logo

Čo je to mikroprocesor?

Počítačová centrálna procesorová jednotka (CPU) postavená na a jeden integrovaný obvod (IC) sa nazýva a mikroprocesor .

Digitálny počítač s jedným mikroprocesorom, ktorý funguje ako CPU, sa nazýva mikropočítač.

Je to programovateľné, viacúčelové, hodinami poháňané elektronické zariadenie založené na registroch, ktoré číta binárne inštrukcie z úložného zariadenia nazývaného pamäť, prijíma binárne dáta ako vstup a spracováva dáta podľa týchto inštrukcií a poskytuje výsledky ako výstup.

Mikroprocesor obsahuje milióny malých komponentov, ako sú tranzistory, registre a diódy, ktoré spolupracujú.

Bloková schéma mikropočítača

Úvod do mikroprocesora

Mikroprocesor pozostáva z ALU, riadiacej jednotky a registrového poľa. Kde Ísť vykonáva aritmetické a logické operácie s údajmi prijatými zo vstupného zariadenia alebo pamäte. Riadiaca jednotka riadi inštrukcie a tok dát v rámci počítača. a pole registrov pozostáva z registrov označených písmenami ako B, C, D, E, H, L a akumulátor.


Evolúcia mikroprocesorov

Mikroprocesor môžeme kategorizovať podľa generácií alebo podľa veľkosti mikroprocesora:

príklady java kódu

Prvá generácia (4-bitové mikroprocesory)

Prvá generácia mikroprocesorov bola predstavená v rokoch 1971-1972 spoločnosťou Intel Corporation. Bolo to pomenované Intel 4004 keďže išlo o 4-bitový procesor.

Bol to procesor na jednom čipe. Môže vykonávať jednoduché aritmetické a logické operácie, ako je sčítanie, odčítanie, boolovský OR a boolovský AND.

Mal som riadiacu jednotku schopnú vykonávať riadiace funkcie, ako je načítanie inštrukcie z úložnej pamäte, jej dekódovanie a následné generovanie riadiacich impulzov na jej vykonanie.

Druhá generácia (8-bitový mikroprocesor)

Mikroprocesory druhej generácie boli predstavené v roku 1973 opäť spoločnosťou Intel. Bol to prvý 8-bitový mikroprocesor, ktorý dokázal vykonávať aritmetické a logické operácie na 8-bitových slovách. Bol to Intel 8008 a ďalšou vylepšenou verziou bol Intel 8088.

Tretia generácia (16-bitový mikroprocesor)

Tretia generácia mikroprocesorov, predstavená v roku 1978, bola zastúpená Intel 8086, Zilog Z800 a 80286 , čo boli 16-bitové procesory s výkonom ako minipočítače.

strojopis každý

Štvrtá generácia (32-bitové mikroprocesory)

Niekoľko rôznych spoločností predstavilo 32-bitové mikroprocesory, ale najobľúbenejší je Intel 80386 .

Piata generácia (64-bitové mikroprocesory)

Od roku 1995 až doteraz sme v piatej generácii. Po roku 80856 prišiel Intel s novým procesorom, menovite procesorom Pentium, po ktorom nasledoval CPU Pentium Pro , ktorý umožňuje viacerým CPU v jednom systéme dosiahnuť multiprocessing.

Ďalšie vylepšené 64-bitové procesory sú Procesory Celeron, Dual, Quad, Octa Core .

jpa na jar

Tabuľka: Dôležité mikroprocesory Intel

Mikroprocesor Rok vynálezu Dĺžka slova Kapacita adresovania pamäte Špendlíky Hodiny Poznámky
4004 1971 4-bitový 1 kB 16 750 kHz Prvý mikroprocesor
8085 1976 8-bitový 64 kB 40 3-6 MHz Populárny 8-bitový mikroprocesor
8086 1978 16-bitový 1 MB 40 5-8 MHz Široko používaný v PC/XT
80286 1982 16-bitový 16 MB skutočných, 4 GB virtuálnych 68 6-12,5 MHz Široko používaný v PC/AT
80386 1985 32-bitový 4 GB skutočných, 64 TB virtuálnych 132 14X14 PGA 20-33 MHz Obsahuje MMU na čipe
80486 1989 32-bitový 4 GB skutočných, 64 TB virtuálnych 168 17X17 PGA 25-100 MHz Obsahuje MMU, vyrovnávaciu pamäť a FPU, 1,2 milióna tranzistorov
Pentium 1993 32-bitový 4 GB skutočná, 32-bitová adresa, 64-bitová dátová zbernica 237 PGA 60-200 Obsahuje 2 ALU, 2 Cache, FPU, 3,3 milióna tranzistorov, 3,3 V, 7,5 milióna tranzistorov
Pentium Pro devätnásť deväťdesiat päť 32-bitový 64 GB skutočná, 36-bitová adresová zbernica 387 PGA 150-200 MHz Je to procesor toku dát. Obsahuje tiež vyrovnávaciu pamäť druhej úrovne, 3,3 V
Pentium II 1997 32-bitový - - 233-400 MHz Všetky funkcie Pentium pro plus MMX technológia, 3,3 V, 7,5 milióna tranzistorov
Pentium III 1999 32-bitový 64 GB 370 PGA 600-1,3 MHz Vylepšená verzia Pentia II; 70 nových inštrukcií SIMD
Pentium 4 2000 32-bitový 64 GB 423 PGA 600-1,3 GHz Vylepšená verzia Pentia III
Itanium 2001 64-bitový 64 riadkov adresy 423 PGA 733 MHz - 1,3 GHz 64-bitový procesor EPIC

