Историю микропроцессоров можно начать с изобретения компанией Intel процессора серии MCS-4. Intel представила однокристальный процессор 4004 в 1971 году. Это был 4-битный микропроцессор с колоссальной на тот момент скоростью обработки 100 тысяч операций в секунду, предназначенный для электронного калькулятора. Позже Intel представила 8-битный 8008 и его старшего брата – знаменитый 8080 (который затем был усовершенствован бывшим сотрудником Intel и стал Zilog Z80, одним из лучших 8-битных микропроцессоров всех времен).
В 1976 году был выпущен процессор Intel 8048 серии MCS-48, который с успехом использовался в игровой консоли Magnavox Odyssey и в оригинальной клавиатуре IBM PC. Но по-настоящему массовыми и популярными процессорами стали устройства серии MCS-51, которые начали выпускаться с 1980 года. К этой серии относятся такие модели, как 8031, 8051, 80C31, 80C51, 8032, 8052, 80C32, 80C52, 8751, 8752, 87C51, 80C152, 8XC51FA.
Среди них наибольшую популярность получила модель Intel 8051, благодаря своему оптимальному набору характеристик и функций. Intel позаботилась о том, чтобы переход от уже удачной модели был максимально плавным. Архитектурно, 8051 является расширением 8048. Почти все функции и ресурсы 8048 присутствуют в 8051 в той же или превосходной форме. На кристалле имеется ПЗУ 4 КБ и ОЗУ 128 байт. По расположению выводов они были не совместимы, но это не было реальной проблемой. Тем не менее, предварительная документаций на процессоры нового семейства называлась «Усовершенствованная архитектура MCS-48» (Enhanced MCS-48 Architecture).
Среди значимых усовершенствований можно назвать память кода и данных, расширенную до 64 КБ с соответствующей поддержкой в наборе команд и регистрах (DPTR), относительные условные и безусловные переходы, четыре банка регистров вместо двух, «неограниченный» стек (8048 имеет стек, ограниченный 16 байтами), инструкции умножения и деления. Что касается периферийных устройств, был добавлен второй таймер, и оба были расширены до 16 бит, и интерфейс UART (что было роскошью на тот момент). Тактовая частота значительно не увеличилась, и составила 12 МГц, но цикл команд теперь составлял 12 тактов.
Обобщенную структурную схему микропроцессора Intel 8051, выполненного по Гарвардской архитектуре, можно представить на следующем рисунке.
Intel предоставила все необходимые инструменты и поддержку для 8051 – ассемблер, документацию, указания по применению, примеры программного обеспечения, внутрисхемный эмулятор. Некоторые из приложений и примеров программного обеспечения все еще можно найти на веб-страницах компании Intel, и отличаются они превосходным качеством. Тем не менее, несмотря на то, что со времен появления микропроцессоров серии MCS-51 прошло уже столько лет, они не стали лишь только историей и не прекратили своего существования. Сегодня они также выпускаются, хотя не компанией Intel.
Аналогично 8048, ядро процессора 8051 было также лицензировано для применения различными производителями по всему миру. Некоторыми из ранних компаний, которые стали выпускать свои устройства на основе 8051, стали Philips, Signetics, MHS (Matra) и Siemens. Некоторые из этих компаний больше не существуют, некоторые были полошены, другие переименованы, но большинство из них до сих пор выпускают процессоры производные от 8051. Кроме того, из истории отечественной электроники можно упомянуть микросхему КР1816ВЕ51, которая, по сути, является аналогом Intel 8051.
Микропроцессоры MCS-51 действительно стали знаковыми устройствами для своего времени благодаря своему функционалу и возможностям, к которым можно отнести усовершенствованный обработчик прерываний, который будет вскоре рассмотрен, но для начала необходимо разобраться конкретнее, что из себя представляют прерывания в микропроцессорных системах, и как происходит их обработка.
© digitrode.ru