mikroprocesor

Informatika

2022

Vysvetlíme, čo je mikroprocesor, históriu a vlastnosti tohto integrovaného obvodu. Tiež na čo slúži a aké má funkcie.

Mikroprocesor môže pracovať s jedným alebo viacerými CPU.

Čo je to mikroprocesor?

Nazýva sa mikroprocesor alebo jednoducho procesor k centrálnemu integrovanému obvodu a počítačový systém, kde sa vykonávajú logické a aritmetické operácie (výpočty), aby sa umožnilo vykonávanie programov, od Operačný systém až pokým aplikačný softvér.

Mikroprocesor môže pracovať s jedným alebo viacerými CPU (Central Processing Units), z ktorých každá pozostáva z registrov, riadiacej jednotky, aritmeticko-logickej jednotky a jednotky na výpočet s pohyblivou rádovou čiarkou (alebo matematického koprocesora).

Podobne bol vo všeobecnosti pripojený pomocou zásuvky k základnej doske alebo základnej doske spolu so systémom chladiča, ktorý sa skladá z určitých materiálov odvádzajúcich teplo a ventilátorchladič (vnútorný ventilátor).

Zatiaľ čo ten istý mikroprocesor môže mať jedno alebo viac fyzických alebo logických jadier, v ktorých sa vykonávajú všetky výpočtové práce, ten istý počítačový systém môže mať niekoľko spracovateľov pracujúci paralelne.

Výkon týchto procesorov nie je ľahké merať, no na rozlíšenie výkonu jedného a druhého sa často používa hodinová frekvencia (meraná v Hertzoch).

História mikroprocesora

Mikroprocesory vznikli ako produkt technologického vývoja dvoch špecifických odvetví: výpočtový a polovodičov. Obe mali svoje začiatky v polovici 20. storočia, v kontexte tzv WWII, s vynálezom tranzistor, ktorým boli vymenené vákuové trubice.

Odvtedy sa kremík používal na generovanie jednoduchých elektronických obvodov, čo viedlo neskôr (začiatkom 60. rokov 20. storočia) k vytvoreniu prvých digitálnych obvodov: tranzistorovo-rezistorová logika (RTL), tranzistorová diódová logika (DTL), tranzistorovo-tranzistorová logika ( TTL) a ECL (Emitter Complemented Logic).

Ďalším krokom k mikroprocesorom by bol vynález integrovaných obvodov (SSI a MSI), čím by sa umožnil začiatok agregácie a miniaturizácie komponentov. Prvé kalkulačky, ktoré to používajú technológie Vyžadovali však 75 až 100 integrovaných obvodov, čo bolo nepraktické. A tak ďalším krokom v zmenšovaní výpočtovej architektúry bol vývoj prvých mikroprocesorov.

Prvým procesorom bol Intel 4004 vyrobený v roku 1971. Obsahoval 2300 tranzistorov a so svojimi iba 4 bitov kapacita mohla vykonávať 60 000 logických operácií za sekundu pri frekvencii hodín 700 Hz. Odvtedy technologické preteky investovali do vývoja lepších a výkonnejších mikročipov: 8-bit, 16-bit, 32-bit a 64-bit , v súčasnosti dosahuje frekvencie nad 3 GHz.

Vlastnosti mikroprocesora

Ukladanie do vyrovnávacej pamäte zabraňuje zbytočnému využívaniu pamäte RAM.

Mikroprocesory pripomínajú malý počítač miniatúrny digitálny, takže prezentuje vlastnú architektúru a vykonáva operácie pod riadiacim programom. Táto architektúra sa skladá z:

  • Zapuzdrené Keramický povlak, ktorý pokrýva kremík a chráni ho pred prvkami (ako je kyslík v vzduchu).
  • Cache. Typ ultrarýchlej pamäte, ktorú má procesor k dispozícii, takže ju nevyužíva RAM ale v prípade potreby, pretože na rôznych úrovniach cache používané údaje sa uložia na okamžité použitie.
  • Matematický koprocesor. Nazýva sa to jednotka s pohyblivou rádovou čiarkou a je to časť procesora, ktorá spracováva logické a formálne operácie.
  • Záznamy. Krátka pracovná pamäť v procesore určená na sledovanie vlastnej prevádzky a podmienok.
  • Prístavy Potrubia, ktoré umožňujú procesoru komunikovať s informácie so zvyškom systémových komponentov.

Na čo je mikroprocesor?

Mikroprocesory sú "mozgom" počítača: jeho logickým centrom aritmetických a logických operácií, kde sa budú vykonávať všetky systémové programy, ako programy operačného systému, tak aj aplikácie vykonávané počítačom. Používateľské meno. Nechýba ani binárna logika systému a prístupy do pamäte. To znamená: procesor je informačným motorom počítača.

Funkcia mikroprocesora

The aport Ide o odoslanie konkrétnej inštrukcie do dekodéra.

Mikroprocesor pracuje na základe série základných inštrukcií, ktoré sú vopred naprogramované a uložené vo forme binárneho kódu. Tieto inštrukcie budú usporiadané do hlavnej pamäte a budú poskytnuté podľa niekoľkých fáz, ktorými sú:

  • Predbežné načítanie. Alebo predbežné čítanie inštrukcie z hlavnej pamäte systému.
  • Načítať. Odoslanie konkrétnej inštrukcie do dekodéra.
  • Dekódovanie. Preklad inštrukcie do série operácií, ktoré sa majú vykonať, a načítanie potrebných operandov na to.
  • Poprava. Dokončenie školenia komponentmi systému.
  • Písanie. Uloženie výsledkov späť do hlavnej pamäte alebo do registrov.

Tieto fázy prebiehajú v niekoľkých cykloch CPU a ich trvanie závisí od frekvencie, s ktorou mikroprocesor pracuje.

!-- GDPR -->