Composants de base des microprocesseurs

Intel a introduit le premier microprocesseur en 1971 et l'a appelé la puce 4004. Les microprocesseurs d'aujourd'hui, avec des dimensions inférieures à un centime, offrent plus de puissance et de capacités. Le centre de l'ordinateur, l'unité centrale de traitement (CPU) se compose d'un ou plusieurs microprocesseurs. Fabriqués à partir d'une puce en silicone contenant des millions de transistors, les microprocesseurs déplacent les données d'une adresse mémoire à un autre emplacement. Les processeurs prennent des décisions, puis travaillent sur de nouvelles instructions et de nouveaux calculs.

L'« unité arithmétique et logique » (ALU) effectue des calculs mathématiques, tels que la soustraction, l'addition, la division et les fonctions booléennes. Les fonctions booléennes sont un type de logique utilisé pour les conceptions de circuits. L'ALU exécute également des comparaisons et des tests logiques. Le processeur transmet des signaux à l'ALU, qui interprète les instructions et effectue les calculs.

Les microprocesseurs ont des emplacements de stockage de données temporaires appelés registres. Ces zones de mémoire conservent des données, telles que des instructions informatiques, des adresses de stockage, des caractères et d'autres données. Certaines instructions informatiques peuvent nécessiter l'utilisation de certains registres dans le cadre d'une commande. Chaque registre a une fonction spécifique, telle qu'un registre d'instructions, un compteur de programme, un accumulateur et un registre d'adresses mémoire. Par exemple, un registre de programme contient l'adresse d'instructions extraites de la mémoire vive.

Les unités de contrôle (CU) reçoivent des signaux de la CPU, qui ordonne à l'unité de contrôle de déplacer les données d'un microprocesseur à un microprocesseur. L'unité de contrôle dirige également l'unité arithmétique et logique. Les unités de contrôle se composent de plusieurs composants, tels que des circuits de décodeur, d'horloge et de logique de contrôle. En travaillant ensemble, ces dispositifs transmettent des signaux à certains emplacements sur le microprocesseur.

Par exemple, le décodeur reçoit des commandes d'une application. Le décodeur interprète les instructions et exécute une action. Il envoie des signaux à l'ALU ou dirige les registres pour effectuer des tâches spécifiques. L'unité logique de commande transmet des signaux à différentes sections du microprocesseur et des registres, qui informe ces composants d'exécuter des actions. L'horloge envoie des signaux qui synchronisent et assurent l'exécution rapide des commandes et des processus.

Les microprocesseurs ont un système de bus qui déplacent les données. Les bus font référence à des classifications de câblage qui ont des tâches et des fonctions spécifiques. Le bus de données transfère les données entre l'unité centrale de traitement et la mémoire vive (RAM) - la mémoire principale de l'ordinateur. Le bus de contrôle envoie les informations nécessaires pour coordonner et contrôler plusieurs tâches. Le bus d'adresses transmet l'adresse entre la CPU et la RAM pour les données en cours de traitement.

Certains microprocesseurs avancés ont des caches mémoire, qui conservent les dernières données utilisées par le CPU. Les caches mémoire accélèrent le processus de calcul, car le processeur n'a pas besoin d'aller dans la RAM la plus lente pour récupérer les données. De nombreux ordinateurs ont des caches de niveau 1 ou 2; certains systèmes ont des caches de niveau 3. Le niveau de cache indique l'ordre dans lequel le CPU vérifie les données, en commençant par le niveau 1. Les fabricants intègrent souvent des caches de niveau 2 et 3 dans le microprocesseur, ce qui améliore la vitesse de traitement.