Czym jest mikroprocesor

W dzisiejszych czasach elektronika jest obecna dosłownie wszędzie, począwszy od zwykłego żelazka czy żarówkę, poprzez pralki, lodówki, a skończywszy na samochodach, samolotach i systemach inteligentnych. Wszystko to nie było by tak proste i tanie gdyby nie mikroprocesory.

Mikroprosecory są sercem układów cyfrowych. Strują one wszystkimi funkcjami podzespołów elektronicznych, a ich funkcjonalność zależy tylko i wyłącznie od osoby piszącej kod dla danego układu i mikroprocesora. W niewielkim procencie zależy również od rodzaju mikroprocesora, ponieważ nie do wszystkich zadań można żyć najtańszych urządzeń.

Definicja z wikipedii: "Mikroprocesor – układ cyfrowy wykonany jako pojedynczy układ scalony o wielkim stopniu integracji (LSI) zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonego ciągu instrukcji."

Czym jest mikroprocesor?

Dla większych układów stanowi on jedynie podzespół sterujący całością. Dla mniejszych może być nawet prawie całością układu.

Co jest w środku mikroprocesora?

Budowa Logiczna

· ALU - jednostka arytmetyczno-logiczna - wykonuje operacje logiczne na podstawie zapisanych lub wprowadzanych danych (algebra boolea)

· CU - układ sterowania (nazywany również dekoderem rozkazów), rozszyfrowuje rozkazy i steruje blokami mikroprocesora

· rejestr - wewnętrzna pamięć mikroprocesora podzielona na poszczególne komórki o nie wielkich rozmiarach. Odpowiadają za przechowywanie wyników nieskomplikowanych obliczeń  (rejestr danych - akumulator) oraz adresów lokacji w pamięci operacyjnej  (rejestry adresowe). W mikroprocesorach występują również rejestry specjalnego przeznaczenia takie jak:

a) PC - licznik rozkazów - adres następnej do wykonania instrukcji

b) IR - licznik instrukcji - przechowuje kod instrukcji aktualnie wykonywanej

c) SP - wskaźnik stosu - adres wierzchołka stosu

Budowa fizyczna

· jednostka arytmetyczno logiczna ALU - to tu odbywa się całe przeliczanie i sterowanie mikroprocesorem i dołączonymi do niego układami

· pamięć RAM - pamięć operacyjna

· pamięć ROM (często eeprom) - miejsce na program kostki

· dodatkowa pamięć flash - na zapisywanie danych

· układy wejścia / wyjścia

· przerwania

· układy zegarowe

· przetworniki analogowo cyfrowe i cyfrowo analogowe

· kilka standardowych interfejsów z zaimplementowaną obsługą wewnątrz układu (np. I2C, 1wire, itp.)

Podział ze względu na architekturę:

· CISC

· RISC

· VLIW

Trochę historii

·  1971 - Ted Hoff, Stan Mazor i Federico Faggin opracowują pierwszy mikroprocesor 4-bitowy Intel 4004 (108 kHz). Zajmował powierzchnię 12 mm². Wykonywał 60 tys. operacji na sekundę. Składał się z 2300 tranzystorów. Kosztował 200 USD.

·  24 sierpnia 1972 - Intel wypuszcza mikroprocesor Intel 8008. Jest to 8-bitowy układ o częstotliwości zegara 200 kHz. Może wykonać 300 tyś instrukcji na sekundę i zaadresować 16 KB pamięci. Zawierał około 3500 tranzystorów

·  W czerwcu 1978 -  Intel wypuszcza na rynek pierwsze mikroprocesory 16-bitowe - Intel 8086 (o częstotliwości zegara 4,77 MHz, składający się z 29 tys. tranzystorów w technologii 3 mikronów, który potrafi zaadresować 1 MB pamięci) i Intel 8088 (zewnętrznie okrojony do 8 bitów).

·  We wrześniu 1979 - Motorola wprowadza 32-bitowy mikroprocesor MC68000, jeden z najbardziej wydajnych układów 32-bitowych, składający się z 68 tys. tranzystorów (stąd jego nazwa).

·  W październiku 1986 - Intel przedstawia 32-bitowy procesor 80386, 16 MHz; zbudowany jest z ok. 275.000 tranzystorów w technologii 1 mikrona.

Kolejne mikroprocesory głównie zastosowanie znalazły w komputerach typu PC i serwerowych.