Unità di elaborazione centrale (CPU) del computer costruita su a singolo circuito integrato (IC) si chiama a microprocessore .
Un computer digitale con un microprocessore che funge da CPU è chiamato microcomputer.
È un dispositivo elettronico programmabile, multiuso, azionato da un orologio e basato su registri che legge istruzioni binarie da un dispositivo di archiviazione chiamato memoria, accetta dati binari come input ed elabora i dati in base a tali istruzioni e fornisce risultati come output.
Il microprocessore contiene milioni di minuscoli componenti come transistor, registri e diodi che lavorano insieme.
Schema a blocchi di un microcomputer
Un microprocessore è costituito da un'ALU, un'unità di controllo e un array di registri. Dove ANDARE esegue operazioni aritmetiche e logiche sui dati ricevuti da un dispositivo di input o da una memoria. L'unità di controllo controlla le istruzioni e il flusso di dati all'interno del computer. E, matrice di registri è costituito da registri identificati da lettere come B, C, D, E, H, L e accumulatore.
Evoluzione dei microprocessori
Possiamo classificare il microprocessore in base alle generazioni o in base alla dimensione del microprocessore:
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Prima generazione (microprocessori a 4 bit)
I microprocessori di prima generazione furono introdotti nell'anno 1971-1972 da Intel Corporation. È stato nominato Intel4004 poiché era un processore a 4 bit.
Era un processore su un singolo chip. Potrebbe eseguire semplici operazioni aritmetiche e logiche come addizione, sottrazione, OR booleano e AND booleano.
Avevo un'unità di controllo in grado di eseguire funzioni di controllo come recuperare un'istruzione dalla memoria di archiviazione, decodificarla e quindi generare impulsi di controllo per eseguirla.
Seconda generazione (microprocessore a 8 bit)
I microprocessori di seconda generazione furono introdotti nuovamente nel 1973 da Intel. Era un primo microprocessore a 8 bit in grado di eseguire operazioni aritmetiche e logiche su parole a 8 bit. Era Intel 8008 e un'altra versione migliorata era Intel 8088.
Terza generazione (microprocessore a 16 bit)
I microprocessori di terza generazione, introdotti nel 1978 erano rappresentati da Intel 8086, Zilog Z800 e 80286 , che erano processori a 16 bit con prestazioni simili a quelle dei minicomputer.
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Quarta generazione (microprocessori a 32 bit)
Diverse aziende hanno introdotto i microprocessori a 32 bit, ma il più popolare è il Intel80386 .
Quinta generazione (microprocessori a 64 bit)
Dal 1995 ad oggi siamo alla quinta generazione. Dopo l'80856, Intel ha lanciato un nuovo processore, ovvero il processore Pentium seguito da Processore Pentium Pro , che consente a più CPU in un unico sistema di ottenere il multiprocessing.
Altri processori migliorati a 64 bit lo sono Processori Celeron, Dual, Quad, Octa Core .
Tabella: importanti microprocessori Intel
| Microprocessore | Anno dell'invenzione | Lunghezza della parola | Capacità di indirizzamento della memoria | Perni | Orologio | Osservazioni |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4004 | 1971 | 4 bit | 1KB | 16 | 750 KHz | Primo microprocessore |
| 8085 | 1976 | 8 bit | 64KB | 40 | 3-6 MHz | Popolare microprocessore a 8 bit |
| 8086 | 1978 | 16 bit | 1 MB | 40 | 5-8 MHz | Ampiamente usato in PC/XT |
| 80286 | 1982 | 16 bit | 16 MB reali, 4 GB virtuali | 68 | 6-12,5 MHz | Ampiamente usato in PC/AT |
| 80386 | 1985 | 32 bit | 4 GB reali, 64 TB virtuali | 132 14X14PG | 20-33 MHz | Contiene MMU sul chip |
| 80486 | 1989 | 32 bit | 4 GB reali, 64 TB virtuali | 168 17X17PG | 25-100 MHz | Contiene MMU, cache e FPU, 1,2 milioni di transistor |
| Pentium | 1993 | 32 bit | 4 GB reali, indirizzo a 32 bit, bus dati a 64 bit | 237 PGA | 60-200 | Contiene 2 ALU, 2 cache, FPU, 3,3 milioni di transistor, 3,3 V, 7,5 milioni di transistor |
| Pentium Pro | 1995 | 32 bit | Bus indirizzi reali da 64 GB a 36 bit | 387 PGA | 150-200 MHz | È un processore di flusso di dati. Contiene anche cache di secondo livello, 3,3 V |
| Pentium II | 1997 | 32 bit | - | - | 233-400 MHz | Tutti sono dotati di tecnologia Pentium Pro Plus MMX, 3,3 V, 7,5 milioni di transistor |
| Pentium III | 1999 | 32 bit | 64 GB | 370 PGA | 600-1,3 MHz | Versione migliorata del Pentium II; 70 nuove istruzioni SIMD |
| Pentium 4 | 2000 | 32 bit | 64 GB | 423 PGA | 600-1,3GHz | Versione migliorata del Pentium III |
| Itanio | 2001 | 64 bit | 64 linee di indirizzo | 423 PGA | 733 MHz-1,3 GHz | Processore EPIC a 64 bit |
Dove,
Termini di base utilizzati nel microprocessore
Ecco un elenco di alcuni termini di base utilizzati nel microprocessore:
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Set di istruzioni - L'insieme di comandi che il microprocessore è in grado di comprendere si chiama Set di istruzioni. È un'interfaccia tra hardware e software.
Autobus - Insieme di conduttori destinati a trasmettere dati, indirizzi o informazioni di controllo a diversi elementi di un microprocessore. Un microprocessore avrà tre tipi di bus, cioè bus dati, bus indirizzi e bus di controllo.
IPC (Istruzioni per ciclo) - Misura quante istruzioni una CPU è in grado di eseguire in un singolo clock.
Velocità dell'orologio - È il numero di operazioni al secondo che il processore può eseguire. Può essere espresso in megahertz (MHz) o gigahertz (GHz). Viene anche chiamata frequenza di clock.
Larghezza di banda - Il numero di bit elaborati in una singola istruzione è chiamato larghezza di banda.
Lunghezza della parola - Il numero di bit che il processore può elaborare contemporaneamente è chiamato lunghezza della parola del processore. Il microprocessore a 8 bit può elaborare dati a 8 bit alla volta. L'intervallo di lunghezza delle parole va da 4 bit a 64 bit a seconda del tipo di microcomputer.
Tipi di dati - Il microprocessore supporta più formati di tipi di dati come numeri binari, ASCII, con segno e senza segno.
Funzionamento del microprocessore
Il microprocessore segue una sequenza per eseguire l'istruzione: Fetch, Decode e quindi Execute.
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Inizialmente, le istruzioni vengono archiviate nella memoria di archiviazione del computer in ordine sequenziale. Il microprocessore recupera tali istruzioni dall'area memorizzata (memoria), quindi le decodifica ed esegue tali istruzioni finché non viene soddisfatta l'istruzione STOP. Quindi, invia il risultato in formato binario alla porta di output. Tra questi processi, il registro memorizza i dati temporanei e l'ALU (unità aritmetica e logica) esegue le funzioni di calcolo.