Grundlæggende komponenter i mikroprocessorer

Intel introducerede den første mikroprocessor i 1971 og kaldte den 4004-chippen. Nutidens mikroprocessorer, med dimensioner mindre end en krone, tilbyder mere kraft og muligheder. Midten af ​​computeren, den centrale processorenhed (CPU) består af en eller flere mikroprocessorer. Fremstillet af en silikonechip, der indeholder millioner af transistorer, flytter mikroprocessorer data fra en hukommelsesadresse til en anden placering. CPU'erne træffer beslutninger og går derefter videre til at arbejde med nye instruktioner og beregninger.

Den "aritmetiske og logiske enhed" (ALU) udfører matematiske beregninger, såsom subtraktion, addition, division og booleske funktioner. Booleske funktioner er en type logik, der bruges til kredsløbsdesign. ALU udfører også sammenligninger og logiske tests. Processoren sender signaler til ALU'en, som fortolker instruktionerne og udfører beregningerne.

Mikroprocessorer har midlertidige dataopbevaringssteder kaldet registre. Disse hukommelsesområder vedligeholder data, såsom computerinstruktioner, lageradresser, tegn og andre data. Nogle computerinstruktioner kan kræve brug af visse registre som en del af en kommando. Hvert register har en bestemt funktion, såsom instruktionsregister, programtæller, akkumulator og hukommelsesadresseregister. For eksempel indeholder et programregister adressen på instruktioner taget fra hukommelsen med direkte adgang.

Kontrolenheder (CU'er) modtager signaler fra CPU'en, som instruerer styreenheden i at flytte data fra mikroprocessor til mikroprocessor. Styreenheden styrer også den aritmetiske og logiske enhed. Styreenheder består af flere komponenter, såsom dekoder, ur og styrelogikkredsløb. Ved at arbejde sammen sender disse enheder signaler til bestemte steder på mikroprocessoren.

For eksempel modtager dekoderen kommandoer fra en applikation. Dekoderen fortolker instruktionerne og foretager en handling. Den sender signaler til ALU eller dirigerer registre til at udføre specifikke opgaver. Styrelogikkenheden sender signaler til forskellige sektioner af mikroprocessoren og registre, som informerer disse komponenter om at udføre handlinger. Uret sender signaler, der synkroniserer og sikrer rettidig udførelse af kommandoer og processer.

Mikroprocessorer har et system af busser, som flytter data. Busser henviser til klassifikationer af ledninger, der har specifikke opgaver og funktioner. Databussen overfører data mellem centralenheden og RAM (Random Access Memory) - computerens primære hukommelse. Styrebussen sender information, der er nødvendig for at koordinere og styre flere opgaver. Adressebussen transmitterer adressen mellem CPU'en og RAM'en til data, der behandles.

Nogle avancerede mikroprocessorer har hukommelsescaches, som bevarer de sidste data, der blev brugt af CPU'en. Hukommelsescache fremskynder computerprocessen, fordi CPU'en ikke behøver at gå til den langsommere RAM for at hente data. Mange computere har niveau 1 eller niveau 2 caches; nogle systemer har niveau 3 caches. Cache-niveauet angiver den rækkefølge, som CPU'en kontrollerer for data, begyndende med niveau 1. Producenter integrerer ofte niveau 2 og niveau 3 caches i mikroprocessoren, hvilket øger behandlingshastigheden.