Čo je to mikroprocesor: Generácie a ich typy

Prvý Mikroprocesor ako Intel 4004 vynašli Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin a Stanley Mazor. Veľkosť týchto procesorov je 8 bitových procesorov (dokáže čítať alebo zapisovať iba 1 bajt súčasne), 16 bitov (číta alebo zapisuje súčasne iba 2 bajty), 32 bitov (číta alebo zapisuje súčasne iba 4 bajty) a 64 bitov číta alebo zapisuje jediný bajt súčasne). Vykonáva všetky operácie alebo funkcie, ktoré závisia od programu, ktorý programátor napíše v montážnom jazyku a jeho životnosť je viac ako 3 000 hodín. Takmer všetky elektronické výrobky pre domácnosť obsahujú mikroprocesor, napríklad práčky, chladničky, gejzíry, poplašné systémy, mikrovlnná rúra, notebooky atď.

Čo je to mikroprocesor?

Mikroprocesor sa väčšinou používa v zabudované ovládacie aplikácie ako sú domáce aplikácie, automobily a počítačové periférie. Je to integrovaný elektronický obvod ktorý riadi všetky funkcie CPU alebo centrálnej procesorovej jednotky počítača alebo iného digitálneho zariadenia. Celá funkcia CPU je riadená jediným integrovaným obvodom, ktorý prijíma binárne dáta ako vstup a tieto dáta spracováva podľa daných pokynov a potom generuje výstup. Tento procesor obsahuje milióny drobných komponentov ako tranzistory , registre a diódy. Bloková schéma tohto procesora je uvedená na nasledujúcom obrázku.

mikroprocesorový blokový diagram

Súčasti mikroprocesora

Súčasťou tohto procesora sú ALU, riadiaca jednotka, vstupno-výstupné zariadenia a matica Register.

• ALU (aritmetická logická jednotka) vykonáva aritmetické aj logické operácie. Aritmetické operácie ako sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie a logické operácie ako NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR atď.
• Riadiaca jednotka sa používa na riadenie pokynov a generuje signály na obsluhu ostatných komponentov.
• Pole registrov sa skladá z registrov. Registre ktoré programátor používa na ukladanie ľubovoľných údajov, sú známe ako registre na všeobecné účely a registre, ktoré programátor nepoužíva na ukladanie údajov, sa nazývajú rezervované registre. Dĺžka registra je známa ako dĺžka slova v počítači.
• Vstupno-výstupné zariadenia sa používajú na prenos údajov medzi mikropočítačmi a externými zariadeniami.

Ako sa vyrábajú mikroprocesory?

Mikroprocesory sú vyrobené z kremíka alebo germánia. Kremík a germánium sú polovodiče, takmer všetky elektronické súčiastky sú vyrobené z týchto polovodičov.

Generácie mikroprocesora

Existuje päť generácií tohto procesora, ktoré zahŕňajú hlavne nasledujúce.

• Mikroprocesor prvej generácie : Procesory prvej generácie sú 4-bitovým mikroprocesorom predstaveným v rokoch 1971 - 1972.
• Druhý Generácia mikroprocesora : Procesory druhej generácie sú 8 - bitové mikroprocesory uvedené na trh v roku 1973.
• Po tretie Generácia mikroprocesora : Procesory tretej generácie sú 16-bitové mikroprocesory uvedené na trh v roku 1978.
• Po štvrté Generácia mikroprocesora : Procesory štvrtej generácie sú 32-bitové mikroprocesory.
• Piaty Generácia mikroprocesora : Procesory piatej generácie sú 64 - bitový mikroprocesor.

Práca mikroprocesora

Prvý mikroprocesor získa výstup, aby získal pokyny z pamäte počítača, potom ich dekódoval a vykonal tieto pokyny vo výsledku v binárnej podobe. Výkon daného mikroprocesora sa meria v bitoch.

Tento procesor vykoná inštrukciu pomocou nasledujúcich krokov

fungujúci mikroprocesor

• Načítanie (IF): Je to prvý krok mikroprocesora, ktorý načítava inštrukcie z pamäte.
• Dekódovanie (ID): Je to druhý krok mikroprocesora použitého na dekódovanie inštrukcie.
• Vykonávanie (EX): Je to posledný krok tohto procesora, ktorý vykonáva pokyny a výstup.

