Co je to mikroprocesor: Generace a její typy

První Mikroprocesor jako Intel 4004 vynalezli Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin a Stanley Mazor. Velikost těchto procesorů je 8 bitů (čte nebo zapisuje pouze 1 bajt najednou), 16 bitů (čte nebo zapisuje pouze 2 bajty najednou), 32 bitů (čte nebo zapisuje pouze 4 bajty najednou) a 64 bitů čte nebo zapisuje jediný bajt najednou). Provádí všechny operace nebo funkce závisí na programu, který je napsán v assembleru programátorem a jeho životnost je více než 3000 hodin. Téměř všechny elektronické výrobky pro domácnost obsahují mikroprocesor, některými příklady jsou pračky, ledničky, gejzíry, poplašné systémy, mikrovlnná trouba, notebooky atd.

Co je to mikroprocesor?

Mikroprocesor se většinou používá v vestavěné ovládací aplikace jako jsou domácí aplikace, automobily a počítačové periferie. Je to integrovaný elektronický obvod který řídí všechny funkce CPU nebo centrální procesorové jednotky počítače nebo jiných digitálních zařízení. Celá funkce CPU je řízena jediným integrovaným obvodem, který přijímá binární data jako vstup a zpracovává tato data podle daných pokynů a poté generuje výstup. Tento procesor obsahuje miliony drobných komponent jako tranzistory , registry a diody. Blokové schéma tohoto procesoru je znázorněno na následujícím obrázku.

mikroprocesorový blokový diagram

Součásti mikroprocesoru

Součásti tohoto procesoru jsou ALU, řídicí jednotka, vstupně-výstupní zařízení a matice Register.

• ALU (aritmetická logická jednotka) provádí aritmetické i logické operace. Aritmetické operace jako sčítání, odčítání, násobení, dělení a logické operace jako NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR atd.
• Řídicí jednotka se používá k ovládání pokynů a generuje signály pro ovládání ostatních komponent.
• Pole registrů se skládá z registrů. Registry , které programátor používá k ukládání libovolných dat, se nazývají registry pro všeobecné účely a registry, které programátor nepoužívá k ukládání dat, se nazývají rezervované registry. Délka registru je známá jako délka slova v počítači.
• Vstupně-výstupní zařízení se používají k přenosu dat mezi mikropočítači a externími zařízeními.

Jak se vyrábějí mikroprocesory?

Mikroprocesory jsou vyrobeny z křemíku nebo germania. Křemík a germanium jsou polovodiče, téměř všechny elektronické součásti jsou vyrobeny těmito polovodiči.

Generace mikroprocesoru

Existuje pět generací tohoto procesoru, které zahrnují zejména následující.

• Mikroprocesor první generace : Procesory první generace jsou 4bitový mikroprocesor představený v letech 1971 - 1972.
• Druhý Mikroprocesor generace : Procesory druhé generace jsou 8bitové mikroprocesory představené v roce 1973.
• Třetí Mikroprocesor generace : Procesory třetí generace jsou 16bitový mikroprocesor představený v roce 1978.
• Čtvrtý Mikroprocesor generace : Procesory čtvrté generace jsou 32bitové mikroprocesory.
• Pátý Mikroprocesor generace : Procesory páté generace jsou 64bitový mikroprocesor.

Práce mikroprocesoru

Chcete-li získat výstup, první mikroprocesor načte pokyny z paměti počítače a poté je dekóduje a provede tyto pokyny jako výsledek v binární podobě. Výkon daného mikroprocesoru se měří v bitech.

Tento procesor provede instrukci pomocí následujících kroků

pracovní mikroprocesor

• Načítání (IF): Je to první krok mikroprocesoru, který načte instrukci z paměti.
• Dekódování (ID): Je to druhý krok mikroprocesoru použitého k dekódování instrukce.
• Provádění (EX): Je to poslední krok tohoto procesoru, který provádí instrukce a výstup.

Typy mikroprocesorů

Druhy procesorů jsou zobrazeny na následujícím obrázku.

• Vektorové procesory: Vektorový procesor je určen pro vektorové výpočty a je to řada operandů. Jedná se o proces použití vektorů k ukládání velkého počtu proměnných pro zpracování dat s vysokou intenzitou. Předpověď počasí, mapování lidského genomu, data GIS jsou některé příklady vektorových procesorů jsou IBM 390 / VF, DEC’S vax 9000 atd.
• Procesory nebo procesory SIMD: Procesor pole je také navržen pro vektorové výpočty a jedná se o procesor SIMD (single instruction multiple data). Mezi aplikace SIMD patří zpracování obrazu, vykreslování 3D, rozpoznávání řeči, práce v síti, funkce DSP atd.

typy mikroprocesoru

• Skalární a superskalární procesory: Procesor, který provádí skalární data, se nazývá skalární procesor. Skalární procesory jsou možná skalární procesor RISC nebo skalární procesor CISC. Superskalární procesor provádí více než jednu instrukci za taktovací cyklus a má více kanálů.
• Procesory digitálního signálu: Procesory digitálního signálu se používají ke zpracování signálů v digitální podobě. Aplikace DSP jsou zpracování audio signálu, zpracování digitálního obrazu, komprese videa, komprese zvuku, zpracování a rozpoznávání řeči atd. Procesory digitálního signálu jsou Motorola 56000, národní lm 32900 atd.
• Procesory RISC: Plná forma RISC je počítač se sníženou instrukční sadou. Pokyny v tomto procesoru nejsou složité. Používá se ve špičkových aplikacích, jako je zpracování videa, telekomunikace a zpracování obrazu.
• Procesory CISC: Plnou formou CISC je komplexní počítač s instrukční sadou. Pokyny v tomto procesoru jsou složité. Vyžaduje externí paměť pro výpočty. Architektura CISC se používá v aplikacích nižší třídy, jako jsou bezpečnostní systémy, domácí automatizace atd.
• Procesory ASIC: ASIC znamená aplikačně specifické integrované obvody. Je implementován pro speciální funkce nebo aplikace.

Nejlepší společnosti mikroprocesoru

AMD (pokročilá mikro zařízení), Intel, Nvidia, technologická skupina Marvell, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva jsou některé nejlepší společnosti tohoto procesoru. Společnost AMD (pokročilá mikro zařízení) nedávno implementovala AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x atd. A nejlepším mikroprocesorem společnosti Intel je Intel Core i9-9900k.

Aplikace

Mezi aplikace tohoto procesoru patří následující.

• Hraní
• Procházení webu
• Vytváření dokumentů
• Matematické výpočty
• Simulace
• úprava fotografie
• Domácí spotřebiče
• V automobilové elektronice
• V měření
• V mobilní elektronice
• v automatizace budov atd

Výhody

Mezi výhody tohoto procesoru patří následující

• Nízké náklady
• Vysoká rychlost
• Malá velikost
• Malá spotřeba energie
• Univerzální
• Spolehlivý
• Přenosný
• Snadná implementace
• Snadné úpravy

Nevýhody

Mezi nevýhody tohoto procesoru patří následující.

• Operace s plovoucí desetinnou čárkou nejsou podporovány.
• Někdy se může přehřát.

Jedná se tedy o přehled o mikroprocesor . Jak víme, tento procesor je jednou z nejlepších technologií, kterou lze použít téměř ve všech elektronických produktech. Jeho využití se každým dnem zvyšuje, ve srovnání s jinými technologiemi jsou náklady nižší a rychlost mikroprocesoru vysoká. Zde je otázka pro vás - co aktuálně využívá pokročilý mikroprocesor?