2,208 matches
-
a resurselor la un procesor de uz general și la unul pentru calcule grafice Reducerea consumului de energie Consumul de energie și mai ales evacuarea căldurii dezvoltate reprezintă un factor de limitare a creșterii vitezei de prelucrare a datelor a procesoarelor actuale. Limita de 100-150W putere disipată per procesor (fig. 2.20Ă nu se poate depăși dacă se dorește păstrarea mecanismelor de răcire standard. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 42 Figura 2
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
și la unul pentru calcule grafice Reducerea consumului de energie Consumul de energie și mai ales evacuarea căldurii dezvoltate reprezintă un factor de limitare a creșterii vitezei de prelucrare a datelor a procesoarelor actuale. Limita de 100-150W putere disipată per procesor (fig. 2.20Ă nu se poate depăși dacă se dorește păstrarea mecanismelor de răcire standard. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 42 Figura 2.20 Evoluția consumului și a frecvenței de tact
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
2.20Ă nu se poate depăși dacă se dorește păstrarea mecanismelor de răcire standard. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 42 Figura 2.20 Evoluția consumului și a frecvenței de tact la procesoarele Intel Pentru exemplificarea tehnicilor de reducere a consumului de energie vom utiliza familia de microcontrolere Texas Instruments MSP430, special proiectată pentru aplicații de consum foarte redus. Aceste microcontrolere utilizează diferite moduri de operare, de consum din ce în ce mai redus, după cum se poate
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
de date cât mai rapide; Minimizarea consumului modulelor periferice individuale. Figura 2.21 Modurile de consum redus ale microcontrolerelor MSP430X2XXX Modurile de consum redus LPM0 ... LPM4 se configurează cu ajutorul biților CPUOFF, OSCOFF, SCG0, și SCG1 din registrul de stare al procesorului. Avantajul de a avea acești biți în registrul de stare este că modul de lucru actual este salvat automat în stivă la apariția unei întreruperi și intrarea în rutina de deservire a întreruperii. În jargonul programatorilor care lucrează cu moduri
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
termenul de „sleeping” - adormire pentru starea de Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 43 consum redus a microcontrolerului, ca și cel de „trezire” wake up - pentru revenirea în modul activ. Modul activ: procesorul, toate generatoarele de tact și modulele periferice activate funcționează. Consumul este de ordinul 300μA. După reset, microcontrolerul MSP430 pornește în modul activ. Orice întrerupere comută automat dispozitivul în acest mod. Consumul poate fi redus prin reducerea tensiunii de alimentare (valoare
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Consumul poate fi redus prin reducerea tensiunii de alimentare (valoare minimă 1.8VĂ și a frecvenței de lucru a oscilatorului DCO (uzual se limitează la circa 1MHză; cu aceste valori limită, consumul în modul activ ajunge chiar la 200μA. LPM0: procesorul și generatorul de tact MCLK sunt dezactivate, dar celelalte oscilatoare SMCLK și ACLK rămân active. Acest mod se utilizează când procesorul nu este necesar dar anumite periferice ce necesită semnal de tact rapid (SMCLK, DCOĂ trebuie să funcționeze. Consumul acestui
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
uzual se limitează la circa 1MHză; cu aceste valori limită, consumul în modul activ ajunge chiar la 200μA. LPM0: procesorul și generatorul de tact MCLK sunt dezactivate, dar celelalte oscilatoare SMCLK și ACLK rămân active. Acest mod se utilizează când procesorul nu este necesar dar anumite periferice ce necesită semnal de tact rapid (SMCLK, DCOĂ trebuie să funcționeze. Consumul acestui mod e de circa 85μA. LPM3: procesorul și generatoarele de tact MCLK, SMCLK, și DCO sunt dezactivate, doar oscilatorul ACLK cu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
dezactivate, dar celelalte oscilatoare SMCLK și ACLK rămân active. Acest mod se utilizează când procesorul nu este necesar dar anumite periferice ce necesită semnal de tact rapid (SMCLK, DCOĂ trebuie să funcționeze. Consumul acestui mod e de circa 85μA. LPM3: procesorul și generatoarele de tact MCLK, SMCLK, și DCO sunt dezactivate, doar oscilatorul ACLK cu cristal de cuarț de 32768Hz și perifericele bazate pe acest semnal de tact rămân active. Acesta este modul de consum redus standard recomandat de Texas Instruments
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
