Kādas ir mikroprocesora daļas?

Kas ir mikroprocesors? ¿Kādas ir mikroprocesora daļas? Kā tas darbojas? Uz šiem un citiem jautājumiem atbildēsim nākamajā ierakstā. Mēs pat sniegsim jums salīdzinājumu starp mikroprocesoru un mikrokontrolleru, divi termini, kurus daudzi sajauc.

Jūs varat sajust šī gabala nozīmi detaļas kad runa ir par uzdevumiem, kurus vēlaties paveikt. Ar katru jauno CPU versiju, datori pārnēsājamas kļūt ātrāks, jaudīgāks un efektīvāks.

Parasti, jo ātrāks ir mikroprocesors, jo ātrāks būs jūsu dators.

Kas ir mikroprocesors?

Mikroprocesors Tā ir vienīgā datora sastāvdaļa, kas atbild par visu aparatūras un programmatūras instrukciju apstrādi. To sauc arī par loģisko mikroshēmu, centrālo procesoru (CPU) vai vienkārši procesoru.

mikroprocesors Tā ir datorsistēmas, servera vai klēpjdatora sirds. Tā ir neliela skaitļošanas vienība, kas tiek ražota vienā mikroshēmā. Mikroprocesors ir ar pulksteni vadīta digitālā integrālā shēma, kas ir izveidota, izmantojot VLSI tehnoloģija.

Tas pieņem ievadi binārā formā, apstrādā tos saskaņā ar atmiņā saglabātajām instrukcijām un veic aritmētisko loģisko darbību un secīgo digitālo loģiku. Mikroshēmas konstrukcijā izmantotie komponenti ir tranzistori, reģistri, diodes u.c., kas strādā kopā, lai veiktu piešķirto darbību.

Var arī teikt, ka mikroprocesors ir sava veida integrālās shēmas (IC) bloks, kas apvieno visas datora centrālā procesora (CPU) pamatfunkcijas.

Tas ir programmējams bloks, kas ražots uz silīcija mikroshēmas un sastāv no ALU bloka, pulksteņa un vadības bloka, un reģistra matricas, kas pieņem ievadi binārā formā (0 un 1) un dod izvadi pēc datu apstrādes iegūts atmiņas vienībā.

Šī procesora pamatelementi ir ALU, reģistru masīvs un galvenā vadības apstrādes vienība.

Funkcija aritmētiskā loģiskā vienība (ALU) ir veikt matemātiskas un loģiskas darbības, pamatojoties uz datiem, kas iegūti no ievades vienībām vai atmiņas ierīces.

Ierakstu masīvs Tā ir reģistra un akumulatora kombinācija. vadības bloks apstrādā vispārējo apstrādi un datu plūsmu datorā.

Kādas ir mikroprocesora daļas?

4 galvenās mikroprocesora daļas ir šādas:

• ALU, aritmētiskā loģiskā vienība.
• CU, vadības bloks.
• Atmiņas vienība.
• Tranzistori.

Aritmētiskā loģiskā vienība (ALU)

Aritmētiskā loģiskā vienība (ALU) veic matemātiskās, loģiskās un lēmumu darbības. Tā ir vienība, kas atbild par saskaitīšanu, atņemšanu, reizināšanu un dalīšanu).

Tā pilda arī loģiskās vienības funkcijas, kas ir atbildīga par dažādu datu vai informācijas salīdzināšanu, atlasi, saskaņošanu un apvienošanu. CPU jauda un efektivitāte ir atkarīga no ALU dizaina.

Vadības bloks (CU)

Nākamais ir vadības bloks (CU), kas vada visas procesora darbības. Šeit centrālais procesors nolasa un interpretē atmiņas pieprasījumus un pārveido tos bināro signālu sērijās.

Pēc tam tas nosūta darbību uz dažādām datora daļām saskaņā ar instrukcijām. CU izsauc ALU, lai veiktu nepieciešamos aprēķinus. Tas arī koordinē visas ievades/izvades ierīces, lai pārsūtītu vai saņemtu norādījumus.

Atmiņas vienība

Atmiņas vienības galvenais uzdevums ir saglabāt datus vai starpinstrukcijas un rezultātus. Tas ir sadalīts primārajā un sekundārajā atmiņā, lai piegādātu datus citām CPU vienībām.

