Základní komponenty mikroprocesorů

Intel představil první mikroprocesor v roce 1971 a nazval jej čip 4004. Dnešní mikroprocesory s rozměry menšími než desetník nabízejí větší výkon a možnosti. Střed počítače, centrální procesorová jednotka (CPU) se skládá z jednoho nebo více mikroprocesorů. Mikroprocesory, vyrobené ze silikonového čipu, který obsahuje miliony tranzistorů, přesouvají data z jedné adresy paměti na jiné místo. CPU se rozhodují a poté pokračují v práci na nových instrukcích a výpočtech.

"Aritmetická a logická jednotka" (ALU) provádí matematické výpočty, jako je odčítání, sčítání, dělení a booleovské funkce. Booleovské funkce jsou typem logiky používané pro návrhy obvodů. ALU také provádí porovnávání a logické testování. Procesor vysílá signály do ALU, která interpretuje instrukce a provádí výpočty.

Mikroprocesory mají dočasná místa pro ukládání dat nazývaná registry. Tyto paměťové oblasti uchovávají data, jako jsou počítačové instrukce, adresy úložiště, znaky a další data. Některé počítačové instrukce mohou vyžadovat použití určitých registrů jako součást příkazu. Každý registr má specifickou funkci, jako je registr instrukcí, programový čítač, akumulátor a registr adres paměti. Například programový registr obsahuje adresu instrukcí převzatých z paměti s náhodným přístupem.

Řídicí jednotky (CU) přijímají signály z CPU, které instruují řídicí jednotku k přesunu dat z mikroprocesoru na mikroprocesor. Řídicí jednotka také řídí aritmetickou a logickou jednotku. Řídicí jednotky se skládají z více komponent, jako je dekodér, hodiny a řídicí logické obvody. Společně tato zařízení přenášejí signály do určitých míst na mikroprocesoru.

Například dekodér přijímá příkazy z aplikace. Dekodér interpretuje pokyny a provede akci. Posílá signály do ALU nebo řídí registry k provádění konkrétních úkolů. Řídicí logická jednotka vysílá signály do různých sekcí mikroprocesoru a registrů, které tyto komponenty informují o provedení akcí. Hodiny vysílají signály, které synchronizují a zajišťují včasné provádění příkazů a procesů.

Mikroprocesory mají systém sběrnic, které přenášejí data. Sběrnice odkazují na klasifikace elektroinstalace, které mají specifické úkoly a funkce. Datová sběrnice přenáší data mezi centrální procesorovou jednotkou a pamětí s náhodným přístupem (RAM) – primární pamětí počítače. Řídicí sběrnice posílá informace nezbytné pro koordinaci a řízení více úkolů. Adresová sběrnice přenáší adresu mezi CPU a RAM pro zpracovávaná data.

Některé pokročilé mikroprocesory mají vyrovnávací paměti, které uchovávají poslední data použitá CPU. Mezipaměti zrychlují výpočetní proces, protože CPU nemusí jít do pomalejší RAM, aby načetla data. Mnoho počítačů má mezipaměti úrovně 1 nebo úrovně 2; některé systémy mají mezipaměti úrovně 3. Úroveň mezipaměti označuje pořadí, ve kterém CPU kontroluje data, počínaje úrovní 1. Výrobci často do mikroprocesoru integrují mezipaměti úrovně 2 a 3, což zvyšuje rychlost zpracování.