fi executată în continuare.

Baterie– registru utilizat în marea majoritate a comenzilor de procesare logică și aritmetică; este atât sursa unuia dintre octeții de date pe care operațiunea ALU îi cere, cât și locul unde este plasat rezultatul operației ALU.

Registrul caracteristicilor (sau registrul steagului) conține informații despre starea internă a microprocesorului, în special despre rezultatul ultimei operațiuni ALU. Registrul de steaguri nu este un registru în sensul obișnuit, ci este pur și simplu un set de zăvoare flip-flop (un steag este ridicat sau coborât. De obicei există steaguri zero, overflow, negative și carry.

Indicator de stivă (SP)- monitorizează poziția stivei, adică conține adresa ultimei celule utilizate. Grămadă– o metodă de organizare a stocării datelor.

Registrul de comenzi conține octetul de comandă curent, care este decodat de decodorul de comandă.

Liniile de magistrală externe sunt izolate de liniile de magistrală internă folosind buffere, iar elementele interne principale sunt conectate printr-o magistrală de date internă de mare viteză.

Pentru a îmbunătăți performanța unui sistem multiprocesor, funcțiile unității centrale de procesare pot fi distribuite între mai multe procesoare. Pentru a ajuta unitatea centrală de procesare, oamenii intră adesea în computer coprocesoare orientate spre îndeplinirea eficientă a oricăror funcții specifice. Răspândit matematică și grafică, coprocesoare I/O, scutind procesorul central de operatii simple dar numeroase de interactiune cu dispozitive externe.

În stadiul actual, direcția principală de creștere a productivității este dezvoltarea procesoare multi-core , adică combinarea a două sau mai multe procesoare într-un singur pachet pentru a efectua mai multe operații în paralel (simultan).

Companiile lider în dezvoltarea și fabricarea procesoarelor sunt Intel și AMD.

18. Perspective de dezvoltare a sistemelor cu microprocesoare.

Microprocesor - dispozitiv central(sau complex de dispozitive) calculator (sau sistem de calcul) care efectuează aritmetica și operatii logice, specificate de program transformă informațiile, controlează procesul de calcul și coordonează funcționarea dispozitivelor sistemului (stocare, sortare, intrare-ieșire, pregătire a datelor etc.).

De ultimă oră Dezvoltarea tehnologiei microprocesoarelor a atins un asemenea nivel încât în ​​5 ani are loc o schimbare de două sau trei generații de microprocesoare. Potrivit analiștilor, până în 2012 numărul de tranzistori dintr-un microprocesor va ajunge la 1 miliard, frecvența ceasului va crește la 10 GHz, iar performanța va ajunge la 100 de miliarde de operațiuni.

Prin urmare, atunci când alegeți o platformă hardware și software, este necesar să se țină cont de tendințele de dezvoltare care permit reducerea la minimum a costurilor de actualizare și suport pentru software-ul actual.

Arhitectura microprocesoarelor moderne de la diferite companii producătoare are multe în comun. În generațiile anterioare de microprocesoare, cu o cantitate limitată de resurse hardware, fiecare dezvoltator de microprocesoare a ales o serie de tehnici arhitecturale și structurale pentru a crește performanța, datorită dezvoltării predominante a cărora acest microprocesor ar trebui să fie superior altora. ÎN conditii moderne număr mare tranzistorii de pe un cip fac posibilă aplicarea tuturor tehnicilor cunoscute pentru creșterea performanței într-un singur microprocesor, sub rezerva compatibilității lor.

Luarea în considerare a unor familii specifice de microprocesoare diferiți producători confirmă tendinte generale dezvoltarea lor: în creştere frecvența ceasului, creșterea volumului și lățime de bandă subsisteme de memorie, crescând numărul de actuatoare care funcționează în paralel.

Adnotare: Scopul prelegerii: cunoașterea arhitecturii microprocesoarelor, trăsături distinctive microprocesoare de diferite tipuri de arhitectură, etapele de dezvoltare ale arhitecturii microprocesoarelor universale, precum și principalele caracteristici ale arhitecturii IA-32.

Concepte de bază și caracteristici ale arhitecturii microprocesorului

Microprocesor(MP) este un dispozitiv controlat de software care este proiectat să proceseze informații digitale si controlul procesului acestei prelucrari si se realizeaza sub forma unuia sau mai multor mari circuite integrate(BIS).

