mikroprocesor

Informatika

2022

Vysvětlíme si, co je to mikroprocesor, historii a vlastnosti tohoto integrovaného obvodu. Také k čemu slouží a jaké má funkce.

Mikroprocesor může pracovat s jedním nebo více CPU.

Co je to mikroprocesor?

Nazývá se mikroprocesor nebo jednoduše procesor k centrálnímu integrovanému obvodu a počítačový systém, kde se provádějí logické a aritmetické operace (výpočty), které umožňují provádění programů, z Operační systém až do aplikační software.

Mikroprocesor může pracovat s jedním nebo více procesor (Central Processing Units), každý se skládá z registrů, řídicí jednotky, aritmeticko-logické jednotky a výpočetní jednotky s pohyblivou řádovou čárkou (neboli matematického koprocesoru).

Podobně byl obecně připojen pomocí zásuvky k základní desce nebo základní desce spolu se systémem chladiče vytvořeným z určitých materiálů rozptylujících teplo a fanoušekchladič (vnitřní ventilátor).

Zatímco stejný mikroprocesor může mít jedno nebo více fyzických nebo logických jader, ve kterých se provádějí všechny výpočty, stejný počítačový systém může mít několik procesory pracující paralelně.

Výkon těchto procesorů není snadné měřit, ale frekvence hodin (měřená v Hertzech) se často používá k rozlišení výkonu jednoho a druhého.

Historie mikroprocesoru

Mikroprocesory vznikly jako produkt technologického vývoje dvou specifických odvětví: výpočetní a polovodiče. Obě měly své počátky v polovině 20. století, v kontextu tzv WWII, s vynálezem tranzistor, kterým byly vyměněny elektronky.

Od té doby se křemík používal ke generování jednoduchých elektronických obvodů, což vedlo později (začátek 60. let 20. století) k vytvoření prvních digitálních obvodů: tranzistorovo-odporová logika (RTL), tranzistorová diodová logika (DTL), tranzistorovo-tranzistorová logika ( TTL) a ECL (Emitter Complemented Logic).

Dalším krokem k mikroprocesorům by byl vynález integrovaných obvodů (SSI a MSI), což by umožnilo začátek agregace a miniaturizace součástek. První kalkulačky, které to používají technika Vyžadovaly však 75 až 100 integrovaných obvodů, což bylo nepraktické. A tak dalším krokem v zmenšování výpočetní architektury byl vývoj prvních mikroprocesorů.

Prvním procesorem byl Intel 4004 vyrobený v roce 1971. Obsahoval 2300 tranzistorů a se svými pouze 4 bitů kapacita mohla provádět 60 000 logických operací za sekundu při taktovací frekvenci 700 Hz. Od té doby technologický závod investoval do vývoje lepších a výkonnějších mikročipů: 8bitových, 16bitových, 32bitových a 64bitových , v současné době dosahuje frekvencí nad 3 GHz.

Vlastnosti mikroprocesoru

Ukládání do mezipaměti zabraňuje zbytečnému využívání paměti RAM.

Mikroprocesory připomínají malý počítač miniaturní digitální, takže prezentuje vlastní architekturu a provádí operace pod řídicím programem. Tato architektura se skládá z:

  • Zapouzdřené Keramický povlak, který pokrývá křemík a chrání jej před prvky (jako je kyslík v vzduch).
  • Mezipaměti. Typ ultrarychlé paměti, kterou má procesor k dispozici, takže ji nevyužívá RAM ale když je to nutné, protože na různých úrovních mezipaměti používaná data se ukládají pro okamžité vyhledání.
  • Matematický koprocesor. Nazývá se jednotka s pohyblivou řádovou čárkou a je to část procesoru, která zpracovává logické a formální operace.
  • Evidence. Krátká pracovní paměť v procesoru, navržená pro sledování vlastního provozu a podmínek.
  • Porty Vedení, která umožňují procesoru komunikovat s informace se zbytkem systémových komponent.

K čemu je mikroprocesor?

Mikroprocesory jsou "mozkem" počítače: jeho logickým centrem aritmetických a logických operací, kde se budou spouštět všechny systémové programy, jak programy operačního systému, tak i aplikace spouštěné počítačem. uživatelské jméno. Nechybí ani binární logika systému a přístupy do paměti. To znamená: procesor je informačním motorem počítače.

Funkce mikroprocesoru

The vynést Jde o odeslání konkrétní instrukce do dekodéru.

Mikroprocesor pracuje na základě řady základních instrukcí, které jsou předem naprogramovány a uloženy ve formě binárního kódu. Tyto instrukce budou organizovány do hlavní paměti a jsou poskytovány podle několika fází, kterými jsou:

  • Přednačtení. Nebo předběžné načtení instrukce z hlavní paměti systému.
  • Vynést. Odeslání konkrétní instrukce do dekodéru.
  • Dekódování. Překlad instrukce do řady operací, které mají být provedeny, a čtení nezbytných operandů k tomu.
  • Provedení. Dokončení školení komponentami systému.
  • Psaní. Uložení výsledků zpět do hlavní paměti nebo do registrů.

Tyto fáze probíhají v několika cyklech CPU a jejich trvání závisí na frekvenci, na které mikroprocesor pracuje.

!-- GDPR -->