Kaj je mikroprocesor: generacije in njegove vrste

Prvi Mikroprocesor tako kot Intel 4004 so izumili Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin in Stanley Mazor. Velikost teh procesorjev je 8-bitni procesorji (bere ali piše samo 1 bajt naenkrat), 16-bitni (bere ali piše samo 2 bajta hkrati), 32-bitni (bere ali piše samo 4 bajte hkrati) in 64-bitni ( prebere ali zapiše edini bajt naenkrat). Izvaja vse operacije ali funkcije, odvisno od programa, ki ga programer napiše v montažnem jeziku, njegova življenjska doba pa je več kot 3000 ur. Skoraj vsi gospodinjski elektronski izdelki vsebujejo mikroprocesor, nekateri primeri so pralni stroji, hladilniki, gejzirji, alarmni sistemi, mikrovalovna pečica, prenosniki itd.

Kaj je mikroprocesor?

Mikroprocesor se večinoma uporablja v vgrajene nadzorne aplikacije kot so gospodinjske aplikacije, avtomobili in računalniška zunanja oprema. Je integriran elektronsko vezje ki nadzoruje vse funkcije CPU ali centralne procesne enote računalnika ali drugih digitalnih naprav. Celotna funkcija CPU-ja je nadzorovana z enim integriranim vezjem, ki sprejme binarne podatke kot vhod in jih obdela v skladu z danimi navodili, nato pa ustvari izhod. Ta procesor vsebuje na milijone drobnih komponent tranzistorji , registri in diode. Blok diagram tega procesorja je prikazan na spodnji sliki.

mikroprocesorski blok-diagram

Sestavni deli mikroprocesorja

Sestavni deli tega procesorja so ALU, nadzorna enota, vhodno-izhodne naprave in registrska matrika.

• ALU (aritmetična logična enota) izvaja tako aritmetične kot logične operacije. Aritmetične operacije, kot so seštevanje, odštevanje, množenje, deljenje in logične operacije, kot so NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR itd.
• Krmilna enota se uporablja za nadzor navodil in generira signale za upravljanje drugih komponent.
• Matrika registra je sestavljena iz registrov. Registri ki jih programer uporablja za shranjevanje poljubnih podatkov, so znani kot registri za splošno uporabo, registri, ki jih programer ne uporablja za shranjevanje podatkov, pa so znani kot rezervirani registri. Dolžina registra je znana kot beseda dolžina računalnika.
• Vhodno-izhodne naprave se uporabljajo za prenos podatkov med mikroračunalniki in zunanjimi napravami.

Kako so narejeni mikroprocesorji?

Mikroprocesorji so izdelani iz silicija ali germanija. Silicij in germanij sta polprevodnika, skoraj vse elektronske komponente izdelujejo ti polprevodniki.

Generacije mikroprocesorjev

Obstaja pet generacij tega procesorja, ki vključujejo predvsem naslednje.

• Mikroprocesor prve generacije : Prva generacija procesorjev je 4-bitni mikroprocesor, predstavljen v letih 1971 - 1972.
• Drugič Generacijski mikroprocesor : Procesorji druge generacije so 8-bitni mikroprocesor, predstavljen leta 1973.
• Tretjič Generacijski mikroprocesor : Procesorji tretje generacije so 16-bitni mikroprocesor, predstavljen leta 1978.
• Četrtič Generacijski mikroprocesor : Procesorji četrte generacije so 32-bitni mikroprocesorji.
• Petič Generacijski mikroprocesor : Peta generacija procesorjev je 64-bitni mikroprocesor.

Delovanje mikroprocesorja

Za pridobitev izhoda prvi mikroprocesor pridobi navodila iz pomnilnika računalnika, nato jih dešifrira in kot rezultat izvrši ta navodila v binarni obliki. Moč danega mikroprocesorja se meri v bitih.

Ta procesor izvede navodila po naslednjih korakih

mikroprocesor

• Pridobivanje (IF): To je prvi korak mikroprocesorja, ki ukaz pridobi iz pomnilnika.
• Dekodiranje (ID): To je drugi korak mikroprocesorja, ki se uporablja za dekodiranje navodil.
• Izvedba (EX): To je zadnji korak tega procesorja, ki izvaja navodila in izhodne podatke.