Typy mikroprocesorov

Druhy procesorov sú zobrazené na nasledujúcom obrázku.

• Vektorové procesory: Vektorový procesor je navrhnutý pre vektorové výpočty a je to pole operandov. Jedná sa o proces využívania vektorov na ukladanie veľkého množstva premenných na spracovanie údajov s vysokou intenzitou. Predpoveď počasia, mapovanie ľudského genómu, údaje GIS sú príkladmi vektorových procesorov: IBM 390 / VF, DEC’S vax 9000 atď.
• Procesory alebo procesory SIMD: Procesor poľa je tiež navrhnutý pre vektorové výpočty a je to procesor SIMD (single instruction multiple data). Medzi aplikácie SIMD patrí spracovanie obrazu, 3D vykresľovanie, rozpoznávanie reči, vytváranie sietí, funkcie DSP atď.

typy mikroprocesora

• Skalárne a superskalárne procesory: Procesor, ktorý vykonáva skalárne údaje, je známy ako skalárny procesor. Skalárne procesory sú možno skalárny procesor RISC alebo skalárny procesor CISC. Superskalárny procesor vykonáva viac ako jednu inštrukciu za taktovací cyklus a má viac potrubí.
• Procesory digitálneho signálu: Digitálne signálne procesory sa používajú na spracovanie signálov v digitálnej podobe. Aplikácie DSP sú spracovanie zvukového signálu, digitálne spracovanie obrazu, kompresia videa, kompresia zvuku, spracovanie a rozpoznávanie reči atď. Digitálnymi procesormi signálu sú Motorola 56000, národné lm 32900 atď.
• Procesory RISC: Plná forma RISC je počítač so zníženou inštrukčnou sadou. Pokyny v tomto procesore nie sú zložité. Používa sa v špičkových aplikáciách, ako je spracovanie videa, telekomunikácie a spracovanie obrazu.
• Procesory CISC: Plnou formou CISC je komplexný počítač s inštrukčnou sadou. Pokyny v tomto procesore sú zložité. Pre výpočty vyžaduje externú pamäť. Architektúra CISC sa používa v aplikáciách nižšej triedy, ako sú bezpečnostné systémy, domáca automatizácia atď.
• Procesory ASIC: ASIC znamená aplikačne špecifické integrované obvody. Je implementovaný pre špeciálne funkcie alebo aplikácie.

Najlepšie spoločnosti mikroprocesorov

Medzi najlepšie spoločnosti tohto procesora patria AMD (pokročilé mikro zariadenia), Intel, Nvidia, technologická skupina Marvell, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva. Spoločnosť AMD (pokročilé mikro zariadenia) nedávno implementovala AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x atď. A najlepším mikroprocesorom spoločnosti Intel je Intel Core i9-9900k.

Aplikácie

Aplikácie tohto procesora zahŕňajú nasledujúce.

• Hranie
• Prehliadanie webu
• Vytváranie dokumentov
• Matematické výpočty
• Simulácie
• Úpravy fotografií
• Domáce spotrebiče
• V automobilovej elektronike
• V meraní
• V mobilnej elektronike
• V automatizácia budov atď

Výhody

Medzi výhody tohto procesora patrí:

• Nízke náklady
• Vysoká rýchlosť
• Malá veľkosť
• Nízka spotreba energie
• Všestranný
• Spoľahlivý
• Prenosný
• Ľahko implementovateľné
• Ľahko sa upravuje

Nevýhody

Medzi nevýhody tohto procesora patria nasledujúce.

• Operácie s pohyblivou rádovou čiarkou nie sú podporované.
• Niekedy sa môže prehriať.

Jedná sa teda o prehľad mikroprocesor . Ako vieme, tento procesor je jednou z najlepších technológií, ktorú je možné použiť takmer vo všetkých elektronických výrobkoch. Jeho využitie sa každým dňom zvyšuje, v porovnaní s inými technológiami sú náklady nižšie a rýchlosť mikroprocesora vysoká. Je tu pre vás otázka - čo momentálne využíva pokrokový mikroprocesor?