trezească singur la intervale regulate. Consumul acestui mod este de circa 1μA dar poate fi redus la 500nA dacă se utilizează oscilatorul RC integrat VLO (doar la microcontrolerele mai noi și doar dacă nu este necesar un tact precisă. LPM4: procesorul și toate generatoarele de tact sunt dezactivate, microcontrolerul poate fi trezit din această stare doar de către un semnal extern, reset sau întrerupere nemascabilă. Modul acesta se mai numește „RAM retention” pentru că păstrează conținutul memoriei și al registrelor de lucru. Consumul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Package-on-Package (PoPĂ permite creșterea densității de echipare a unui modul electronic prin plasarea unei capsule, de obicei Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 44 de memorie, peste o altă capsulă, de obicei procesor (fig. XXXĂ. Cele două capsule sunt de tip BGA (Ball Grid Arrayă și pot proveni de la producători diferiți. Conectarea la placa de cablaj imprimat se face prin bilele capsulei inferioare, iar avantajul major al acestei soluții este volumul redus ocupat
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
alt avantaj este simplificarea plăcii de cablaj imprimat pe care se plasează ansamblul, pentru că acesta asigură deja conexiunile electrice între cele două capsule. Figura 2.22 Tehnologia Package on Package Tehnologia PoP este foarte folosită în dispozitivele mobile actuale, toate procesoarele telefoanelor și tabletelor Apple fiind structuri Package on Package. 2.3. Arhitecturi reprezentative de procesoare moderne Arhitectura Intel x86 Această arhitectură oferă performanțele cele mai bune la nivel desktop și este utilizată pe scară largă în literatura de specialitate pentru
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
asigură deja conexiunile electrice între cele două capsule. Figura 2.22 Tehnologia Package on Package Tehnologia PoP este foarte folosită în dispozitivele mobile actuale, toate procesoarele telefoanelor și tabletelor Apple fiind structuri Package on Package. 2.3. Arhitecturi reprezentative de procesoare moderne Arhitectura Intel x86 Această arhitectură oferă performanțele cele mai bune la nivel desktop și este utilizată pe scară largă în literatura de specialitate pentru exemplificarea structurii sistemelor de calcul și a metodelor de creștere a performanțelor acestora. De asemenea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
performanțele cele mai bune la nivel desktop și este utilizată pe scară largă în literatura de specialitate pentru exemplificarea structurii sistemelor de calcul și a metodelor de creștere a performanțelor acestora. De asemenea, pe parcursul acestei lucrări se fac referiri la procesoarele acestei familii pentru exemplificarea anumitor concepte. Din aceste motive, nu voi face o descriere amănunțită a acestei arhitecturi, de tip CISC la origini, dar hibridă CISC RISC astăzi prin integrarea tuturor tehnicilor și mecanismelor RISC de creștere a vitezei de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
a acestei arhitecturi, de tip CISC la origini, dar hibridă CISC RISC astăzi prin integrarea tuturor tehnicilor și mecanismelor RISC de creștere a vitezei de execuție a programelor. Punctul de plecare al familiei, care a asigurat succesul arhitecturii, a fost procesorul Intel 8080 lansat în 1974. Arhitectura sa, prezentată în figura 2.23, este extrem de simplă, tip acumulator, și putea lucra cu date pe 8 biți și adrese pe 16 biți, Toate procesoarele Intel apărute ulterior au asigurat compatibilitate înapoi cu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
familiei, care a asigurat succesul arhitecturii, a fost procesorul Intel 8080 lansat în 1974. Arhitectura sa, prezentată în figura 2.23, este extrem de simplă, tip acumulator, și putea lucra cu date pe 8 biți și adrese pe 16 biți, Toate procesoarele Intel apărute ulterior au asigurat compatibilitate înapoi cu vechile procesoare pentru a putea rula tot softul deja dezvoltat pentru această familie de procesoare. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 45 Figura 2
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
8080 lansat în 1974. Arhitectura sa, prezentată în figura 2.23, este extrem de simplă, tip acumulator, și putea lucra cu date pe 8 biți și adrese pe 16 biți, Toate procesoarele Intel apărute ulterior au asigurat compatibilitate înapoi cu vechile procesoare pentru a putea rula tot softul deja dezvoltat pentru această familie de procesoare. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 45 Figura 2.23 Arhitectura internă a procesorului Intel 8080 Există la momentul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
