Care sunt părțile unui microprocesor?

Ce este un microprocesor? ¿Care sunt părțile unui microprocesor? Cum funcționează? Acestea și alte întrebări vor primi răspuns în următoarea postare. Vă vom oferi chiar și o comparație între un Microprocesor și un Microcontroler, doi termeni pe care mulți îi confundă.

Puteți simți importanța acestei piese de hardware când vine vorba de sarcinile pe care doriți să le îndepliniți. Cu fiecare nouă versiune de CPU, computere portabil devin mai rapid, mai puternic și mai eficient.

În general, cu cât microprocesorul este mai rapid, cu atât computerul tău va fi mai rapid.

Ce este un microprocesor?

Microprocesorul Este singura componentă a unui computer responsabilă de gestionarea tuturor instrucțiunilor hardware și software. Este cunoscut și ca cip logic, unitate centrală de procesare (CPU) sau pur și simplu, procesor.

microprocesorul Este inima sistemului informatic, sau un server sau laptop. Este o unitate de calcul mică care este fabricată pe un singur cip. Microprocesorul este un circuit integrat digital controlat de ceas care este construit folosind Tehnologia VLSI.

Acceptă intrarea în formă binară, le prelucrează conform instrucțiunii stocate în memorie și efectuează operația logică aritmetică și logica digitală secvențială. Componentele utilizate în construcția cipului sunt tranzistori, registre, diode etc., care lucrează împreună pentru a efectua operația atribuită.

De asemenea, putem spune că microprocesorul este un fel de unitate de circuit integrat (IC) care combină toate funcțiile de bază ale unei unități centrale de procesare (CPU) a computerului.

Este o unitate programabilă care este fabricată pe un cip de siliciu și constă din unitate ALU, ceas și unitate de control și matrice de registru care acceptă intrarea în formă binară (0 și 1) și dă ieșirea după procesarea datelor conform instrucțiunilor obţinute în unitatea de memorie.

Elementele de bază ale acestui procesor sunt un ALU, o matrice de registre și unitatea principală de procesare a controlului.

Funcția de unitatea logică aritmetică (ALU) este de a efectua operații matematice și logice pe baza datelor extrase din unitățile de intrare sau dispozitivul de memorie.

Matricea de înregistrări Este o combinație de registru și acumulator. unitate de control se ocupă de procesarea generală și fluxul de date în computer.

Care sunt părțile unui microprocesor?

Cele 4 părți principale ale unui microprocesor sunt următoarele:

• ALU, Unitatea Aritmetică Logică.
• CU, Unitatea de control.
• Unitatea de memorie.
• Tranzistoarele.

Unitatea logică aritmetică (ALU)

Unitatea logică aritmetică (ALU) efectuează operații matematice, logice și de decizie. Este unitatea responsabilă de adunarea, scăderea, înmulțirea și împărțirea).

De asemenea, servește ca unitate logică, responsabilă pentru compararea, selectarea, potrivirea și îmbinarea diferitelor date sau informații. Puterea și eficiența procesorului depind de designul ALU.

Unitatea de control (CU)

Urmează unitatea de control (CU), care conduce toate operațiunile procesorului. Este locul în care CPU citește și interpretează cererile de memorie și le transformă într-o serie de semnale binare.

Apoi trimite operația către diferite părți ale computerului conform instrucțiunilor. CU apelează ALU pentru a efectua calculele necesare. De asemenea, coordonează toate dispozitivele de intrare/ieșire pentru a transfera sau a primi instrucțiuni.

Unitatea de memorie

Sarcina principală a unității de memorie este de a stoca date sau instrucțiuni intermediare și rezultate. Este împărțit în memorie primară și memorie secundară, pentru a furniza date altor unități ale procesorului.

Permite CPU-ului să îndeplinească funcții solicitate de programe precum sistemul de operare, fără a fi nevoie să solicite RAM.

Tranzistoarele

Un alt element al microprocesorului care nu este prezentat în diagrame este tranzistorul. Aceste comutatoare microscopice stochează informații binare (unu și zerouri) pentru a efectua calcule.

Ele controlează fluxul de energie electrică în funcție de dacă întrerupătorul este pornit sau oprit. Semnalele sunt oprite și pe diferite combinații de tranzistori pentru a efectua calcule. Un cip de siliciu foarte subțire poate conține câteva sute de milioane de tranzistori.

Ați putea fi, de asemenea, interesat Cum să intrați în BIOS-ul laptopului Toshiba | Comenzi rapide și metode

Terminologii folosite

Să ne uităm la câțiva termeni folosiți în mod obișnuit atunci când vorbim despre microprocesoare.

Autobuz

Autobuzul este o combinație de conductori propuse pentru transmiterea datelor care conțin informații de direcție și control către diferite elemente din ea. Microprocesoarele constau din trei tipuri de magistrale: o magistrală de date, o magistrală de control și o magistrală de adrese.

