Центральный процессор смарт-карт

К процессору смарт-карты предъявляется требование высокой надежности. Поэтому в смарт-картах обычно используются процессоры, которые прошли длительную апробацию в других областях. Производители смарт-карт предпочитают доверять более старым процессорам, которые были проверены на практике, а не экспериментировать с последними разработками производителей полупроводниковых микросхем. Аналогичного подхода придерживается авиакосмическая промышленность, для которой жизненно необходима функциональная безопасность используемых компонентов.


Обычно размер адресуемой памяти в смарт-карте находится между 6 и 30 Кб, поэтому использование 8-битовой шины памяти не накладывает каких-либо значительных ограничений. Сами процессоры основаны на архитектурах RISC (reduced instruction set computer - компьютер с урезанным набором команд) и CISC (complex instruction set computer - компьютер с комплексным набором команд). Например, для одного из наших Заказчиков, который производит резиновые уплотнители дверей автомобиля для тепло- и шумоизоляции, была спроектирована и введена в эксплуатацию система контроля доступа в производственные помещения на базе смарт-карт с 8-разрядными RISС-микроконтроллерами.

Концепция RISC-архитектуры заключается в использовании процессора с сокращенным набором команд, которые выполнялись бы в идеале за один машинный такт. Сокращение набора команд обусловлено простым соображением: чем короче команда, тем быстрее она считывается и выполняется. По техническим характеристикам современные 8-разрядные RISС-микроконтроллеры занимают промежуточную нишу между классическими 8-разрядными и 16-разрядными МК. Они обладают высокой производительностью и меньшей, чем у 16-разрядных МК, ценой. Архитектура CISC обычно имеет большие наборы команд и требует несколько тактовых циклов на машинную команду. Диапазон адресов 8-битовых процессоров чаще всего составляет 16 бит, при котором может быть адресовано максимум 65536 байт.


Наборы команд процессора основаны на архитектуре либо Motorola 6805, либо Intel 8051. Дополнительные команды могут быть добавлены к стандартному набору команд производителем чипа. Эти команды чаще всего связаны с дополнительными опциями для адресации 16-битовой памяти. Новые процессоры для высококачественных смарт-карт переходят на 32-битовую архитектуру. При использовании мощного процессора может быть достигнута приемлемая скорость исполнения программного кода, в частности такого программно-интерпретируемого кода, как текущие реализации java.

По сравнению с 8-битовыми процессорами 32-битовые процессоры занимают значительно больше места на кристалле из-за более широких шин и сложной внутренней организации, однако в новых приложениях смарт-карт они будут использоваться в возрастающих количествах. Предлагаемая ими вычислительная мощность необходима для этих приложений, поэтому такие недостатки, как более высокое энергопотребление и увеличенная площадь чипа, являются неизбежными издержками технического прогресса. Естественно, 8-битовые процессоры не исчезнут в обозримом будущем, поскольку они обеспечивают надежную базу для недорогих чипов.