Tas ļauj centrālajam procesoram veikt funkcijas, ko pieprasa tādas programmas kā operētājsistēma, nepieprasot RAM.

Tranzistori

Vēl viens mikroprocesora elements, kas diagrammās nav parādīts, ir tranzistors. Šie mikroskopiskie slēdži glabā bināro informāciju (vieniniekus un nulles), lai veiktu aprēķinus.

Tie kontrolē elektroenerģijas plūsmu atkarībā no tā, vai slēdzis ir ieslēgts vai izslēgts. Signāli tiek izslēgti un ieslēgti dažādās tranzistoru kombinācijās, lai veiktu aprēķinus. Ļoti plānā silīcija mikroshēmā var būt vairāki simti miljonu tranzistoru.

Jums var būt interesē Kā ievadīt Toshiba klēpjdatora BIOS | Īsceļi un metodes

Izmantotās terminoloģijas

Apskatīsim dažus biežāk lietotos terminus, runājot par mikroprocesoriem.

Autobuss

Kopne ir vadītāju kombinācija, kas paredzēta virziena un vadības informāciju saturošu datu pārsūtīšanai uz dažādiem tajā esošajiem elementiem. Mikroprocesori sastāv no trīs veidu kopnēm: datu kopnes, vadības kopnes un adrešu kopnes.

• Datu kopne Tas ir divvirzienu un ved uz un no atmiņas.
• Adrešu kopne Tā ir vienvirziena kopne, kas pārnes ievades vai izvades porta adresi no CPU uz atmiņu vai I/O portu.
• Vadības kopne Tas nes pulksteņa signālu, pārtraukuma signālu un gatavības signālu, un ir divvirzienu un apzīmē procesa stāvokli.

Instrukciju komplekts

Instrukciju komplekts Tas ir kopums komandas ko dod šis procesors, lai tas varētu saprast, kas tam likts darīt. Tāpēc tas darbojas kā interfeiss starp šī procesora programmatūras un aparatūras daļu.

Instrukciju kopas piemērs ir tāds, ka instrukcija var uzdot procesoram veikt VAI starp reģistru A un reģistru B, lai apstrādātu kādu ievaddatu vienību.

vārda garums

vārda garums Tas ir definēts kā daži biti iekšējā datu kopnē, ko procesors var apstrādāt noteiktā laika instancē. Piemēram, 16 bitu procesoram būs 16 bitu datu kopne, 16 bitu reģistrs, un tas vienā reizē veiks 16 bitu apstrādi.

Tas būtu jūsu vārda garums.

Kešatmiņa

Kešatmiņa Tas ir RAM veids, kas tiek ražots procesorā. To sauc arī par CPU atmiņu, un to izmanto, lai piekļūtu datiem atmiņā ātrāk nekā citas atmiņas vienības.

Kešatmiņā tiek glabāta instrukciju kopa, kas visbiežāk tiek izmantota atkārtotu uzdevumu veikšanai. Tāpēc tas uzlabo kopējo operācijas ātrumu.

Pulksteņa ātrums

Lai kontrolētu ātrumu, ar kādu procesors izpilda instrukcijas, a pulksteņa zīme. Pulkstenis arī sinhronizē visus šajā procesorā izmantotos komponentus. Pulksteņa ātrums tiek novērtēts hercos, megahercos (MHz) vai gigahercos (GHz).

Instrukciju dekodētājs

Tas ir tas, kas atkodē no instrukciju reģistra saņemtās instrukcijas un pārvērš tās mašīnvalodā un pēc tam nosūta ALU vienībai apstrādei.

ALU vienība

ALU ir aritmētiskā loģiskā vienība. Tas ir tas, kas veic visas loģiskās, matemātiskās, reģistrācijas un atmiņas darbības.

Ieraksts

Reģistrēties saglabā starpvērtību programmas izvadei apstrādes laikā un pēc tam salīdzina to ar testa reģistru pirms galīgās izvades ģenerēšanas.

Termiskās konstrukcijas jauda

TDP ir vēl viens termins, ar kuru jūs noteikti saskaraties. Atšķirībā no galddatoru mikroprocesoriem, mobilajiem procesoriem ir jāpanāk līdzsvars starp veiktspēju un enerģijas patēriņu.

TDP mēra maksimālo jaudu, ko patērē mikroprocesors vatos. Tas ir svarīgs rādītājs, lai noteiktu, cik vēss klēpjdators būs intensīvas lietošanas laikā.

