ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ ФИРМЫ INTEL ПО РАЗРАБОТКЕ МПС
Кроме разработок в области создания центральных процессоров фирма Intel ведет большую работу по созданию процессоров, ориентированных на решение специализированных задач и ряда задач, требующих реального времени, что предъявляет дополнительные требования к аппаратным средствам. К таким разработкам можно отнести МП семейства х86 типа i960, i860, i750.
Архитектура х86 обеспечивает широкий выбор конфигураций ЦП различной вычислительной мощности и технических характеристик по емкости ОП, разрядности шин адреса и данных.
Кратко рассмотрим некоторые разработки фирмы.
МП i860 предназначен для сложных научных и инженерных приложений, требующих вычислительной мощности суперкомпьютера и трехмерной графики и применяется в параллельных системах.
МП i860XR имеет:
* внутренние кэш-память команд емкостью 4 Кбайта и данных 8 Кбайт, причем кэш-память данных для целочисленной арифметики поддерживает 32-разрядный канал обмена, а для арифметики с ПЗ - 128-разрядный. кэш-память команд поддерживает двухкомандный режим исполнения по независимым каналам (два потока команд);
* высокопроизводительную 64/32-разрядную шину данных;
* целочисленное ядро RISC-архитектуры, позволяющее выполнять все целочисленные операции за один такт;
* 64-разрядное АЛУ с ПЗ, состоящее из сумматора и блока умножения, которые в конвейерном режиме работают параллельно и формируют результат за один такт;
* устройство управления шиной поддерживает отложенную сквозную запись и трехступенчатый конвейер считывания (пакетные циклы).
МП i860XP имеет производительность в два раза выше за счет повышения тактовой частоты работы, более быстродействующей шины, большей емкости кэш-памяти на кристалле и наличию подсистемы кэш-памяти второго уровня (внешней кэш-памяти).
Поэтому данные МП в основном применяются для построения мультипроцессорных систем с высоким уровнем распараллеливания.
Кроме того, на кристалле размещаются средства поддержки трехмерной графики.
Области применения:
- моделирование с визуализацией;
- распознавание речи;
- в системах цифровой обработки сигналов для обработки растровых изображений, распознавания образов, в системах сонаров и радаров в военном производстве;
- анимация и трехмерная графика.
МП i750 предназначен для обработки видеоинформации с речевым сопровождением, полноценной передачей цветов, анимацией и программируемым сжатием информации.
Основной проблемой построения устройств для обработки видеоинформации являются емкость ОЗУ изображений и скорость передачи данных по шине, т.к. ОЗУ изображений входит в адресное пространство ЭВМ. Например, один кадр изображения требует 750 Кбайт памяти, а смена кадров (изображений) должна выполняться со скоростью около 30 кадров в секунду. Следовательно, для хранения изображений, формируемых за 1 сек необходима память емкостью 22,1 Мбайта, а из-за ограничений по пропускной способности каналов в обычном режиме на отображение одного кадра потребуется 5 сек (при 150 Кб/сек).
Отсюда возникает проблема разработки аппаратных и программных средств с возможностью сжатия и развертки цифровых изображений в реальном времени.
Видеопроцессор i750 состоит из двух СБИС для обработки и отображения видеоинформации, а при наличии дополнительных БИС памяти и пиксельного процессора 82750РВ для сжатия и развертки видеоданных можно решить данную проблему.
Дисплейный процессор 82750DB считывает двоичные карты из видеопамяти и с помощью таблицы управления цветом и трех ЦАП, находящихся на кристалле, выполняет управление отображением кадров.
В качестве программной поддержки видеорежима используется программное обеспечение двух видов: микропрограммы, реализующие алгоритмы сжатия и восстановления изображений, которая управляет аппаратными средствами видеопроцессора i750 и системное программное обеспечение, которое управляет потоками визуальных и звуковых данных и синхронизирует их для выдачи.
Кроме того, фирма поставляет дополнительные платы на базе МкПр i750 для получения анимированных и неподвижных изображений и платы регистрации Action Media 750 для преобразования в цифровую форму аналоговых звуковых и видеосигналов, их сжатия, восстановления и отображения, например, где требуется регистрация видеоинформации: видеопочта и т.д.
МкПр i960 применяются для встроенных систем управления и применения в промышленности. Данное семейство использует лучшие архитектурные решения с применением новых разработок RISC-процессоров и поддерживает широкий спектр встраиваемых изделий по различным технологиям. Данный тип микроконтроллеров имеет:
- универсальную систему команд;
- многочисленные режимы адресации и гибкость программирования;
- высокое быстродействие (реальное время для встраиваемых систем управления).
Высокое быстродействие достигается за счет применения:
- RISC-технологии и большого количества внутренних регистров (в среднем 16 локальных и 16 глобальных);
- для некоторых МкПр ОП и кэш-память выполнены на кристалле;
- трехадресных команд;
- конвейерной обработки команд;
- наличия многопортовых памятей для операндов;
- собственного сопроцессора с ПЗ на кристалле;
- суперскалярного метода выполнения программ и другие методы.
Фирма выпускает более 10 типов МкПр данного семейства, имеющих производительность от 15-20 до сотни млн. собственных операций в сек.
В основном МкПр i960 применяется в системах управления авиационной электроники и в системах, требующих работы в реальном времени.
ИЗДЕЛИЯ ВСТРОЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ (МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ)
Встраиваемые управляющие процессоры и контроллеры предназначены для программирования и решения специализированных задач (проблемно-ориентированные микропроцессоры (микроконтроллеры (МК))). Например, устройства для автоматизации учережденческой деятельности: ксероксы, лазерные принтеры, модемы, аппараты факсимильной связи), бытовые электронные приборы (видеомагнитофоны, микроволновые печи, кондиционеры, телевизоры), а также в системах авиационной и автомобильной электроники, для автоматизации производства (промышленные роботы) и т.д. Все микроконтроллеры по назначению можно разделить на две группы:
- управления событиями (объектами) в реальном времени;
- управления данными для сбора и обработки данных.
К каждому типу МК предъявляются свои требования по различным характеристикам: точности обрабатываемых данных (разрядности), быстродействию, емкости памяти программ и данных, количеству и типам портов ввода-вывода, типам периферийных БИС в составе системы и другие. Фирма ведет разработку и производство пяти базовых семейств встраиваемых контроллеров:
- 8-разрядные МК первого поколения (семейство MCS-48);
- современные 8-разрядные МК (семейство MCS-51);
- современные 16-раз-ные МК (семейство MCS-96) реального времени;
- современные 16-разрядные МП (80С186);
- 32-разрядные МП (семейства i960, i376).
В каждое семейство входит большое число модификаций МК и МП, отличающиеся составом технических средств на кристалле или плате контроллера, техническими характеристиками и стоимостью.
Большинство МК обеспечивает работу в реальном времени в конкретной области применения для поддержки программ с малыми объемами данных, другие требуют размещения на кристалле или плате дополнительных ОЗУ данных, ПЗУ программ и средств ввода-вывода.