Основни компоненти на микропроцесорите

Intel представи първия микропроцесор през 1971 г. и го нарече чип 4004. Днешните микропроцесори, с размери, по-малки от стотинка, предлагат повече мощност и възможности. Центърът на компютъра, централният процесор (CPU) се състои от един или повече микропроцесори. Произведени от силиконов чип, който съдържа милиони транзистори, микропроцесорите преместват данни от един адрес на паметта на друго място. Процесорите вземат решения и след това преминават към работа по нови инструкции и изчисления.

„Аритметично-логическата единица“ (ALU) извършва математически изчисления, като изваждане, събиране, деление и булеви функции. Булевите функции са вид логика, използвана за дизайн на схеми. ALU също така извършва сравнения и логически тестове. Процесорът предава сигнали към ALU, който интерпретира инструкциите и извършва изчисленията.

Микропроцесорите имат временни места за съхранение на данни, наречени регистри. Тези области на паметта поддържат данни, като компютърни инструкции, адреси за съхранение, знаци и други данни. Някои компютърни инструкции може да изискват използването на определени регистри като част от команда. Всеки регистър има специфична функция, като регистър на инструкциите, програмен брояч, акумулатор и адресен регистър на паметта. Например, програмен регистър съдържа адреса на инструкциите, взети от паметта с произволен достъп.

Контролните блокове (CU) получават сигнали от процесора, който инструктира контролния блок да премести данни от микропроцесор към микропроцесор. Блокът за управление също така насочва аритметиката и логическата единица. Контролните блокове се състоят от множество компоненти, като декодер, часовник и логически схеми за управление. Работейки заедно, тези устройства предават сигнали до определени места на микропроцесора.

Например, декодерът получава команди от приложение. Декодерът интерпретира инструкциите и предприема действие. Той изпраща сигнали към ALU или насочва регистри за изпълнение на специфични задачи. Управляващият логически блок предава сигнали към различни секции на микропроцесора и регистрира, което информира тези компоненти за извършване на действия. Часовникът изпраща сигнали, които синхронизират и осигуряват навременно изпълнение на команди и процеси.

Микропроцесорите имат система от шини, които преместват данни. Автобусите се отнасят до класификации на окабеляване, които имат специфични задачи и функции. Шината за данни прехвърля данни между централния процесор и паметта с произволен достъп (RAM) - основната памет на компютъра. Контролната шина изпраща информация, необходима за координиране и управление на множество задачи. Адресната шина предава адреса между CPU и RAM за данни, които се обработват.

Някои усъвършенствани микропроцесори имат кеш памет, който запазва последните данни, използвани от процесора. Кешовете на паметта ускоряват изчислителния процес, тъй като процесорът не трябва да отива към по-бавната RAM, за да извлича данни. Много компютри имат кеш от ниво 1 или ниво 2; някои системи имат кеш от ниво 3. Нивото на кеша показва реда, в който процесорът проверява за данни, като се започне от ниво 1. Производителите често интегрират кешове от ниво 2 и ниво 3 в микропроцесора, което подобрява скоростта на обработка.