Kā darbojas mikroprocesors?

To var saukt skaitļošanas dzinējs, kas tiek ražots vienā mikroshēmā un tā ir datorsistēmas sirds. Dzimtā valoda, ko šis procesors saprot, ir montāžas valoda, un tas izpilda mašīnas instrukciju kopu, kas norāda procesoram, kāda funkcija tam ir jāveic.

Pamatojoties uz šiem norādījumiem, veiciet šādas darbības:

Izmantojot aritmētiskās vai loģiskās vienības, veiciet matemātiskas darbības, piemēram, saskaitīšanu, atņemšanu, reizināšanu un dalīšanu. Uz jaunākajām tehnoloģijām balstītajiem procesoriem ir vienības ALU mūsdienu, kas spēj veikt sarežģītas loģiskas darbības pat lielciparu peldošajiem skaitļiem.

Tam ir abu veidu atmiņa RAM y ROM. ROM nozīmē tikai lasāmatmiņu. ROM ir ieprogrammēts ar iepriekš iestatītiem baitiem, un adrešu kopne norāda ROM mikroshēmai, kuru baitu ņemt un ievietot datu kopnē turpmākai apstrādei.

ROM zināms arī kā BIOS (pamata ievades/izvades sistēma), un pēc datora sāknēšanas tas sāks darboties ar BIOS atmiņā saglabātajiem iestatījumiem.

Izmantojot BIOS norādījumus, dators meklēs cietajā diskā, lai atrastu sāknēšanas sektoru. zābaks. Pēc cietā diska instrukciju apguves dators RAM saglabā sāknēšanas sektora datus.

RAM apzīmē brīvpiekļuves atmiņu un var lasīt vai rakstīt baitus atkarībā no instrukciju kopas. RAM mikroshēma aizmirst visu, kas tajā saglabāts, kad dators ir izslēgts. Tāpēc tā ir atmiņa par glabāšana pagaidu.

Tagad aplūkosim šī procesora dažādu komponentu lomu. Adrešu kopne (8 bitu, 16 bitu vai 32 bitu) nosūtīs adresi uz atmiņu. Tāpat datu kopnes funkcija ir sūtīt vai saņemt datus no atmiņas.

Lasīt un rakstīt rindas Viņiem ir svarīga loma, informējot atmiņu, vai iestatīt vai iegūt adreses atrašanās vietu. Pulksteņa līnija iestatīs procesora pulksteņa impulsu un atiestatīšanas līnija restartēs programmas izpildi, iestatot skaitītāju uz nulli.

Reģistri ir flip-flops kuras izmanto Būla loģikas funkciju veikšanai. Piemēram, 8 bitu procesoram loģisku darbību veikšanai ir nepieciešami trīs reģistri.

ALU veic loģisko darbību un testa ieraksts saglabās izvades vērtību iekšējiem salīdzinājumiem. Šeit tiek izmantots arī trīs stāvokļu buferis, kas ļauj līnijai pieslēgt dažādas izejas, bet tikai vienai no tām līnijai var nodot 1 vai 0.

Lai aktivizētu trīs stāvokļu buferi, nolasīt līniju un datu ievades līniju, izmantojiet instrukciju dekodētājs. Instrukciju dekodētājs, kas balstīts uz pulksteņa ciklu, aktivizē nepieciešamo buferi un tāpēc bloķē instrukciju reģistrā.

Instrukciju dekodētājs pēc tam tas atkodē ALU veiktās darbības izvadi un meklē to ar salīdzināšanas reģistru.

Atkarībā no instrukciju kopas tas veiks uzdevumus katrā pulksteņa ciklā, un cikla beigās programmas skaitītājs tiek palielināts.

Tā kā tā darbojas ar vairākām instrukciju kopām, kas ir dažādu bitu modeļu kopa, šī instrukciju bitu kolekcija ir pazīstama kā procesora montāžas valoda.

Šo modeļu tulkošanai tiek izmantots montētājs, un izvade tiek saglabāta atmiņā, lai procesors varētu izpildīt programmu.