Concept circuit integrat mare momentan nu este clar definit. Anterior, se credea că această clasă ar trebui să includă microcircuite care conțin mai mult de 1000 de elemente pe un cip. Într-adevăr, primele microprocesoare se încadrează în acești parametri. De exemplu, secțiunea de procesor pe 4 biți a kit-ului cu microprocesor K584, produs la sfârșitul anilor 1970, conținea aproximativ 1.500 de elemente. Acum, când microprocesoarele conțin zeci de milioane de tranzistori și numărul acestora crește constant, prin LSI înțelegem un complex funcțional circuit integrat.

Sistem cu microprocesor(MPS) este un produs complet funcțional format din unul sau mai multe dispozitive, a căror bază este un microprocesor.

Un microprocesor se caracterizează printr-un număr mare de parametri și proprietăți, deoarece este, pe de o parte, un dispozitiv de calcul complex funcțional, iar pe de altă parte, un dispozitiv electronic, un produs al industriei electronice. Ca mijloc al tehnologiei informatice, se caracterizează în primul rând prin sa arhitectură, adică un set de proprietăți software și hardware furnizate utilizatorului. Aceasta include sistemul de instrucțiuni, tipurile și formatele de date prelucrate, moduri de adresare, numărul și distribuția registrelor, principiile de interacțiune cu RAM și dispozitivele externe (caracteristicile sistemului de întrerupere, acces direct la memorie etc.). După arhitectura lor, microprocesoarele sunt împărțite în mai multe tipuri (Fig. 1.1).

Microprocesoare universale sunt concepute pentru a rezolva problemele de prelucrare digitală a diferitelor tipuri de informații, de la calcule inginerești până la lucrul cu baze de date, fără restricții stricte privind timpul de finalizare a sarcinii. Această clasă de microprocesoare este cea mai cunoscută. Include microprocesoare cunoscute precum seria Pentium MP de la Intel și familia Athlon MP de la AMD.

Orez. 1.1.

Caracteristicile microprocesoarelor universale:

• adâncimea de biți: determinată de capacitatea maximă de biți a datelor întregi procesate într-un ciclu de ceas, adică, de fapt, capacitatea de biți unitate logică aritmetică(ALU);
• tipuri și formate de date prelucrate;
• sistem de comandă, moduri de adresare a operanzilor;
• capacitatea RAM direct adresabilă: determinată de lățimea de biți a magistralei de adrese;
• frecvența ceasului extern. Pentru frecvența de sincronizare este de obicei indicată valoarea maximă posibilă a acesteia, la care este garantată funcționarea circuitului. Pentru circuitele complexe din punct de vedere funcțional, care includ microprocesoare, uneori este indicată și frecvența de sincronizare minimă posibilă. Reducerea frecvenței sub această limită poate duce la defectarea circuitului. În același timp, în acele aplicații MP în care nu este necesară o performanță ridicată, reducerea frecvenței de sincronizare este una dintre domeniile economisirii energiei. Într-un număr de microprocesoare moderne, pe măsură ce frecvența scade, se transformă în< спящий режим >, în care își păstrează starea. Frecvența de ceas din aceeași arhitectură vă permite să comparați performanța microprocesoarelor. Dar deciziile arhitecturale diferite afectează performanța mult mai mult decât frecvența;
• performanță: determinată cu ajutorul unor teste speciale, iar setul de teste este selectat în așa fel încât să acopere, dacă este posibil, diverse caracteristici ale microarhitecturii procesorului care afectează performanța.

Microprocesoarele universale sunt de obicei împărțite în CISC- Și Microprocesoare RISC. Microprocesoare CISC(Completed Instruction Set Computing - calcule cu un sistem de instrucțiuni complet) încorporează întregul set clasic de instrucțiuni cu moduri de adresare a operanzilor dezvoltate pe scară largă. Din această clasă aparțin, de exemplu, microprocesoarele de tip Pentium. În același timp Microprocesoare RISC(calcularea seturilor de instrucțiuni reduse - calcule cu un sistem de instrucțiuni redus) utilizează, după cum reiese din definiție, un număr redus de comenzi și moduri de adresare. Aici, în primul rând, ar trebui să evidențiem microprocesoare precum Alpha 21x64, Power PC. Numărul de instrucțiuni din setul de instrucțiuni este cel mai evident, dar astăzi nu este cea mai importantă diferență în aceste direcții de dezvoltare a microprocesoarelor universale. Vom lua în considerare și alte diferențe pe măsură ce studiem caracteristicile arhitecturii lor.

Microcontrolere cu un singur cip(OMK sau pur și simplu MK) sunt destinate utilizării în sistemele de automatizare industriale și casnice. Sunt circuite integrate mari care includ toate dispozitivele necesare implementării unui sistem de control digital configurat minim: un procesor (de obicei întreg), memorie de comenzi, memorie de date, generator de ceas, dispozitive programabile pentru comunicarea cu Mediul extern ( controler de întrerupere, temporizatoare-contoare, diverse porturi de intrare/ieșire), uneori convertoare analog-digital și digital-analogic etc. În unele surse, această clasă de microprocesoare este numită microcalculatoare cu un singur cip (SMC).

În prezent, două treimi din toate LSI-urile cu microprocesor produse în lume sunt MP din această clasă și aproape două treimi dintre ele au o capacitate de biți care nu depășește 16 biți. Pentru clasa single-chip microcontrolereÎn primul rând, acestea includ microprocesoare din seria MCS-51 de la Intel și microprocesoare similare de la alți producători, a căror arhitectură a devenit un standard de facto.

Caracteristici distinctive ale arhitecturii microcontrolerelor cu un singur cip:

• fizice şi separare logică memoria de instrucțiuni și memoria de date (arhitectura Harvard), în timp ce în arhitectura Neumann clasică, programele și datele sunt partajate dispozitiv de stocareși au același mecanism de acces;
• sistem de comandă simplificat și orientat către sarcini: în MK, de regulă, nu există mijloace de procesare a datelor în virgulă mobilă, dar, în același timp, sistemul de comandă include comenzi axate pe munca eficienta cu senzori și actuatoare, de exemplu, comenzi pentru procesarea informațiilor de biți;
• cele mai simple moduri de adresare a operanzilor.

Principalele caracteristici ale microcontrolerelor(de exemplu, valorile numerice sunt prezentate pentru MK-51):

1. Dimensiunea biților (8 biți).
2. Capacitatea memoriei interne de comandă și a memoriei de date, posibilități și limite de extindere a acestora:
   • memorie internă de comandă - 4 KB (în medie, o comandă are 2 octeți, deci un program cu o lungime de aproximativ 2000 de comenzi poate fi stocat în memoria internă); extensibil prin conectarea memoriei externe de până la 64 KB;
   • memorie de date pe cip 128 de octeți (poate fi conectată memorie externa capacitate totală de până la 64 KB).
3. Frecvența ceasului:
   • frecventa externa 12 MHz;
   • frecvența ciclului mașinii 1 MHz.
4. Posibilități de interacțiune cu dispozitive externe: cantitate și scop Porturi I/O, caracteristicile sistemului de întrerupere, suport software pentru interacțiunea cu dispozitive externe.

Disponibilitatea și caracteristicile încorporate convertoare analog-digitale (ADC) și convertoare digital-analogic(DAC) pentru a simplifica coordonarea cu senzorii și actuatorii sistemului de control.

Microprocesoare partiționate(alte denumiri: microprogramabile și biți-modulare) sunt microprocesoare concepute pentru construirea de procesoare specializate. Sunt secțiuni de microprocesor de capacitate relativ mică (de la 2 la 16) cu acces utilizator la nivelul de control al microprogramelor și mijloace pentru combinarea mai multor secțiuni.

Această organizare vă permite să proiectați un procesor cu capacitatea necesară și cu un sistem de instrucțiuni specializat. Datorită capacității reduse de biți, secțiunile de microprocesor pot fi construite folosind tehnologii de mare viteză. Combinația tuturor acestor factori face posibilă crearea unui procesor cel mai bun mod pro-orientat această clasă algoritmi atât în ​​ceea ce privește sistemele de comandă și modurile de adresare, cât și în formatele de date.

