mikroprotsessor

Informaatika

2022

Selgitame, mis on mikroprotsessor, selle integraallülituse ajalugu ja omadused. Samuti, milleks see on mõeldud ja millised on selle funktsioonid.

Mikroprotsessor võib töötada ühe või mitme protsessoriga.

Mis on mikroprotsessor?

Seda nimetatakse mikroprotsessoriks või lihtsalt a keskse integraallülituse protsessoriks arvuti süsteem, kus loogilised ja aritmeetilised toimingud (arvutused) viiakse läbi, et võimaldada programmide täitmist alates Operatsioonisüsteem kuni rakenduse tarkvara.

Mikroprotsessor võib töötada ühe või mitmega Protsessor (Keskprotsessorüksused), millest igaüks koosneb registritest, juhtplokist, aritmeetika-loogilisest üksusest ja ujukomaarvutusüksusest (või matemaatilisest kaasprotsessorist).

Samuti on see tavaliselt ühendatud pesa kaudu emaplaadi või emaplaadiga koos jahutusradiaatori süsteemiga, mis koosneb teatud soojust hajutavatest materjalidest ja fännjahedam (sisemine ventilaator).

Kui samal mikroprotsessoril võib olla üks või mitu füüsilist või loogilist tuuma, milles tehakse kogu arvutustöö, siis samal arvutisüsteemil võib olla mitu protsessorid paralleelselt töötades.

Nende protsessorite jõudlust pole lihtne mõõta, kuid ühe ja teise võimsuse eristamiseks kasutatakse sageli taktsagedust (mõõdetuna hertsides).

Mikroprotsessori ajalugu

Mikroprotsessorid tekkisid kahe konkreetse haru tehnoloogilise evolutsiooni tulemusel: andmetöötlus ja pooljuhid. Mõlemad said alguse 20. sajandi keskel, kontekstis II maailmasõda, leiutamisega transistor, millega sai vahetatud vaakumtorud.

Sellest ajast alates on räni kasutatud lihtsate elektrooniliste vooluahelate genereerimiseks, mis viis hiljem (1960. aastate alguses) esimeste digitaalsete ahelate loomiseni: transistor-takisti loogika (RTL), transistor-dioodloogika (DTL) , transistor-transistori loogika ( TTL) ja Emitter Complemented Logic (ECL).

Järgmine samm mikroprotsessorite suunas oleks integraallülituste (SSI ja MSI) leiutamine, võimaldades seega alustada komponentide liitmist ja miniaturiseerimist. Esimesed kalkulaatorid, mis seda kasutasid tehnoloogia Nende jaoks oli aga vaja 75–100 integraallülitust, mis oli ebapraktiline. Ja nii oli arvutusliku arhitektuuri vähendamise järgmine samm esimeste mikroprotsessorite väljatöötamine.

Esimene protsessor oli 1971. aastal toodetud Intel 4004. See sisaldas 2300 transistorit ja ainult 4 bitti võimsus võiks sooritada 60 000 loogikat sekundis, taktsagedusel 700 Hz. Edaspidi investeeris tehnoloogiline võidujooks paremate ja võimsamate mikrokiipide arendamisse: 8-bitine, 16-bitine, 32-bitine ja 64-bitine . , saavutab praegu sagedused üle 3 GHz.

Mikroprotsessori omadused

Vahemällu salvestamine takistab RAM-i asjatut kasutamist.

Mikroprotsessorid meenutavad väikest arvuti miniatuurne digitaalne, nii et see esitab oma arhitektuuri ja teostab toiminguid juhtimisprogrammi all. See arhitektuur koosneb:

  • Kapseldatud Keraamiline kate, mis katab räni ja kaitseb seda elementide (nt hapniku eest õhku).
  • Vahemälu. Protsessorile saadaolev ülikiire mälu tüüp, nii et see ei kasuta RAM kuid vajaduse korral, kuna erinevatel tasanditel vahemälu kasutusel olevad andmed salvestatakse koheseks taastamiseks.
  • Matemaatika kaasprotsessor. Seda nimetatakse ujukomaüksuseks ja see on protsessori osa, mis tegeleb loogiliste ja formaalsete toimingutega.
  • Rekordid. Protsessori lühike töömälu, mis on loodud oma töö ja tingimuste jälgimiseks.
  • Sadamad Kanalid, mis võimaldavad protsessoril suhelda teavet koos ülejäänud süsteemikomponentidega.

Milleks on mikroprotsessor?

Mikroprotsessorid on arvuti "aju": selle aritmeetiliste ja loogiliste operatsioonide loogiline keskus, kus käivitatakse kõik süsteemiprogrammid, nii operatsioonisüsteemi kui ka arvuti käivitatavad rakendused. Kasutajanimi. Samuti on olemas süsteemi binaarloogika ja mälupääsud. See tähendab: protsessor on arvuti infomootor.

Mikroprotsessori funktsioon

The tooma See on konkreetse juhise saatmine dekoodrile.

Mikroprotsessor töötab rea elementaarsete käskude alusel, mis on eelprogrammeeritud ja salvestatud kahendkoodi kujul. Need juhised koondatakse põhimällu ja antakse mitmes etapis, milleks on:

  • Eellaadimine. Või juhendi eellugemine süsteemi põhimälust.
  • Too. Konkreetse juhise saatmine dekoodrile.
  • Dekodeerimine. Käsu tõlkimine sooritatavateks operatsioonideks ja selleks vajalike operandide lugemine.
  • Täitmine. Koolituse läbimine süsteemi komponentide kaupa.
  • Kirjutamine. Tulemuste salvestamine tagasi põhimällu või registritesse.

Need faasid viiakse läbi mitme CPU tsüklina ja nende kestus sõltub mikroprotsessori töösagedusest.

!-- GDPR -->