Mikroprocesora priekšrocības

• Ienesīgi: Tas ir ražots uz mazas integrētās shēmas (IC), tāpēc tas samazinās aparatūras sistēmas kopējās izmaksas.
• Liels ātrums: Pateicoties izmantotajai tehnoloģijai, tas spēj apstrādāt un izpildīt miljoniem instrukciju un funkciju sekundē. Tāpēc šīs mikroshēmas darbojas ļoti lielā ātrumā.
• Mazs izmērs: Tā kā tiek izmantotas ļoti liela mēroga integrālās shēmas (VLSI) tehnoloģijas, tas tiek ražots ļoti mazā platībā, tāpēc tiks samazināts kopējais mikroshēmas izmērs.
• Mazāks enerģijas patēriņš: Šie procesori ir veidoti ar metāla oksīda pusvadītāju tehnoloģiju, kas darbojas piesātinājuma un izslēgšanas režīmos. Tāpēc mikroshēma patērē ļoti maz enerģijas, salīdzinot ar citām ierīcēm.
• Uzticams un pārnēsājams: Tas izmanto VLSI un MOSFET tranzistoru tehnoloģijas, tāpēc mikroshēmas atteices līmenis ir ļoti zemāks, padarot to par ļoti uzticamu ierīci. Datorsistēma, kas izmanto šīs mikroshēmas, ir arī pārnēsājama, jo tā ir kompakta un rada ļoti maz siltuma nekā citas ierīces.
• Elastīgs: To pašu mikroshēmu var izmantot, lai palaistu vairākas lietojumprogrammas, izmantojot atšķirīgu instrukciju kopu. Tas padara mikroshēmu elastīgu.

Mikroprocesoru veidi

Apskatīsim dažus mikroprocesorus un to atšķirības savā starpā.

RISC procesori

Samazinātā instrukciju kopas datora (RISC) procesors komandu izpildei izvieto nelielu, optimizētu instrukciju kopu.

RISC procesoros katrai instrukcijai ir nepieciešams tikai viens pulksteņa cikls, lai izpildītu izvadi el tiempo skaidrā naudā. Starp RISC procesora funkcijām mums ir:

• Izmantojiet vienkāršus instrukciju komplektus.
• Tas sastāv no liela skaita ierakstu.
• Tas izmanto vienkāršus adresācijas režīmus un fiksēta garuma instrukciju kopu.
• RAM lietojums ir ļoti augsts.
• Atbalsta dažādus datu formātus.
• Augsti energoefektīvs.

RISC sastāv no optimizētiem instrukciju kopas datiem un atmiņas vienības, kas ir savienota ar kešatmiņu.

CISC procesori

Tas apzīmē kompleksās instrukciju kopas iekārtas (CISC). Tā mērķis ir samazināt instrukciju skaitu programmā, ignorējot ciklu skaitu vienā instrukcijā.

Instrukcijas ievada aparatūras bloku un padara procesoru lēnu un sarežģītu. Starp tās funkcijām mums ir:

• RAM lietojums ir ļoti zems.
• Tiek izmantots liels skaits instrukciju.
• Lai izpildītu instrukciju, ir nepieciešami vairāk nekā vairāki cikli.
• Tiek izmantoti dažādi adresācijas režīmi.
• Procesora shēma ir ļoti sarežģīta.
• Tiek izmantots mazāks reģistru skaits.
• Tiek izmantots sarežģīts un mainīgs instrukciju kopums.

Galvenā atmiņa un vadības atmiņas bloks ir atšķirīgi, un, lai uzglabātu sarežģītās instrukciju kopas un to izpildei, vadības blokam ir pievienota arī vadības atmiņa.

Kopprocesori

Tas ir procesora veids, ko izmanto galvenajiem procesoriem. Piemēram, matemātikas procesors var strādāt ar galveno procesoru, piemēram, 8086, un var atrisināt funkcijas ātrāk nekā galvenie procesori.

Kopprocesoru veiktās darbības ir aritmētika, grafika, signālu apstrāde, šifrēšana/atšifrēšana utt.

Ievades/izvades procesors

Tas ir atšķirīgs procesors, kas paredzēts ievades un izvades ierīču vadīšanai, tāpēc tam ir sava lokālā atmiņa ar minimālu CPU noslodzi.

Šāda veida procesoru piemērs ir tastatūras un peles kontrolleris, grafiskā displeja kontrolleris, DMA (tiešās atmiņas piekļuves) kontrolieris utt.