• Autobuzul de date Este bidirecțională și duce la și de la memorie.
• Autobuzul de adrese Este magistrala unidirecțională care transportă adresa portului de intrare sau de ieșire de la CPU la memorie sau portul I/O.
• Autobuzul de control Transportă semnalul de ceas, semnalul de întrerupere și semnalul de gata și sunt bidirecționale și denotă starea procesului.

Set de instructiuni

Setul de instrucțiuni Este un set de comenzi dat de acest procesor pentru ca acesta să înțeleagă ce i se spune să facă. Prin urmare, acționează ca o interfață între software și partea hardware a acestui procesor.

Un exemplu de set de instrucțiuni este că instrucțiunea poate instrui procesorul să facă SAU între registrul A și registrul B pentru a procesa o anumită unitate de date de intrare.

lungimea cuvântului

lungimea cuvântului Este definit ca niște biți de pe magistrala de date internă pe care un procesor îi poate procesa într-un interval de timp. De exemplu, procesorul pe 16 biți va avea o magistrală de date pe 16 biți, un registru pe 16 biți și va efectua procesare pe 16 biți într-o singură instanță de timp.

Aceasta ar fi lungimea cuvântului tău.

ascunzătoare

Memoria cache Este un tip de RAM care este fabricat în procesor. Se mai numește și memorie CPU și este folosită pentru a accesa datele din memorie mai rapid decât cealaltă unitate de memorie.

Cache-ul stochează setul de instrucțiuni care sunt utilizate cel mai frecvent pentru a efectua tipul de sarcini repetitive. Prin urmare, îmbunătățește viteza generală a operațiunii.

Viteza ceasului

Pentru a controla viteza cu care procesorul execută instrucțiuni, a semn de ceas. De asemenea, ceasul sincronizează toate componentele utilizate în acest procesor. Viteza ceasului este evaluată în herți, megaherți (MHz) sau gigaherți (GHz).

Decodor de instrucțiuni

Este cel care decodifică instrucțiunile primite din registrul de instrucțiuni și le convertește în limbaj mașină, apoi le trimite către unitatea ALU pentru procesare.

Unitate ALU

ALU este unitatea logică aritmetică. Este cel care efectuează toate operațiunile logice, matematice, de înregistrare și de memorie.

înregistrare

Inregistreaza-te menține valoarea intermediară pentru ieșirea programului în timpul procesării și apoi o compară cu registrul de testare înainte de a genera ieșirea finală.

Puterea designului termic

TDP este un alt termen pe care sigur vei întâlni. Spre deosebire de microprocesoarele desktop, procesoarele mobile trebuie să atingă un echilibru între performanță și consumul de energie.

TDP măsoară puterea maximă consumată de un microprocesor în wați. Este o măsură importantă pentru a determina cât de rece va rămâne laptopul în timpul utilizării intense.

Cum funcționează un microprocesor?

Acesta poate fi numit un motor de calcul care este fabricat pe un singur cip și este inima sistemului informatic. Limba nativă pe care o înțelege acest procesor este limbajul de asamblare și execută setul de instrucțiuni ale mașinii care îi spune procesorului ce funcție trebuie să îndeplinească.

Pe baza acestor instrucțiuni, efectuați următoarele acțiuni:

Folosind unități aritmetice sau logice, efectuați operații matematice precum adunarea, scăderea, înmulțirea și împărțirea. Cele mai recente procesoare bazate pe tehnologie au unități ALU moderni care pot efectua operații logice complexe chiar și pentru numere flotante cu cifre mari.

Are ambele tipuri de memorie RAM y ROM-ul. ROM-ul înseamnă memorie doar pentru citire. ROM-ul este programat cu octeți prestabiliți, iar magistrala de adrese îi spune cipului ROM ce octet să ia și să îl plaseze pe magistrala de date pentru procesare ulterioară.

rom de asemenea cunoscut ca si BIOS-ul (sistem de intrare/ieșire de bază) și la pornirea computerului, acesta va porni cu setările salvate în memoria BIOS.

Prin instrucțiunile BIOS, computerul va căuta pe hard disk pentru a găsi sectorul de boot. cizmă. După ce a învățat instrucțiunile hard disk-ului, computerul stochează datele sectorului de pornire în RAM.

RAM reprezintă memoria cu acces aleatoriu și poate citi sau scrie octeții în funcție de setul de instrucțiuni. Cipul RAM uitați tot ce este stocat pe el odată ce computerul este oprit. Prin urmare, este memoria lui depozitare temporar.

Acum să ne uităm la rolul diferitelor componente ale acestui procesor. Autobuzul de adrese (8-bit, 16-bit, sau 32-bit) va trimite o adresă în memorie. În mod similar, funcția magistralei de date este de a trimite sau primi date din memorie.

