Budowa i funkcje procesora.
Mikroprocesor to układ cyfrowy wykonany jako układ scalony lub kilka układów scalonych zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonych mu instrukcji.
Jednym z twórców idei mikroprocesora był Ted Hoff z firmy Intel. Wpadł on na pomysł by zamiast projektować 12 niezależnych układów scalonych do kalkulatorów zaprojektować jeden, który będzie w stanie pełnić funkcje wszystkich ich razem wziętych i będzie pracować w taki sposób jak procesor w komputerze. W firmie Intel wyprodukowano pierwszy komercyjny mikroprocesor o nazwie 4004 - zawierał on 2300 tranzystorów. Pierwszym na świecie procesorem był jednak ściśle tajny "chip" F14 CADC używany w samolocie Grumman F-14 Tomcat.
W większości mikroprocesorów możemy wyróżnić następujące bloki
- ALU - jednostka arytmetyczno-logiczna (Arithmetic Logic Unit), wykonuje ona operacje logiczne na dostarczonych jej danych, podstawowy zestaw to: dodawanie, podstawowe operacje logiczne (AND, XOR, OR, NOT), oraz przesunięcia bitowe w lewo i w prawo. W bardziej złożonych mikroprocesorach zestaw ten jest znacznie bogatszy.
- CU - układ sterowania (Control Unit), zwany też dekoderem rozkazów. Odpowiedzialny jest on za dekodowanie dostarczonych mikroprocesorowi instrukcji i odpowiednie sterowanie pozostałymi jego blokami (na przykład jeśli zdekodowaną instrukcją będzie dodawanie, CU odpowiednio ustawi sygnały sterujące, by ALU wykonała tę właśnie operację)
- Rejestry - umieszczone wewnątrz mikroprocesora komórki pamięci o niewielkich rozmiarach (najczęściej 4/8/16/32/64/128 bitów) służące do przechowywania tymczasowych wyników obliczeń (rejestry danych) oraz adresów lokacji w pamięci operacyjnej (rejestry adresowe). Proste mikroprocesory mają tylko jeden rejestr danych zwany akumulatorem. Oprócz rejestrów danych i rejestrów adresowych występuje też pewna liczba rejestrów o specjalnym przeznaczeniu:
- PC - licznik rozkazów (Program Counter) - zawiera on adres komórki pamięci zawierającej następny rozkaz do wykonania
- IR - rejestr instrukcji (Instruction Register) - zawiera on adres aktualnie wykonywanej przez procesor instrukcji.
- SP - wskaźnik stosu (Stack Pointer) - zawiera adres wierzchołka stosu
Mikroprocesor komunikuje się z otoczeniem za pomocą szyny danych i szyny adresowej.
- OZNACZENIA
- RAM (Random Acces Memory) - pamięć operacyjna
- BU (Bus Unit) - układ zarządzający magistralami
- AU (Addresing Unit) - układ obliczania adresu połączony z
- MMU (Memory Management Unit) układem zarządzania pamięcią
- IU (Instruction Unit) - dekoder instrukcji
- EU (Execution Unit) -moduł wykonawczy zawiera
- ALU (Aritmetic-Logic Unit) jednostkę arytmetyczno-logiczną
- FPU (Floating Point Unit) jednostkę zmiennoprzecinkową
W odrębnych podstronach opisana jest historia procesorów i najważniejsze modele.