Unul dintre primele seturi de microprocesoare partiționate au fost MP LSI din familia Intel 3000. În țara noastră, acestea au fost produse ca parte a seriei K589 și 585. Elemente de prelucrare Această serie a fost un microprocesor pe doi biți. Cel mai comun set de microprocesoare partiționate este Am2900, care se bazează pe secțiuni pe 4 biți. În țara noastră, un analog al acestui kit a fost produs ca parte a seriei K1804. Setul a inclus următorul BIS:

• ALU secțional de biți;
• bloc de transfer accelerat;
• ALU secțional de biți cu suport hardware pentru multiplicare;
• tipul de circuite de control al microprogramelor;
• controler de stare și schimbare;
• controler de întrerupere prioritară.

Principalul dezavantaj al sistemelor cu microprocesoare bazate pe LSI-uri cu microprocesoare partiționate este complexitatea proiectării, depanării și programării sistemelor bazate pe acestea. Utilizarea unui sistem de comandă specializat a dus la incompatibilitatea software-ului dezvoltat pentru diferite microprocesoare. Capacitatea de a crea un procesor specializat care este optim în multe privințe a necesitat munca dezvoltatorilor calificați pe o perioadă lungă de timp. Cu toate acestea, dezvoltarea rapidă a tehnologiilor electronice a condus la faptul că, în timpul proiectării unui procesor specializat, a fost dezvoltat un microprocesor universal, ale cărui capacități au acoperit câștigul ipotetic din proiectarea unui dispozitiv specializat. Acest lucru a condus la faptul că în prezent această clasă de microprocesoare LSI-uri practic nu este utilizată.

Procesoare de semnal digital, sau digital procesoare de semnal , sunt o clasă de microprocesoare care se dezvoltă rapid, concepute pentru a rezolva problemele digitale. procesare a semnalului- prelucrare semnale sonore, imagini, recunoaștere a modelelor etc. Acestea includ multe caracteristici ale microcontrolerelor cu un singur cip: arhitectură Harvard, memorie de comandă și date încorporată, capabilități avansate pentru lucrul cu dispozitive externe. În același timp, ele conțin caracteristici ale MP-urilor universale, în special cu arhitectura RISC: organizarea în conductă a muncii, software și hardware pentru efectuarea operațiunilor cu punctul de plutire,suport hardware pentru calcule complexe specializate, în special înmulțire.

Ca produs electronic Microprocesorul este caracterizat de o serie de parametri, dintre care cei mai importanți sunt următorii:

1. Cerințe de sincronizare: frecventa maxima, stabilitate.
2. Numărul și evaluările surselor de alimentare, cerințele pentru stabilitatea acestora. În prezent, există o tendință de reducere a tensiunii de alimentare, ceea ce reduce disiparea căldurii a circuitului și duce la o creștere a frecvenței de funcționare a acestuia. Dacă primele microprocesoare au funcționat la o tensiune de alimentare de +-15V, acum circuite separate utilizați surse mai mici de 1 V.
3. Disiparea puterii- aceasta este pierderea de putere în treapta de ieșire a circuitului, care se transformă în căldură și încălzește tranzistoarele de ieșire. Cu alte cuvinte, caracterizează rata de eliberare a căldurii a LSI, care determină în mare măsură cerințele pentru proiectare sistem cu microprocesor. Această caracteristică este deosebit de importantă pentru MPS încorporat.
4. Niveluri de semnal de zero logic și unul logic, care sunt asociate cu evaluările surselor de alimentare.
5. Tip de carcasă - vă permite să evaluați adecvarea circuitului pentru funcționare în anumite condiții, precum și posibilitatea de a utiliza un nou LSI ca înlocuitor pentru cel existent pe placă.
6. Temperatura mediu inconjurator, la care circuitul poate funcționa. Există două intervale aici:
   • comercial (0 0 C ... +70 0 C);
   • extins (-40 0 C ... +85 0 C).
7. Imunitate la zgomot- determină capacitatea circuitului de a-și îndeplini funcțiile în prezența interferențelor. Imunitatea la zgomot este evaluată prin intensitatea interferenței la care întreruperea funcțiilor dispozitivului nu depășește încă limitele admise. Cum interferență mai puternică, la care dispozitivul rămâne operațional, cu atât este mai mare imunitatea la zgomot.
8. Capacitate de incarcare, sau factorul de ramificare a ieșirii, este determinat de numărul de circuite din aceeași serie, ale căror intrări pot fi conectate la ieșirea unui anumit circuit fără a perturba funcționarea acestuia. Cu cât capacitatea de încărcare este mai mare, cu atât este mai largă posibilități logice circuite și cu atât mai puține astfel de microcircuite sunt necesare pentru a construi un dispozitiv de calcul complex. Cu toate acestea, pe măsură ce acest coeficient crește, imunitatea la zgomot și performanța se deteriorează.
9. Fiabilitate- aceasta este capacitatea unui circuit de a-și menține nivelul de calitate a performanței atunci când conditiile stabilite pentru o anumită perioadă de timp. Caracterizat de obicei Rata de eșec(ora-1) sau timpul mediu dintre defecțiuni (ora). În prezent, acest parametru pentru circuitele integrate mari nu este de obicei specificat de producător. Fiabilitatea MP LSI poate fi judecată prin indicatori indirecți, de exemplu, după fiabilitatea produsului în ansamblu, citată de dezvoltatorii de tehnologie informatică.
10. Caracteristicile procesului. Indicatorul principal aici este rezoluția procesului. În prezent, este de 32 nm, adică aproximativ 30 de mii de linii pe 1 mm. Un proces tehnologic mai avansat face posibilă crearea unui microprocesor cu o funcționalitate mai mare.

