mikroprozessor

Informatik

2022

Wir erklären, was ein Mikroprozessor ist, die Geschichte und die Eigenschaften dieser integrierten Schaltung. Außerdem, wofür es ist und welche Funktionen es hat.

Ein Mikroprozessor kann mit einer oder mehreren CPUs arbeiten.

Was ist ein Mikroprozessor?

Es wird als Mikroprozessor oder einfach als Prozessor für den zentralen integrierten Schaltkreis von a . bezeichnet Computersystem, wo die logischen und arithmetischen Operationen (Berechnungen) ausgeführt werden, um die Ausführung der Programme zu ermöglichen, von der Betriebssystem bis zum App-Software.

Ein Mikroprozessor kann mit einem oder mehreren Zentralprozessor (Central Processing Units), die jeweils aus Registern, einer Steuereinheit, einer arithmetisch-logischen Einheit und einer Gleitkomma-Berechnungseinheit (oder mathematischen Koprozessor) bestehen.

Ebenso wurde es in der Regel über eine Buchse mit dem Mainboard oder Mainboard verbunden, zusammen mit einem Kühlkörpersystem aus bestimmten Wärmeableitungsmaterialien und a FanKühler (interner Lüfter).

Während derselbe Mikroprozessor über einen oder mehrere physikalische oder logische Kerne verfügen kann, in denen die gesamte Rechenarbeit ausgeführt wird, kann dasselbe Computersystem mehrere Prozessoren parallel arbeiten.

Die Leistung dieser Prozessoren ist nicht einfach zu messen, aber die Taktfrequenz (gemessen in Hertz) wird oft verwendet, um zwischen der Leistung des einen und dem anderen zu unterscheiden.

Geschichte des Mikroprozessors

Mikroprozessoren entstanden als Produkt der technologischen Entwicklung zweier spezifischer Branchen: der Computer und Halbleiter. Beide haben ihre Anfänge Mitte des 20. Jahrhunderts im Kontext der Zweiter Weltkrieg, mit der Erfindung von Transistor, bei denen die Vakuumröhren ersetzt wurden.

Seitdem wurde Silizium verwendet, um einfache elektronische Schaltungen zu erzeugen, was später (Anfang der 1960er Jahre) zur Schaffung der ersten digitalen Schaltungen führte: Transistor-Widerstands-Logik (RTL), Transistor-Dioden-Logik (DTL) , Transistor-Transistor-Logik ( TTL) und Emitter Complemented Logic (ECL).

Der nächste Schritt in Richtung Mikroprozessoren wäre die Erfindung integrierter Schaltkreise (SSI und MSI), die den Beginn der Aggregation und Miniaturisierung von Komponenten ermöglichen würden. Die ersten Taschenrechner, die dies verwenden Technologie Sie erforderten jedoch zwischen 75 und 100 integrierte Schaltkreise, was unpraktisch war. Und so war der nächste Schritt beim Downsizing der Computerarchitektur die Entwicklung der ersten Mikroprozessoren.

Der erste Prozessor war der 1971 hergestellte Intel 4004. Er enthielt 2300 Transistoren und mit seinen nur 4 Bits Kapazität 60.000 logische Operationen pro Sekunde bei einer Taktfrequenz von 700 Hz. Von da an investierte der technologische Wettlauf in die Entwicklung besserer und leistungsfähigerer Mikrochips: 8-Bit, 16-Bit, 32-Bit und 64-Bit . , die derzeit Frequenzen über 3 GHz erreichen.

Mikroprozessorfunktionen

Caching verhindert, dass RAM unnötig verwendet wird.

Die Mikroprozessoren ähneln einem kleinen Computer Miniatur-Digital, präsentiert also seine eigene Architektur und führt Operationen unter einem Steuerungsprogramm durch. Diese Architektur besteht aus:

  • Gekapselt Eine keramische Beschichtung, die das Silizium bedeckt und es vor Witterungseinflüssen (wie Sauerstoff im Luft).
  • Zwischenspeicher. Eine Art ultraschneller Speicher, der dem Prozessor zur Verfügung steht, sodass er nicht verwendet wird RAM aber bei Bedarf, da auf den verschiedenen Ebenen der Zwischenspeicher Die verwendeten Daten werden zum sofortigen Abruf gespeichert.
  • Mathe-Coprozessor. Dies wird als Gleitkommaeinheit bezeichnet und ist der Teil des Prozessors, der logische und formale Operationen verarbeitet.
  • Aufzeichnungen. Ein kurzer Arbeitsspeicher im Prozessor, der entwickelt wurde, um seinen eigenen Betrieb und seine Bedingungen zu verfolgen.
  • Häfen Die Kanäle, die es dem Prozessor ermöglichen, die Information mit den restlichen Systemkomponenten.

Wozu dient ein Mikroprozessor?

Die Mikroprozessoren sind das "Gehirn" des Computers: sein logisches Zentrum für arithmetische und logische Operationen, in dem alle Systemprogramme ausgeführt werden, sowohl die des Betriebssystems als auch die vom Computer ausgeführten Anwendungen. Nutzername. Hinzu kommen die binäre Logik der System- und Speicherzugriffe. Das heißt: Der Prozessor ist die Informationsmaschine des Computers.

Mikroprozessorfunktion

Der bringen Es ist das Senden des spezifischen Befehls an den Decoder.

Ein Mikroprozessor arbeitet auf der Grundlage einer Reihe elementarer Befehle, die vorprogrammiert und in Form eines Binärcodes gespeichert sind. Diese Anweisungen werden im Hauptspeicher organisiert und in mehrere Phasen unterteilt:

  • Vorabrufen. Oder Vorlesen der Anweisung aus dem Hauptspeicher des Systems.
  • Bringen. Senden der spezifischen Anweisung an den Decoder.
  • Dekodierung. Übersetzung der Anweisung in eine Reihe von auszuführenden Operationen und Lesen der dafür notwendigen Operanden.
  • Die Ausführung. Abschluss der Schulung durch die Komponenten des Systems.
  • Schreiben. Speichern der Ergebnisse zurück in den Hauptspeicher oder in Register.

Diese Phasen werden in mehreren CPU-Zyklen ausgeführt und ihre Dauer hängt von der Frequenz ab, mit der der Mikroprozessor arbeitet.

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