Co to jest mikroprocesor: generacje i ich typy

Pierwszy Mikroprocesor podobnie jak Intel 4004 został wynaleziony przez Teda Hoffa, Masatoshi Shima, Federico Faggina i Stanleya Mazora. Rozmiar tych procesorów to procesory 8-bitowe (odczytują lub zapisują tylko 1 bajt na raz), 16-bitowe (odczytują lub zapisują tylko 2 bajty na raz), 32-bitowe (odczytują lub zapisują tylko 4 bajty na raz) i 64-bitowe ( odczytuje lub zapisuje jedyny bajt na raz). Wykonuje wszystkie operacje lub funkcje zależne od programu napisanego w języku asemblerowym przez programistę, a jego żywotność wynosi ponad 3000 godzin. Prawie wszystkie domowe produkty elektroniczne zawierają mikroprocesor, niektóre przykłady to pralki, lodówki, gejzery, systemy alarmowe, kuchenka mikrofalowa, laptopy itp.

Co to jest mikroprocesor?

Mikroprocesor jest najczęściej używany w wbudowane aplikacje sterujące takich jak aplikacje domowe, samochody i komputerowe urządzenia peryferyjne. Jest zintegrowany obwód elektryczny który steruje wszystkimi funkcjami CPU lub jednostki centralnej komputera lub innych urządzeń cyfrowych. Całą funkcją procesora steruje pojedynczy układ scalony, który przyjmuje dane binarne jako dane wejściowe i przetwarza te dane zgodnie z podanymi instrukcjami, a następnie generuje dane wyjściowe. Ten procesor zawiera miliony maleńkich komponentów, takich jak tranzystory , rejestry i diody. Schemat blokowy tego procesora pokazano na poniższym rysunku.

schemat blokowy mikroprocesora

Komponenty mikroprocesora

Komponenty tego procesora to ALU, jednostka sterująca, urządzenia wejścia-wyjścia i tablica rejestrów.

• ALU (arytmetyczna jednostka logiczna) wykonuje zarówno operacje arytmetyczne, jak i logiczne. Operacje arytmetyczne, takie jak dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie i operacje logiczne, takie jak NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR itp.
• Jednostka sterująca służy do sterowania instrukcjami i generuje sygnały do ​​obsługi innych komponentów.
• Tablica rejestrów składa się z rejestrów. Rejestry które są używane przez programistę do przechowywania dowolnych danych, są znane jako rejestry ogólnego przeznaczenia, a rejestry, które nie są używane przez programistę do przechowywania danych, są znane jako rejestry zastrzeżone. Długość rejestru nazywana jest długością słowa komputera.
• Urządzenia wejścia-wyjścia służą do przesyłania danych między mikrokomputerami a urządzeniami zewnętrznymi.

Jak powstają mikroprocesory?

Mikroprocesory są wykonane z krzemu lub germanu. Krzem i german są półprzewodnikami, prawie wszystkie elementy elektroniczne są wykonane z tych półprzewodników.

Generacje mikroprocesorów

Istnieje pięć generacji tego procesora, które obejmują głównie następujące.

• Mikroprocesor pierwszej generacji : Procesory pierwszej generacji to czterobitowe mikroprocesory wprowadzone w latach 1971-1972.
• druga Mikroprocesor generacji : Procesory drugiej generacji to 8-bitowe mikroprocesory wprowadzone w 1973 roku.
• Trzeci Mikroprocesor generacji : Procesory trzeciej generacji to 16-bitowe mikroprocesory wprowadzone w 1978 roku.
• Czwarty Mikroprocesor generacji : Procesory czwartej generacji to 32 - bitowe mikroprocesory.
• Piąty Mikroprocesor generacji : Procesory piątej generacji to 64-bitowe mikroprocesory.

Działanie mikroprocesora

Aby uzyskać dane wyjściowe, pierwszy mikroprocesor pobiera instrukcje z pamięci komputera, a następnie je dekoduje i wykonuje instrukcje w postaci binarnej. Moc danego mikroprocesora mierzona jest w bitach.

Ten procesor wykonuje instrukcję, postępując zgodnie z następującymi krokami

działanie-mikroprocesora

• Pobieranie (IF): Jest to pierwszy krok mikroprocesora, który pobiera instrukcję z pamięci.
• Dekodowanie (ID): Jest to drugi krok mikroprocesora używany do dekodowania instrukcji.
• Wykonywanie (EX): Jest to ostatni krok tego procesora, który wykonuje instrukcje i dane wyjściowe.

