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Was ist ein Mikroprozessor?

Die Zentraleinheit (CPU) des Computers basiert auf einem einzelner integrierter Schaltkreis (IC) heißt a Mikroprozessor .

Ein digitaler Computer mit einem Mikroprozessor, der als CPU fungiert, wird Mikrocomputer genannt.

Es handelt sich um ein programmierbares, multifunktionales, taktgesteuertes, registerbasiertes elektronisches Gerät, das binäre Anweisungen aus einem Speichergerät namens Speicher liest, binäre Daten als Eingabe akzeptiert, Daten gemäß diesen Anweisungen verarbeitet und Ergebnisse als Ausgabe bereitstellt.

Der Mikroprozessor enthält Millionen winziger Komponenten wie Transistoren, Register und Dioden, die zusammenarbeiten.

Blockdiagramm eines Mikrocomputers

Einführung in den Mikroprozessor

Ein Mikroprozessor besteht aus einer ALU, einer Steuereinheit und einem Registerarray. Wo GEHEN führt arithmetische und logische Operationen mit den von einem Eingabegerät oder Speicher empfangenen Daten durch. Die Steuereinheit steuert die Anweisungen und den Datenfluss innerhalb des Computers. Und, Registerarray besteht aus Registern, die durch Buchstaben wie B, C, D, E, H, L und Akkumulator gekennzeichnet sind.


Entwicklung der Mikroprozessoren

Wir können den Mikroprozessor nach Generationen oder nach der Größe des Mikroprozessors kategorisieren:

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Erste Generation (4-Bit-Mikroprozessoren)

Die Mikroprozessoren der ersten Generation wurden in den Jahren 1971-1972 von der Intel Corporation eingeführt. Es wurde benannt Intel 4004 da es sich um einen 4-Bit-Prozessor handelte.

Es war ein Prozessor auf einem einzigen Chip. Es könnte einfache arithmetische und logische Operationen wie Addition, Subtraktion, boolesches ODER und boolesches UND ausführen.

Ich hatte eine Steuereinheit, die Steuerfunktionen ausführen konnte, wie etwa das Abrufen einer Anweisung aus dem Speicher, die Dekodierung und die anschließende Erzeugung von Steuerimpulsen zur Ausführung.

Zweite Generation (8-Bit-Mikroprozessor)

Die Mikroprozessoren der zweiten Generation wurden 1973 erneut von Intel eingeführt. Es handelte sich um einen ersten 8-Bit-Mikroprozessor, der arithmetische und logische Operationen an 8-Bit-Wörtern ausführen konnte. Es war Intel 8008 und eine weitere verbesserte Version war Intel 8088.

Dritte Generation (16-Bit-Mikroprozessor)

Die 1978 eingeführten Mikroprozessoren der dritten Generation wurden vertreten durch Intels 8086, Zilog Z800 und 80286 , das waren 16-Bit-Prozessoren mit einer Leistung wie Minicomputer.

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Vierte Generation (32-Bit-Mikroprozessoren)

Mehrere verschiedene Unternehmen haben die 32-Bit-Mikroprozessoren eingeführt, aber das beliebteste ist das Intel 80386 .

Fünfte Generation (64-Bit-Mikroprozessoren)

Von 1995 bis heute sind wir in der fünften Generation. Nach 80856 brachte Intel einen neuen Prozessor heraus, nämlich den Pentium-Prozessor, gefolgt von Pentium Pro-CPU , was es mehreren CPUs in einem einzigen System ermöglicht, Multiprocessing zu erreichen.

Andere verbesserte 64-Bit-Prozessoren sind Celeron-, Dual-, Quad- und Octa-Core-Prozessoren .

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Tabelle: Wichtige Intel-Mikroprozessoren

Mikroprozessor Jahr der Erfindung Wortlänge Speicheradressierungskapazität Stifte Uhr Bemerkungen
4004 1971 4-Bit 1 KB 16 750 KHz Erster Mikroprozessor
8085 1976 8 Bit 64 KB 40 3-6 MHz Beliebter 8-Bit-Mikroprozessor
8086 1978 16-Bit 1 MB 40 5-8 MHz Weit verbreitet in PC/XT
80286 1982 16-Bit 16 MB real, 4 GB virtuell 68 6-12,5 MHz Weit verbreitet in PC/AT
80386 1985 32-Bit 4 GB real, 64 TB virtuell 132 14X14 PGA 20-33 MHz Enthält MMU auf dem Chip
80486 1989 32-Bit 4 GB real, 64 TB virtuell 168 17X17 PGA 25-100 MHz Enthält MMU, Cache und FPU, 1,2 Millionen Transistoren
Pentium 1993 32-Bit 4 GB real, 32-Bit-Adresse, 64-Bit-Datenbus 237 PGA 60-200 Enthält 2 ALUs, 2 Caches, FPU, 3,3 Millionen Transistoren, 3,3 V, 7,5 Millionen Transistoren
Pentium Pro 1995 32-Bit 64 GB echter 36-Bit-Adressbus 387 PGA 150-200 MHz Es handelt sich um einen Datenflussprozessor. Es enthält auch einen Second-Level-Cache mit 3,3 V
Pentium II 1997 32-Bit - - 233-400 MHz Alle Features: Pentium Pro plus MMX-Technologie, 3,3 V, 7,5 Millionen Transistoren
Pentium III 1999 32-Bit 64 GB 370 PGA 600-1,3 MHz Verbesserte Version von Pentium II; 70 neue SIMD-Anweisungen
Pentium 4 2000 32-Bit 64 GB 423 PGA 600-1,3 GHz Verbesserte Version von Pentium III
Itanium 2001 64-Bit 64 Adresszeilen 423 PGA 733 MHz-1,3 GHz 64-Bit-EPIC-Prozessor