Vrste mikroprocesorjev

Vrste procesorjev so prikazani na spodnji sliki.

• Vektorski procesorji: Vektorski procesor je zasnovan za vektorske izračune in je vrsta operandov. Gre za postopek uporabe vektorjev za shranjevanje velikega števila spremenljivk za visokointenzivno obdelavo podatkov. Vremenska napoved, preslikava človeškega genoma, podatki GIS so nekateri primeri vektorskih procesorjev IBM 390 / VF, DEC’S vax 9000 itd.
• Procesorji ali SIMD procesorji: Procesor matrike je zasnovan tudi za vektorske izračune in je procesor za več podatkov (SIMD) z enim navodilom. Aplikacije SIMD vključujejo obdelavo slik, 3D upodabljanje, prepoznavanje govora, mreženje, funkcije DSP itd.

tipi mikroprocesorjev

• Scalar in Superscalar procesorji: Procesor, ki izvaja skalarne podatke, je znan kot skalarni procesor. Skalarni procesorji so morda skalarni procesor RISC ali skalarni procesor CISC. Superskalarni procesor izvaja več kot eno navodilo na urni cikel in ima več cevovodov.
• Digitalni procesorji signalov: Digitalni procesorji signalov se uporabljajo za obdelavo signalov v digitalni obliki. Aplikacije DSP so obdelava avdio signalov, digitalna obdelava slik, stiskanje videa, kompresija zvoka, obdelava govora in prepoznavanje itd. Digitalni procesorji signala so Motorola 56000, nacionalni lm 32900 itd.
• Procesorji RISC: Celotna oblika RISC je računalnik z zmanjšanimi navodili. Navodila v tem procesorju niso zapletena. Uporablja se v vrhunskih aplikacijah, kot so obdelava videa, telekomunikacije in obdelava slik.
• Procesorji CISC: Celotna oblika CISC je zapleten računalnik z navodili. Navodila v tem procesorju so zapletena. Za izračune potrebuje zunanji pomnilnik. Arhitektura CISC se uporablja v aplikacijah nižjega cenovnega razreda, kot so varnostni sistemi, avtomatizacija doma itd.
• Procesorji ASIC: ASIC je kratica za specifična integrirana vezja. Izvaja se za posebne funkcije ali aplikacije.

Najboljša podjetja mikroprocesorjev

AMD (napredne mikro naprave), Intel, Nvidia, Marvell technology group, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva so nekatera najboljša podjetja tega procesorja. Podjetje AMD (napredne mikro naprave) je pred kratkim uvedlo AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x itd, najboljši mikroprocesor Intel pa je Intel core i9-9900k.

Aplikacije

Aplikacije tega procesorja vključujejo naslednje.

• Igre
• Brskanje po spletu
• Ustvarjanje dokumentov
• Matematični izračuni
• Simulacije
• Urejanje fotografij
• Domači aparati
• V avtomobilski elektroniki
• Pri merjenju
• V mobilni elektroniki
• V avtomatizacija stavb itd

Prednosti

Prednosti tega procesorja vključujejo naslednje

• Poceni
• Visoka hitrost
• Majhna velikost
• Nizka poraba energije
• Vsestranski
• Zanesljivo
• Prenosni
• Enostaven za izvedbo
• Enostaven za spreminjanje

Slabosti

Pomanjkljivosti tega procesorja vključujejo naslednje.

• Operacije s plavajočo vejico niso podprte.
• Včasih se lahko pregreje.

Tu gre torej za pregled mikroprocesor . Kot vemo, je ta procesor ena najboljših tehnologij, ki jo lahko uporabimo v skoraj vseh elektronskih izdelkih. Njegova uporaba se iz dneva v dan povečuje, v primerjavi z drugimi tehnologijami so stroški manjši in hitrost mikroprocesorja velika. Tukaj je vprašanje za vas - kaj trenutno uporablja napredni mikroprocesor?