Главная страница » Микропроцессор
Информатика

Микропроцессор

Мы объясним, что такое микропроцессор, историю и характеристики этой интегральной схемы. Кроме того, для чего он используется и каковы его функции
Микропроцессор может работать с одним или несколькими центральными процессорами

Что такое микропроцессор?

Центральная интегральная схема компьютерной системы , в которой выполняются логические и арифметические операции (вычисления), обеспечивающие выполнение программ, от операционной системы до прикладного программного обеспечения , называется микропроцессором или просто процессором

Микропроцессор может работать с одним или несколькими центральными процессорами (Central Processing Units), каждый из которых состоит из регистров, блока управления, арифметико-логического блока и блока вычислений с плавающей запятой (или математического сопроцессора)

Обычно он также подключается через сокет к материнской плате вместе с системой теплоотвода, состоящей из определенных теплоотводящих материалов и внутреннего вентилятора-кулера

В то время как один микропроцессор может иметь одно или несколько физических или логических ядер, на которых выполняется вся вычислительная работа, одна компьютерная система может иметь несколько процессоров , работающих параллельно

Производительность таких процессоров нелегко измерить, но тактовая частота (измеряемая в герцах) часто используется для того, чтобы отличить мощность одного процессора от другого

История микропроцессора

Микропроцессоры возникли как продукт технологической эволюции двух конкретных отраслей: вычислительной техники и полупроводников. Обе эти технологии зародились в середине 20-го века, в контексте Второй мировой войны , с изобретением транзистора , который заменил вакуумные лампы

С этого момента кремний стал использоваться для создания простых электронных схем, что впоследствии (в начале 1960-х годов) привело к созданию первых цифровых схем: транзисторно-резисторной логики (RTL), диодно-транзисторной логики (DTL), транзисторно-транзисторной логики (TTL) и эмиттерно-комплементарной логики (ECL)

Следующим шагом на пути к микропроцессорам стало изобретение интегральных схем (SSI и MSI), что позволило начать объединение и миниатюризацию компонентов. Первые калькуляторы, использующие эту технологию , требовали от 75 до 100 интегральных схем, что было непрактично. И вот следующим шагом в уменьшении вычислительной архитектуры стала разработка первых микропроцессоров

(Первым процессором был Intel 4004, выпущенный в 1971 году). Он содержал 2300 транзисторов и с его всего лишь 4 битами емкости мог выполнять 60 000 логических операций в секунду при тактовой частоте 700 Гц. С тех пор технологическая гонка инвестировала в разработку все более совершенных и мощных микрочипов: 8-битных, 16-битных, 32-битных и 64-битных, достигающих в настоящее время частоты более 3 ГГц

Характеристики микропроцессора

Кэш-память предотвращает ненужное использование оперативной памяти.

Микропроцессоры напоминают маленький миниатюрный цифровой компьютер, поэтому имеют собственную архитектуру и выполняют операции под управлением управляющей программы. Такая архитектура состоит из:

  • инкапсуляция. Керамическое покрытие, которое покрывает кремний и защищает его от воздействия элементов (таких как кислород в воздухе ).
  • кэш. Тип сверхбыстрой памяти, доступной процессору, благодаря чему он не использует оперативную память , кроме случаев необходимости, поскольку различные уровни кэш-памяти хранят используемые данные для немедленного извлечения.
  • Математический сопроцессор. Это часть процессора, которая обрабатывает логические и формальные операции и называется блоком вычислений с плавающей запятой.
  • Регистры. Краткая рабочая память в процессоре, предназначенная для отслеживания собственной работы и условий.
  • Порты. Каналы, которые позволяют процессору передавать информацию с остальными компонентами системы.

Для чего используется микропроцессор?

Микропроцессоры – это мозг компьютера: его логический центр арифметических и логических операций, где выполняются все программы системы , как программы операционной системы, так и приложения, выполняемые пользователем. Здесь же происходит двоичная логика системы и обращение к памяти. Другими словами: процессор – это информационный двигатель компьютера

Функция микропроцессора

Фетч – это отправка заданной инструкции в декодер.

Микропроцессор работает на основе серии элементарных инструкций, которые заранее запрограммированы и хранятся в виде двоичного кода. Эти инструкции должны быть организованы в основной памяти и выданы в соответствии с несколькими фазами, а именно:

  • Prefetch . Или предварительная выборка инструкции из основной памяти системы.
  • Fetch . Отправка конкретной команды на декодер.
  • Декодирование. Перевод инструкции в серию операций, которые должны быть выполнены, и считывание операндов, необходимых для этого.
  • Исполнение  Выполнение инструкции компонентами системы.
  • Письмо. Запись результатов обратно в основную память или в регистры.

Эти фазы выполняются за несколько тактов процессора, а их продолжительность зависит от частоты работы микропроцессора

Аватар

Дмитрий Смирнов

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий