Дізнайтеся, що таке мікропроцесор, як він працює, які бувають його категорії та як з його допомогою компютер виконує ваші команди.
У наш час майже кожен користується комп’ютером, будь то вдома чи на роботі. Насправді рідко можна зустріти людину, яка не має доступу до комп’ютера. Ми дуже залежимо від комп’ютерів, особливо в діловому світі. Але мало хто дійсно розуміє, як працюють комп’ютери. Як комп’ютер може виконувати команди, які ви вводите? Відповідь на це запитання шукає мікропроцесор комп’ютера. Звичайно, знання цього не дає багато пояснень. Ми дамо вам огляд того, що таке мікропроцесор, як він працює тощо.
Що таке мікропроцесор?
Мікропроцесор — це центральний блок комп’ютерної системи, який виконує арифметичні та логічні операції, які, як правило, включають додавання, віднімання, перенесення чисел з однієї області в іншу та порівняння двох чисел.
Його часто називають просто процесором, центральним процесором або логічним чіпом. По суті, це двигун або мозок комп’ютера, який починає рухатися, коли комп’ютер увімкнено. Це програмований багатоцільовий пристрій, який поєднує в собі функції центрального процесора (центрального процесора) на одній IC (інтегральній схемі).
Як працює мікропроцесор?
Мікропроцесор приймає двійкові дані як вхідні дані, обробляє їх, а потім забезпечує вихід на основі інструкцій, що зберігаються в пам’яті. Обробка даних здійснюється за допомогою АЛП (арифметико-логічного пристрою) мікропроцесора, блоку управління та масиву регістрів. Масив регістрів обробляє дані за допомогою ряду регістрів, які діють як тимчасові місця пам’яті швидкого доступу. Потоком інструкцій і даних через систему керує блок керування.
Що таке Інтернет речей? Все, що потрібно знати про IoT прямо зараз
Переваги мікропроцесора
Але комп’ютерні системи — не єдині пристрої, які використовують мікропроцесори. У наші дні мікропроцесори використовуються у всьому, від смартфонів до побутової техніки та автомобілів. Ось кілька причин, чому мікропроцесори так широко використовуються:
- Вони не коштують багато. Завдяки використанню технології IC, виробництво мікропроцесорів не коштує багато. Це означає, що використання мікропроцесорів може значно знизити вартість системи, у якій вони використовуються.
- Вони швидкі – технологія, яка використовується для виробництва сучасних мікропроцесорів, дозволила їм працювати на неймовірно високих швидкостях – сучасні мікропроцесори можуть виконувати мільйони інструкцій за секунду.
- Вони споживають мало енергії. Споживання електроенергії набагато нижче, ніж у процесорів інших типів, оскільки мікропроцесори виготовляються за технологією напівпровідників із оксидів металів. Це робить пристрої, оснащені мікропроцесорами, набагато більш енергоефективними.
- Вони портативні. Завдяки тому, наскільки маленькі мікропроцесори та вони не споживають багато енергії, пристрої, що використовують мікропроцесори, можуть бути портативними (як смартфони).
- Вони надійні. Оскільки у виробництві мікропроцесорів використовується напівпровідникова технологія, рівень їх відмов надзвичайно низький.
- Вони універсальні – той самий чіп мікропроцесора можна використовувати для багатьох застосувань, якщо змінити програмування, що робить його неймовірно універсальним.
Загальні терміни, що використовуються
Коли справа доходить до обговорення мікропроцесорів, їх функцій тощо, ви, ймовірно, зустрінете ряд термінів, які вам можуть бути незнайомі. Нижче наведено деякі загальні терміни, пов’язані з мікропроцесорами:
Довжина слова -Word Length
Довжина слова означає кількість бітів у внутрішній шині даних процесора або кількість бітів, які процесор може обробити в будь-який момент часу. Наприклад, 8-розрядний процесор матиме 8-розрядні регістри, 8-розрядну шину даних і виконуватиме 8-розрядну обробку за раз.
Набір інструкцій – Instruction Set
Набір інструкцій – це ряд команд, які може зрозуміти мікропроцесор. По суті, це інтерфейс між апаратним і програмним забезпеченням.
Кеш пам’ять – Cache Memory
Кеш-пам’ять використовується для зберігання даних або інструкцій, на які програмне забезпечення або програма часто посилається під час роботи. По суті, це допомагає збільшити загальну швидкість операції, дозволяючи процесору отримувати доступ до даних швидше, ніж зі звичайної оперативної пам’яті.
Тактова швидкість – Clock Speed
Тактова частота – це швидкість, з якою мікропроцесор здатний виконувати команди. Зазвичай її вимірюють у герцах і виражають у таких одиницях, як МГц (мегагерц) і ГГц (гігагерц).
Шина – Bus
Шина — це термін, який використовується для опису набору провідників, які передають дані або адресу або керуючу інформацію до різних елементів мікропроцесора. Більшість мікропроцесорів складається з трьох різних шин, які включають шину даних, шину адреси та шину керування.
Цікаві факти про комп’ютер: 18 невідомих вам речей
Категорії мікропроцесорів
Мікропроцесори можна класифікувати за такими категоріями:
- На основі довжини слова
Мікропроцесори можуть базуватися на кількості бітів внутрішньої шини даних процесора або кількості бітів, які він може обробити за один раз (що відомо як довжина слова). За довжиною слова мікропроцесор можна класифікувати як 8-розрядний, 16-розрядний, 32-розрядний і 64-розрядний. - Комп’ютер зі скороченим набором інструкцій (RISC)
Мікропроцесори RISC мають більш загальне використання, ніж ті, які мають більш конкретний набір інструкцій. Для виконання інструкцій у процесорі потрібна спеціальна схема для завантаження та обробки даних. Оскільки мікропроцесори RISC мають менше команд, вони мають простіші схеми, що означає, що вони працюють швидше. Крім того, мікропроцесори RISC мають більше регістрів, використовують більше оперативної пам’яті та використовують фіксовану кількість тактів для виконання однієї інструкції. - Комп’ютер з комплексним набором інструкцій
Мікропроцесори CISC є протилежністю мікропроцесорам RISC. Оскільки складні інструкції створюються безпосередньо в апаратному забезпеченні, мікропроцесори CISC більш складні та повільніші. Мікропроцесори CISC використовують мало оперативної пам’яті, мають більше транзисторів, менше регістрів, мають численні тактові цикли для кожної інструкції та мають різноманітні режими адресації. - Процесори спеціального призначення
Деякі мікропроцесори створені для виконання певних функцій. Наприклад, співпроцесори використовуються в поєднанні з головним процесором, тоді як трансп’ютер — це транзисторний комп’ютер: мікропроцесор, який має власну локальну пам’ять.
Мікропроцесор став поворотним моментом для сучасної комп’ютерної техніки
Ми знаємо тепер, що таке мікропроцесор, але яка його історична роль?
Раніше процесори були величезними. Лише в 1960-х роках дизайнери намагалися інтегрувати функції центрального процесора в мікропроцесори.
Саме успішна розробка мікропроцесора привела до створення домашнього комп’ютера.
Мікропроцесори загального призначення – це те, що дозволяє використовувати наші комп’ютери для редагування тексту, відображення мультимедіа, обчислень і спілкування через Інтернет.
Через те, наскільки вони швидкі, маленькі та енергоефективні, вони стали невід’ємною частиною розвитку повсякденних технологій, зокрема побутової техніки, смартфонів тощо. Мікропроцесор принципово змінив світ!
Джерело: www.brainspire.com