Citiți și scrieți rânduri Ele joacă un rol important în informarea memoriei dacă să seteze sau să obțină locația adresei. Linia ceasului va seta pulsul ceasului procesorului și linia de resetare va reporni execuția programului punând contorul la zero.

Registrele sunt flip-flops care sunt folosite pentru a efectua funcții logice booleene. Pentru un procesor pe 8 biți, de exemplu, sunt necesare trei registre pentru a efectua operații logice.

ALU efectuează operaţia logică şi înregistrarea testului va păstra valoarea de ieșire pentru comparații interne. Aici este folosit și tamponul cu trei stări, care permite diferitelor ieșiri să fie conectate la o linie, dar numai una dintre ele să treacă 1 sau 0 la linie.

Pentru a activa tamponul cu trei stări, linia de citire și linia de intrare a datelor, utilizați decodorul de instrucțiuni. Decodorul de instrucțiuni bazat pe ciclul de ceas activează tamponul necesar și, prin urmare, blochează instrucțiunea în registru.

Decodorul de instrucțiuni apoi decodifică ieșirea operației efectuate de ALU și o caută cu registrul de comparație.

În funcție de setul de instrucțiuni, acesta va îndeplini sarcinile în fiecare ciclu de ceas și la sfârșitul ciclului, contorul programului este incrementat.

Deoarece funcționează pe setul de instrucțiuni multiple, care este setul de diferite modele de biți, această colecție de biți de instrucțiuni este cunoscută ca limbaj de asamblare a procesorului.

Un asamblator este folosit pentru a traduce aceste modele, iar rezultatul este stocat în memorie pentru ca procesorul să execute programul.

Avantajele unui microprocesor

• Profitabil: Este fabricat pe un mic circuit integrat (IC), astfel încât acest lucru va reduce costul total al sistemului hardware.
• De mare viteză: Este capabil să manipuleze și să execute milioane de instrucțiuni și funcții pe secundă datorită tehnologiei pe care o folosește. Prin urmare, aceste cipuri funcționează la o viteză foarte mare.
• Mărime mică: Datorită utilizării tehnologiilor de circuit integrat la scară foarte mare (VLSI), acesta este fabricat într-o zonă foarte mică, astfel încât acest lucru va reduce dimensiunea totală a cipului.
• Consum mai mic de energie: Aceste procesoare sunt construite cu tehnologia semiconductoare cu oxid de metal care funcționează în moduri de saturație și cutoff. Prin urmare, cipul folosește foarte puțină putere în comparație cu alte dispozitive.
• Fiabil și portabil: Folosește tehnologii de tranzistori VLSI și MOSFET, astfel încât rata de eșec a cipului este foarte scăzută, făcându-l un dispozitiv foarte fiabil. Sistemul informatic care utilizează aceste cipuri este, de asemenea, portabil, deoarece este compact și generează foarte puțină căldură decât celelalte dispozitive.
• Flexibil: Același cip poate fi folosit pentru a rula mai multe aplicații folosind un set diferit de instrucțiuni. Acest lucru face cipul flexibil.

Tipuri de microprocesoare

Să ne uităm la unele microprocesoare și la diferențele dintre ele.

procesoare RISC

Procesorul computerului cu set redus de instrucțiuni (RISC) implementează un set mic, optimizat de instrucțiuni pentru executarea comenzilor.

În procesoarele RISC, fiecare instrucțiune are nevoie de un singur ciclu de ceas pentru a executa ieșirea timpul numerar. Printre caracteristicile procesorului RISC avem:

• Utilizați seturi de instrucțiuni simple.
• Este format dintr-un număr mare de înregistrări.
• Utilizează moduri simple de adresare și un set de instrucțiuni cu lungime fixă.
• Utilizarea RAM este foarte mare.
• Suporta diferite formate de date.
• Foarte eficient energetic.

RISC constă dintr-un set de instrucțiuni optimizat și o unitate de memorie care este conectată la memoria cache.

procesoare CISC

Acesta reprezintă echipament complex de instrucțiuni (CISC). Scopul este de a minimiza numărul de instrucțiuni per program ignorând numărul de cicluri per instrucțiune.

Instrucțiunile intră în unitatea hardware și fac ca procesorul să funcționeze lent și complex. Printre caracteristicile sale avem:

• Utilizarea RAM este foarte scăzută.
• Se utilizează un număr mare de instrucțiuni.
• Pentru a executa o instrucțiune, sunt necesare mai mult de un număr de cicluri.
• Sunt utilizate diferite moduri de adresare.
• Circuitul procesorului este foarte complex.
• Se utilizează un număr mai mic de registre.
• Se folosește un set complex și variabil de instrucțiuni.