Kde,

    PGA- Pin Grid ArrayMMX- Multimediálne rozšíreniaEPIC- Explicitne paralelné inštrukcie na výpočetSIMD- Jedna inštrukcia Viaceré dátaÍsť- Aritmetická a logická jednotkaMMU- Jednotka správy pamäteFPU- Jednotka s pohyblivou rádovou čiarkou

Základné pojmy používané v mikroprocesoroch

Tu je zoznam niektorých základných pojmov používaných v mikroprocesore:

Inštrukčná sada - Skupina príkazov, ktorým mikroprocesor rozumie, sa nazýva Inštrukčná sada. Je to rozhranie medzi hardvérom a softvérom.

Autobus - Sada vodičov určených na prenos údajov, adries alebo riadiacich informácií do rôznych prvkov v mikroprocesore. Mikroprocesor bude mať tri typy zberníc, t.j. dátovú zbernicu, adresovú zbernicu a riadiacu zbernicu.

IPC (pokyny na jeden cyklus) - Je to miera toho, koľko inštrukcií je CPU schopné vykonať v rámci jednej hodiny.

Rýchlosť hodín - Je to počet operácií za sekundu, ktoré môže procesor vykonať. Môže byť vyjadrený v megahertzoch (MHz) alebo gigahertzoch (GHz). Nazýva sa aj hodinová frekvencia.

Šírka pásma - Počet bitov spracovaných v jednej inštrukcii sa nazýva šírka pásma.

Dĺžka slova - Počet bitov, ktoré môže procesor naraz spracovať, sa nazýva dĺžka slova procesora. 8-bitový mikroprocesor môže naraz spracovať 8-bitové dáta. Rozsah dĺžky slova je od 4 bitov do 64 bitov v závislosti od typu mikropočítača.

css tučný text

Typy údajov - Mikroprocesor podporuje viacero formátov dátových typov, ako sú binárne, ASCII, podpísané a nepodpísané čísla.


Fungovanie mikroprocesora

Mikroprocesor vykonáva inštrukciu podľa sekvencie: Fetch, Decode a potom Execute.

Na začiatku sú inštrukcie uložené v úložnej pamäti počítača v sekvenčnom poradí. Mikroprocesor vyzdvihne tieto inštrukcie z uloženej oblasti (pamäte), potom ich dekóduje a vykoná tieto inštrukcie, kým nie je splnená inštrukcia STOP. Potom odošle výsledok v binárnej forme na výstupný port. Medzi týmito procesmi register ukladá dočasné dáta a ALU (aritmetická a logická jednotka) vykonáva výpočtové funkcie.


Vlastnosti mikroprocesora

    Nízke náklady- Vďaka technológii integrovaných obvodov sú mikroprocesory dostupné za veľmi nízku cenu. Zníži náklady na počítačový systém.Vysoká rýchlosť- Vďaka použitej technológii môže mikroprocesor pracovať veľmi vysokou rýchlosťou. Dokáže vykonať milióny pokynov za sekundu.Malá veľkosť- Mikroprocesor je vyrobený s veľmi menším pôdorysom vďaka veľmi rozsiahlej a mimoriadne veľkej integračnej technológii. Z tohto dôvodu je veľkosť počítačového systému znížená.Všestranný- Rovnaký čip je možné použiť pre viacero aplikácií, preto sú mikroprocesory všestranné.Nízka spotreba energie- Mikroprocesory využívajú polovodičovú technológiu na báze oxidu kovu, ktorá spotrebuje menej energie.Menšia tvorba tepla- Mikroprocesory využívajú polovodičovú technológiu, ktorá nevyžaruje veľa tepla v porovnaní s vákuovými elektrónkami.Spoľahlivý- Keďže mikroprocesory používajú polovodičovú technológiu, poruchovosť je veľmi nižšia. Preto je veľmi spoľahlivý.Prenosný- Vďaka malým rozmerom a nízkej spotrebe energie sú mikroprocesory prenosné.