მიკროპროცესორების ძირითადი კომპონენტები

Intel-მა პირველი მიკროპროცესორი 1971 წელს წარადგინა და მას 4004 ჩიპი უწოდა. დღევანდელი მიკროპროცესორები, რომელთა ზომები უფრო მცირეა, ვიდრე ცალი, გვთავაზობენ მეტ სიმძლავრეს და შესაძლებლობებს. კომპიუტერის ცენტრი, ცენტრალური დამუშავების ერთეული (CPU) შედგება ერთი ან მეტი მიკროპროცესორისგან. დამზადებულია სილიკონის ჩიპისგან, რომელიც შეიცავს მილიონობით ტრანზისტორს, მიკროპროცესორები გადააქვთ მონაცემები მეხსიერების ერთი მისამართიდან მეორე ადგილას. CPU-ები იღებენ გადაწყვეტილებებს და შემდეგ გადადიან ახალ ინსტრუქციებსა და გამოთვლებზე მუშაობაზე.

"არითმეტიკული და ლოგიკური ერთეული" (ALU) ასრულებს მათემატიკურ გამოთვლებს, როგორიცაა გამოკლება, შეკრება, გაყოფა და ლოგიკური ფუნქციები. ლოგიკური ფუნქციები არის ლოგიკის ტიპი, რომელიც გამოიყენება მიკროსქემის დიზაინისთვის. ALU ასევე ახორციელებს შედარებებს და ლოგიკურ ტესტირებას. პროცესორი სიგნალებს გადასცემს ALU-ს, რომელიც ინტერპრეტაციას უკეთებს ინსტრუქციებს და ასრულებს გამოთვლებს.

მიკროპროცესორებს აქვთ მონაცემთა დროებითი შენახვის ადგილები, რომელსაც რეგისტრები ეწოდება. მეხსიერების ეს ზონები ინახავს მონაცემებს, როგორიცაა კომპიუტერის ინსტრუქციები, შენახვის მისამართები, სიმბოლოები და სხვა მონაცემები. ზოგიერთი კომპიუტერული ინსტრუქცია შეიძლება მოითხოვდეს გარკვეული რეგისტრების გამოყენებას ბრძანების ნაწილად. თითოეულ რეესტრს აქვს კონკრეტული ფუნქცია, როგორიცაა ინსტრუქციის რეგისტრი, პროგრამის მრიცხველი, აკუმულატორი და მეხსიერების მისამართების რეგისტრი. მაგალითად, პროგრამის რეესტრი ინახავს შემთხვევითი წვდომის მეხსიერებიდან აღებული ინსტრუქციების მისამართს.

საკონტროლო ერთეულები (CU) იღებენ სიგნალებს CPU-დან, რომელიც ავალებს საკონტროლო ერთეულს გადაიტანოს მონაცემები მიკროპროცესორიდან მიკროპროცესორზე. საკონტროლო განყოფილება ასევე მართავს არითმეტიკულ და ლოგიკურ ერთეულს. საკონტროლო ერთეულები შედგება მრავალი კომპონენტისგან, როგორიცაა დეკოდერი, საათი და საკონტროლო ლოგიკური სქემები. ერთად მუშაობისას ეს მოწყობილობები გადასცემენ სიგნალებს მიკროპროცესორის გარკვეულ ადგილებში.

მაგალითად, დეკოდერი იღებს ბრძანებებს აპლიკაციიდან. დეკოდერი განმარტავს ინსტრუქციებს და იღებს მოქმედებას. ის აგზავნის სიგნალებს ALU-ზე ან მიმართავს რეგისტრებს კონკრეტული ამოცანების შესასრულებლად. საკონტროლო ლოგიკური ერთეული გადასცემს სიგნალებს მიკროპროცესორის სხვადასხვა განყოფილებაში და რეგისტრირებს, რაც აცნობებს ამ კომპონენტებს მოქმედებების შესასრულებლად. საათი აგზავნის სიგნალებს, რომლებიც ახდენენ სინქრონიზაციას და უზრუნველყოფენ ბრძანებების და პროცესების დროულ შესრულებას.

მიკროპროცესორებს აქვთ ავტობუსების სისტემა, რომელიც გადაადგილებს მონაცემებს. ავტობუსები ეხება გაყვანილობის კლასიფიკაციას, რომელსაც აქვს კონკრეტული ამოცანები და ფუნქციები. მონაცემთა ავტობუსი გადასცემს მონაცემებს ცენტრალურ დამუშავების ერთეულსა და შემთხვევითი წვდომის მეხსიერებას (RAM) - კომპიუტერის პირველად მეხსიერებას შორის. საკონტროლო ავტობუსი აგზავნის ინფორმაციას, რომელიც აუცილებელია მრავალი დავალების კოორდინაციისა და კონტროლისთვის. მისამართების ავტობუსი გადასცემს მისამართს CPU-სა და RAM-ს შორის დამუშავებული მონაცემებისთვის.

ზოგიერთ მოწინავე მიკროპროცესორს აქვს მეხსიერების ქეში, რომელიც ინახავს CPU-ს მიერ გამოყენებულ ბოლო მონაცემებს. მეხსიერების ქეშები აჩქარებს გამოთვლის პროცესს, რადგან პროცესორს არ სჭირდება ნელი RAM-ზე გადასვლა მონაცემების მისაღებად. ბევრ კომპიუტერს აქვს 1 ან 2 დონის ქეში; ზოგიერთ სისტემას აქვს 3 დონის ქეში. ქეშის დონე მიუთითებს იმ თანმიმდევრობით, რომლითაც CPU ამოწმებს მონაცემებს, დაწყებული 1 დონიდან. მწარმოებლები ხშირად აერთიანებენ მე-2 და მე-3 დონის ქეშებს მიკროპროცესორში, რაც ზრდის დამუშავების სიჩქარეს.