Memoria principală și unitatea de memorie de control sunt diferite și pentru a stoca seturi de instrucțiuni complexe și pentru executarea lor, memoria de control este, de asemenea, conectată la unitatea de control.

Coprocesoare

Este tipul de procesor folosit cu procesoarele principale. De exemplu, un procesor matematic poate funcționa cu procesorul principal precum 8086 și poate rezolva funcțiile mai rapid decât procesoarele principale.

Operațiile efectuate de coprocesoare sunt aritmetice, grafice, procesare semnal, criptare/decriptare etc.

Procesor de intrare/ieșire

Este un procesor diferit care este conceput pentru a controla dispozitivele de intrare și de ieșire, deci are propria memorie locală cu o utilizare minimă a CPU.

Exemplul acestui tip de procesoare este controlerul pentru tastatură și mouse, controler pentru afișaj grafic, controler DMA (acces direct la memorie) etc.

Calculator cu tranzistori

Este conceput pentru comunicații între procesoare și are memorie locală. Este folosit ca o singură unitate de procesor pentru a conecta un transputer la altul prin legături și pentru a efectua unele sarcini speciale. Exemple sunt procesoarele T212 pe 16 biți, T425 pe 32 de biți etc.

Microprocesor Vs Microcontroller

Să ne uităm la diferențele dintre microprocesor și microcontroler:

Microprocesor

• Dispozitivele de memorie și de intrare și ieșire sunt conectate extern.
• Circuitul microprocesorului este în general foarte mare, deoarece componentele memoriei sunt conectate extern.
• Microprocesoarele sunt rentabile.
• Consumul de energie al sistemelor cu microprocesoare este mai mare decât cel al microcontrolerelor datorită prezenței componentelor externe și tehnologiei utilizate care este VLSI.
• Este folosit la computerele de acasă, laptopurile etc.
• Este inima unui computer realizat cu un mic circuit integrat de siliciu.
• Nu conține RAM, ROM, temporizatoare sau componente de intrare/ieșire fabricate în interiorul cipului.
• Pentru a interacționa între periferice și componente de memorie, este implementată o magistrală externă.
• Este foarte complicat și costisitor de utilizat, deoarece necesită o mulțime de instrucțiuni pentru a obține rezultatul dorit.
• Funcționează la viteză foarte mare. Acestea funcționează la o viteză mai mică decât microprocesoarele.
• Principalele aplicații ale microprocesorului sunt calculatoarele, sistemele de contabilitate, datele de control, aparatele de jocuri, aplicațiile militare, sistemele de calcul și semafoare etc.

Microcontroler

• Microcontrolerul are memorie încorporată și componente de intrare/ieșire.
• Circuitul intern al microcontrolerului nu este foarte mare.
• Microcontrolerele sunt mai rentabile decât microprocesoarele.
• Consumul de energie al microcontrolerelor este mai mic decât cel al microprocesoarelor, deoarece acestea sunt construite cu tehnologie CMOS.
• Acesta este utilizat în principal în sistemele încorporate, mașini de spălat și sisteme muzicale MP3.
• Conține unul sau mai multe microprocesoare cu CPU și alte componente periferice.
• Are RAM, ROM, cronometre și alte componente împreună cu procesorul fabricat pe un cip.
• Are o magistrală internă pentru interfața dintre RAM și componentele de intrare/ieșire.
• Circuitul său este foarte simplu și mai ieftin decât microprocesoarele, cu mai puține instrucțiuni de urmat pentru a obține rezultatul dorit.
• Principalele aplicații ale microcontrolerelor sunt dispozitivele compacte precum telefoanele mobile, CD playerele, camerele foto, alarmele de securitate, OTG și cuptoarele cu microunde, mașinile de spălat vase și ceasurile etc.

Ce este microprocesorul 8085?

Este un microprocesor pe 8 biți care poate procesa, accepta și trimite simultan date pe 8 biți. Funcționează la o frecvență de ceas de 3 MHz și are 16 linii de adresă, deci are 64 de kiloocteți de memorie.

Ce este microprocesorul 8086?

Este un microprocesor pe 16 biți care are 20 de linii de adresă și 16 de linii de date împreună cu o memorie de stocare de 1 MB. Procesarea este mai rapidă decât microprocesorul 8085.

Concluzie

Ați putea fi, de asemenea, interesat 10 tipuri de computere care există

Acesta este un subiect foarte larg pentru cititorii interesați de domeniul electronicii și instrumentației. Cunoștințele de bază sunt foarte utile pentru proiectarea și procesele de fabricație a cipurilor.

Acest tutorial va ajuta cititorii să dobândească cunoștințe de bază despre funcționarea procesorului menționat pe care l-am explicat. După ce ați urmat acest tutorial, puteți înțelege cu ușurință conceptul și terminologiile legate de acesta.