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
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 |
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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.