Orez. 1.2.

Costurile de fabricație a dispozitivelor folosind LSI-uri cu microprocesor sunt prezentate în Fig. 1.2. Aici:

1. costurile de fabricație a LSI (cu cât este mai mare gradul de integrare a elementelor pe cip, cu atât este mai scumpă producerea circuitului);
2. costuri de asamblare și instalare sistem cu microprocesor(cu o creștere a funcționalității MP, vor fi necesare mai puține circuite pentru a crea MPS);
3. cost total sistem cu microprocesor, care constă din costuri (1) și (2). Ea are unele valoare optimă Pentru acest nivel dezvoltarea tehnologiei;
4. trecerea la o nouă tehnologie (un număr diferit de elemente de pe cip va fi optim, iar costul total al produsului este redus).

În 1965, Gordon Moore a formulat ipoteza cunoscută acum ca<закон Мура>, conform căruia la fiecare 1,5-2 ani numărul de tranzistori pe unul circuit integrat se va dubla. Acest lucru este asigurat de îmbunătățirea continuă procese tehnologice producerea de microcipuri.

Cea mai avansată companie din punct de vedere tehnologic, Intel, distinge șase etape din ciclul de viață al tehnologiilor semiconductoare create și utilizate în corporație.

Cea mai timpurie etapă are loc în afara Intel - în laboratoare universitare și independente centre de cercetare, în cazul în care căutarea de noi principii fiziceși metode care pot deveni baza rezervei științifice și tehnologice pentru anii următori. Corporația finanțează această cercetare.

În a doua etapă, cercetătorii Intel selectează cel mai mult direcții promițătoare dezvoltarea de noi tehnologii. În acest caz, de obicei sunt luate în considerare 2-3 opțiuni de soluție.

Sarcina principală a celei de-a treia etape este dezvoltarea completă brută tehnologie nouăși demonstrând fezabilitatea acestuia.

După aceasta, începe a patra etapă, al cărei scop principal este asigurarea realizării valorile stabilite indicatori tehnici și economici cheie precum randamentul produsului, fiabilitatea, costul și alții. Finalizarea etapei este confirmată de lansarea primului lot industrial de produse noi.

A cincea etapă este dezvoltarea industrială a noii tehnologii. Această problemă nu este mai puțin complexă decât dezvoltarea tehnologiei în sine, deoarece este extrem de dificil să reproduci cu acuratețe în condiții reale de producție ceea ce s-a obținut în laborator. De obicei, aici apar întârzierile cu momentul lansării noilor produse, cu realizarea volumelor de aprovizionare planificate și a costurilor de producție.

Ultima, a șasea etapă ciclu de viață tehnologie (înainte de a renunța la utilizare) - maturitate. Tehnologia matura, suferind anumite imbunatatiri in vederea cresterii productivitatii echipamentelor si reducerii costurilor de productie, asigura principalele volume de productie. Pe măsură ce sunt introduse tehnologii noi, mai avansate<старые>instalațiile de producție sunt în curs de lichidare.

Dar nu imediat: mai întâi sunt transferați la producția de microcircuite cu viteză mai mică sau cu mai puțini tranzistori, de exemplu, LSI-uri periferice.