Rodzaje mikroprocesorów

Rodzaje procesorów pokazano na poniższym rysunku.

• Procesory wektorowe: Procesor wektorowy jest przeznaczony do obliczeń wektorowych i jest tablicą operandów. Jest to proces wykorzystywania wektorów do przechowywania dużej liczby zmiennych w celu przetwarzania danych o dużej intensywności. Prognozowanie pogody, mapowanie ludzkiego genomu, dane GIS to tylko niektóre przykłady procesorów wektorowych: IBM 390 / VF, DEC'S vax 9000 itp.
• Procesory lub procesory SIMD: Procesor macierzowy jest również przeznaczony do obliczeń wektorowych i jest procesorem z pojedynczą instrukcją i wieloma danymi (SIMD). Aplikacje SIMD obejmują przetwarzanie obrazu, renderowanie 3D, rozpoznawanie mowy, sieci, funkcje DSP itp.

typy mikroprocesorów

• Procesory skalarne i superskalarne: Procesor, który wykonuje dane skalarne, nazywany jest procesorem skalarnym. Procesory skalarne to być może procesor skalarny RISC lub procesor skalarny CISC. Procesor superskalarny wykonuje więcej niż jedną instrukcję na cykl zegara i ma wiele potoków.
• Cyfrowe procesory sygnałowe: Cyfrowe procesory sygnałowe służą do przetwarzania sygnałów w postaci cyfrowej. Zastosowania DSP to przetwarzanie sygnału audio, cyfrowe przetwarzanie obrazu, kompresja wideo, kompresja dźwięku, przetwarzanie i rozpoznawanie mowy itp. Cyfrowe procesory sygnałowe to Motorola 56000, krajowy lm 32900 itp.
• Procesory RISC: Pełna forma RISC to komputer ze zredukowanym zestawem instrukcji. Instrukcje w tym procesorze nie są skomplikowane. Jest używany w zaawansowanych aplikacjach, takich jak przetwarzanie wideo, telekomunikacja i przetwarzanie obrazu.
• Procesory CISC: Pełna forma CISC to komputer ze złożonym zestawem instrukcji. Instrukcje w tym procesorze są złożone. Wymaga zewnętrznej pamięci do obliczeń. Architektura CISC jest używana w aplikacjach low-end, takich jak systemy bezpieczeństwa, automatyka domowa itp.
• Procesory ASIC: ASIC oznacza układy scalone specyficzne dla aplikacji. Jest implementowany dla specjalnych funkcji lub aplikacji.

Najlepsze firmy mikroprocesorów

AMD (zaawansowane mikro urządzenia), Intel, Nvidia, grupa technologiczna Marvell, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva to jedne z najlepszych firm tego procesora. Firma AMD (zaawansowane mikro urządzenia) niedawno wdrożyła AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x itp., A najlepszym mikroprocesorem firmy Intel jest Intel Core i9-9900k.

Aplikacje

Zastosowania tego procesora obejmują:

• Hazard
• Przeglądanie sieci
• Tworzenie dokumentów
• Obliczenia matematyczne
• Symulacje
• edycja zdjęć
• Urządzenia domowe
• W elektronice samochodowej
• W pomiarze
• W mobilnej elektronice
• W automatyka budynkowa itp

Zalety

Zalety tego procesora obejmują następujące elementy

• Niska cena
• Wysoka prędkość
• Mały rozmiar
• Niskie zużycie energii
• Wszechstronny
• Niezawodny
• Przenośny
• Łatwe do wdrożenia
• Łatwe do modyfikacji

Niedogodności

Wady tego procesora obejmują następujące.

• Operacje zmiennoprzecinkowe nie są obsługiwane.
• Czasami może się przegrzać.

W związku z tym chodzi o przegląd mikroprocesor . Jak wiemy, ten procesor jest jedną z najlepszych technologii, którą można zastosować w prawie wszystkich produktach elektronicznych. Jego użycie rośnie z dnia na dzień, w porównaniu z innymi technologiami koszt jest mniejszy, a szybkość mikroprocesora wysoka. Oto pytanie do Ciebie - z czego korzysta obecnie zaawansowany mikroprocesor?