Tranzistoru dators

Tas ir paredzēts saziņai starp procesoriem, un tam ir lokālā atmiņa. To izmanto kā vienu procesoru, lai savienotu vienu raidītāju ar citu, izmantojot saites, un veiktu dažus īpašus uzdevumus. Piemēri ir T212 16 bitu, T425 32 bitu procesori utt.

Mikroprocesors pret mikrokontrolleri

Apskatīsim atšķirības starp mikroprocesoru un mikrokontrolleru:

Mikroprocesors

• Atmiņa un ievades un izvades ierīces ir savienotas ārēji.
• Mikroprocesora shēma parasti ir ļoti liela, jo atmiņas komponenti ir savienoti ārēji.
• Mikroprocesori ir rentabli.
• Mikroprocesoru sistēmu jaudas patēriņš ir lielāks nekā mikrokontrolleru, pateicoties ārējo komponentu klātbūtnei un izmantotajai tehnoloģijai, kas ir VLSI.
• To izmanto mājas datoros, klēpjdatoros utt.
• Tā ir datora sirds, kas izgatavota ar nelielu silīcija integrēto shēmu.
• Tas nesatur RAM, ROM, taimerus vai ievades/izvades komponentus, kas ražoti mikroshēmā.
• Lai mijiedarbotos starp perifērijas ierīcēm un atmiņas komponentiem, tiek ieviesta ārējā kopne.
• Tā lietošana ir ļoti sarežģīta un dārga, jo, lai iegūtu vēlamo rezultātu, ir nepieciešams daudz instrukciju.
• Strādā ļoti lielā ātrumā. Tie darbojas lēnāk nekā mikroprocesori.
• Galvenie mikroprocesoru pielietojumi ir kalkulatori, uzskaites sistēmas, vadības dati, spēļu automāti, militārie lietojumi, skaitļošanas un luksoforu sistēmas utt.

Mikrokontrolleris

• Mikrokontrolleram ir iebūvēta atmiņa un ievades/izvades komponenti.
• Mikrokontrollera iekšējā shēma nav ļoti liela.
• Mikrokontrolleri ir rentablāki nekā mikroprocesori.
• Mikrokontrolleru enerģijas patēriņš ir mazāks nekā mikroprocesoriem, jo ​​tie ir veidoti, izmantojot CMOS tehnoloģiju.
• To galvenokārt izmanto iegultās sistēmās, veļas mašīnās un mūzikas sistēmās MP3.
• Tajā ir viens vai vairāki mikroprocesori ar centrālo procesoru un citiem perifērijas komponentiem.
• Tam ir RAM, ROM, taimeri un citi komponenti, kā arī CPU, kas ražots mikroshēmā.
• Tam ir iekšēja kopne saskarnei starp RAM un ievades/izvades komponentiem.
• Tās shēma ir ļoti vienkārša un lētāka nekā mikroprocesoriem ar mazāk norādījumu, kas jāievēro, lai iegūtu vēlamo rezultātu.
• Galvenās mikrokontrolleru pielietošanas iespējas ir kompaktas ierīces, piemēram, mobilie tālruņi, CD atskaņotāji, kameras, apsardzes signalizācijas, OTG un mikroviļņu krāsnis, trauku mazgājamās mašīnas un pulksteņi utt.

Kas ir 8085 mikroprocesors?

Tas ir 8 bitu mikroprocesors kas var apstrādāt, pieņemt un nosūtīt 8 bitu datus vienlaicīgi. Tas darbojas ar takts frekvenci 3 MHz, un tajā ir 16 adrešu līnijas, tāpēc tam ir 64 kilobaiti atmiņas.

Kas ir 8086 mikroprocesors?

Tas ir 16 bitu mikroprocesors kurā ir 20 adrešu līnijas un 16 datu līnijas, kā arī 1 MB atmiņas krātuve. Apstrāde ir ātrāka nekā 8085 mikroprocesors.

Secinājums

Jums var būt interesē 10 pastāvošie datoru veidi

Šī ir ļoti plaša tēma lasītājiem, kurus interesē elektronikas un instrumentu joma. Pamatzināšanas ļoti noder mikroshēmu projektēšanas un ražošanas procesos.

Šī apmācība palīdzēs lasītājiem iegūt pamatzināšanas par minētā procesora darbību, ko mēs izskaidrojām. Pēc šīs apmācības veikšanas jūs varat viegli saprast ar to saistīto jēdzienu un terminoloģiju.