Wo,

    PGA- Pin Grid ArrayMMX- Multimedia-ErweiterungenEPOS- Explizit paralleles BefehlsrechnenSIMD- Einzelne Anweisung, mehrere DatenGEHEN- Arithmetik-und LogikeinheitMMU- SpeicherverwaltungseinheitFPU- Gleitkommaeinheit

Grundbegriffe, die im Mikroprozessor verwendet werden

Hier ist eine Liste einiger grundlegender Begriffe, die im Mikroprozessor verwendet werden:

Befehlssatz - Die Gruppe von Befehlen, die der Mikroprozessor verstehen kann, wird als Befehlssatz bezeichnet. Es handelt sich um eine Schnittstelle zwischen Hardware und Software.

Bus - Leitersatz zur Übertragung von Daten, Adressen oder Steuerinformationen an verschiedene Elemente in einem Mikroprozessor. Ein Mikroprozessor verfügt über drei Arten von Bussen: Datenbus, Adressbus und Steuerbus.

IPC (Anweisungen pro Zyklus) – Es ist ein Maß dafür, wie viele Befehle eine CPU in einem einzigen Takt ausführen kann.

Taktfrequenz – Dies ist die Anzahl der Operationen pro Sekunde, die der Prozessor ausführen kann. Sie kann in Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz) ausgedrückt werden. Sie wird auch Taktrate genannt.

Bandbreite - Die Anzahl der in einem einzelnen Befehl verarbeiteten Bits wird als Bandbreite bezeichnet.

Wortlänge - Die Anzahl der Bits, die der Prozessor gleichzeitig verarbeiten kann, wird als Wortlänge des Prozessors bezeichnet. Der 8-Bit-Mikroprozessor kann 8-Bit-Daten gleichzeitig verarbeiten. Der Bereich der Wortlänge liegt je nach Typ des Mikrocomputers zwischen 4 Bit und 64 Bit.

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Datentypen - Der Mikroprozessor unterstützt mehrere Datentypformate wie Binär, ASCII, vorzeichenbehaftete und vorzeichenlose Zahlen.


Arbeitsweise des Mikroprozessors

Der Mikroprozessor folgt einer Sequenz, um die Anweisung auszuführen: Abrufen, Dekodieren und dann Ausführen.

Zunächst werden die Anweisungen in sequentieller Reihenfolge im Speicher des Computers gespeichert. Der Mikroprozessor ruft diese Anweisungen aus dem gespeicherten Bereich (Speicher) ab, dekodiert sie und führt diese Anweisungen aus, bis der STOP-Befehl erfüllt wird. Anschließend wird das Ergebnis in binärer Form an den Ausgabeport gesendet. Zwischen diesen Prozessen speichert das Register die temporären Daten und die ALU (Arithmetic and Logic Unit) führt die Rechenfunktionen aus.


Merkmale des Mikroprozessors

    Niedrige Kosten- Aufgrund der integrierten Schaltkreistechnologie sind Mikroprozessoren zu sehr geringen Kosten erhältlich. Dadurch werden die Kosten eines Computersystems gesenkt.Hohe Geschwindigkeit- Aufgrund der Technologie kann der Mikroprozessor mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten. Es kann Millionen von Anweisungen pro Sekunde ausführen.Kleine Größe- Aufgrund der sehr großen und ultragroßen Integrationstechnologie wird ein Mikroprozessor mit sehr geringem Platzbedarf hergestellt. Dadurch wird die Größe des Computersystems reduziert.Vielseitig- Derselbe Chip kann für mehrere Anwendungen verwendet werden, daher sind Mikroprozessoren vielseitig einsetzbar.Energieeffizient- Mikroprozessoren nutzen die Metalloxid-Halbleitertechnologie, die weniger Strom verbraucht.Weniger Wärmeentwicklung- Mikroprozessoren verwenden Halbleitertechnologie, die im Vergleich zu Vakuumröhrengeräten nicht viel Wärme abgibt.Zuverlässig- Da Mikroprozessoren Halbleitertechnologie nutzen, ist die Ausfallrate sehr gering. Daher ist es sehr zuverlässig.tragbar- Aufgrund der geringen Größe und des geringen Stromverbrauchs sind Mikroprozessoren tragbar.