simplă, tip acumulator, și putea lucra cu date pe 8 biți și adrese pe 16 biți, Toate procesoarele Intel apărute ulterior au asigurat compatibilitate înapoi cu vechile procesoare pentru a putea rula tot softul deja dezvoltat pentru această familie de procesoare. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 45 Figura 2.23 Arhitectura internă a procesorului Intel 8080 Există la momentul de față un număr foarte mare de procesoare compatibile x86 în oferta multor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
asigurat compatibilitate înapoi cu vechile procesoare pentru a putea rula tot softul deja dezvoltat pentru această familie de procesoare. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 45 Figura 2.23 Arhitectura internă a procesorului Intel 8080 Există la momentul de față un număr foarte mare de procesoare compatibile x86 în oferta multor producători de dispozitive semiconductoare. Cele mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel, iar la începutul anilor 2000
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
dezvoltat pentru această familie de procesoare. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 45 Figura 2.23 Arhitectura internă a procesorului Intel 8080 Există la momentul de față un număr foarte mare de procesoare compatibile x86 în oferta multor producători de dispozitive semiconductoare. Cele mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel, iar la începutul anilor 2000 și de la compania Advanced Micro Devices, AMD. În ultima vreme însă, performanța procesoarelor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 45 Figura 2.23 Arhitectura internă a procesorului Intel 8080 Există la momentul de față un număr foarte mare de procesoare compatibile x86 în oferta multor producători de dispozitive semiconductoare. Cele mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel, iar la începutul anilor 2000 și de la compania Advanced Micro Devices, AMD. În ultima vreme însă, performanța procesoarelor AMD este ceva mai slabă față de a procesoarelor concurente Intel. Procesorul Intel 8080
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
procesoare compatibile x86 în oferta multor producători de dispozitive semiconductoare. Cele mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel, iar la începutul anilor 2000 și de la compania Advanced Micro Devices, AMD. În ultima vreme însă, performanța procesoarelor AMD este ceva mai slabă față de a procesoarelor concurente Intel. Procesorul Intel 8080 original necesita un număr foarte mare de circuite logice pentru a implementa un sistem de calcul. Evoluția în timp a procesoarelor familiei a făcut ca acestea să
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
dispozitive semiconductoare. Cele mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel, iar la începutul anilor 2000 și de la compania Advanced Micro Devices, AMD. În ultima vreme însă, performanța procesoarelor AMD este ceva mai slabă față de a procesoarelor concurente Intel. Procesorul Intel 8080 original necesita un număr foarte mare de circuite logice pentru a implementa un sistem de calcul. Evoluția în timp a procesoarelor familiei a făcut ca acestea să integreze tot mai multe funcțiuni ale sistemului de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
mai performante procesoare și inovațiile în domeniu vin însă tot de la Intel, iar la începutul anilor 2000 și de la compania Advanced Micro Devices, AMD. În ultima vreme însă, performanța procesoarelor AMD este ceva mai slabă față de a procesoarelor concurente Intel. Procesorul Intel 8080 original necesita un număr foarte mare de circuite logice pentru a implementa un sistem de calcul. Evoluția în timp a procesoarelor familiei a făcut ca acestea să integreze tot mai multe funcțiuni ale sistemului de calcul. În figura
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
AMD. În ultima vreme însă, performanța procesoarelor AMD este ceva mai slabă față de a procesoarelor concurente Intel. Procesorul Intel 8080 original necesita un număr foarte mare de circuite logice pentru a implementa un sistem de calcul. Evoluția în timp a procesoarelor familiei a făcut ca acestea să integreze tot mai multe funcțiuni ale sistemului de calcul. În figura 2.24 se prezintă structura unui sistem de calcul de la sfârșitul anilor 1990, cu magistrală PCI, iar în figura XXX structura unui sistem
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
acestea să integreze tot mai multe funcțiuni ale sistemului de calcul. În figura 2.24 se prezintă structura unui sistem de calcul de la sfârșitul anilor 1990, cu magistrală PCI, iar în figura XXX structura unui sistem de calcul actual, cu procesoare multicore de la Intel sau AMD și magistrală PCI Express. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 46 Figura 2.24 Calculator de generație mai veche Cele două figuri, 2.24 și 2.25
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]