Pagrindiniai mikroprocesorių komponentai

Pirmąjį mikroprocesorių „Intel“ pristatė 1971 m. ir pavadino jį 4004 lustu. Šiuolaikiniai mikroprocesoriai, kurių matmenys mažesni nei cento, siūlo daugiau galios ir galimybių. Kompiuterio centras, centrinis procesorius (CPU) susideda iš vieno ar kelių mikroprocesorių. Pagaminta iš silikoninės mikroschemos, kurioje yra milijonai tranzistorių, mikroprocesoriai perkelia duomenis iš vieno atminties adreso į kitą vietą. CPU priima sprendimus, o tada pradeda dirbti su naujomis instrukcijomis ir skaičiavimais.

„Aritmetinis ir loginis vienetas“ (ALU) atlieka matematinius skaičiavimus, tokius kaip atimtis, sudėtis, dalyba ir Būlio funkcijos. Būlio funkcijos yra logikos tipas, naudojamas grandinėms kurti. ALU taip pat atlieka palyginimus ir loginius testus. Procesorius perduoda signalus į ALU, kuris interpretuoja instrukcijas ir atlieka skaičiavimus.

Mikroprocesoriai turi laikinas duomenų saugojimo vietas, vadinamas registrais. Šiose atminties srityse saugomi duomenys, tokie kaip kompiuterio instrukcijos, saugojimo adresai, simboliai ir kiti duomenys. Kai kuriose kompiuterio instrukcijose gali reikėti naudoti tam tikrus registrus kaip komandos dalį. Kiekvienas registras turi tam tikrą funkciją, pvz., komandų registrą, programų skaitiklį, akumuliatorių ir atminties adresų registrą. Pavyzdžiui, programų registre yra instrukcijų, paimtų iš laisvosios kreipties atminties, adresas.

Valdymo blokai (CU) gauna signalus iš procesoriaus, kuris nurodo valdymo blokui perkelti duomenis iš mikroprocesoriaus į mikroprocesorių. Valdymo blokas taip pat valdo aritmetinį ir loginį bloką. Valdymo blokai susideda iš kelių komponentų, tokių kaip dekoderis, laikrodis ir valdymo loginės grandinės. Veikdami kartu, šie įrenginiai perduoda signalus į tam tikras mikroprocesoriaus vietas.

Pavyzdžiui, dekoderis gauna komandas iš programos. Dekoderis interpretuoja instrukcijas ir imasi veiksmų. Jis siunčia signalus į ALU arba nukreipia registrus atlikti konkrečias užduotis. Valdymo loginis blokas perduoda signalus į skirtingas mikroprocesoriaus dalis ir registrus, kurie informuoja šiuos komponentus atlikti veiksmus. Laikrodis siunčia signalus, kurie sinchronizuoja ir užtikrina savalaikį komandų ir procesų vykdymą.

Mikroprocesoriai turi magistralių sistemą, kurios perkelia duomenis. Autobusai reiškia laidų, turinčių konkrečias užduotis ir funkcijas, klasifikacijas. Duomenų magistralė perduoda duomenis iš centrinio procesoriaus į laisvosios kreipties atmintį (RAM) – pagrindinę kompiuterio atmintį. Valdymo magistralė siunčia informaciją, reikalingą kelioms užduotims koordinuoti ir valdyti. Adresų magistralė perduoda adresą tarp procesoriaus ir RAM, kad būtų galima apdoroti duomenis.

Kai kurie pažangūs mikroprocesoriai turi atminties talpyklas, kuriose išsaugomi paskutiniai procesoriaus naudojami duomenys. Atminties talpyklos pagreitina skaičiavimo procesą, nes CPU nereikia pereiti prie lėtesnės RAM, kad gautų duomenis. Daugelis kompiuterių turi 1 arba 2 lygio talpyklas; kai kurios sistemos turi 3 lygio talpyklas. Talpyklos lygis nurodo tvarką, kuria CPU tikrina duomenis, pradedant nuo 1 lygio. Gamintojai dažnai integruoja 2 ir 3 lygio talpyklas į mikroprocesorių, o tai padidina apdorojimo greitį.