Mikroprocesoru pamatkomponenti

Intel ieviesa pirmo mikroprocesoru 1971. gadā un nosauca to par 4004 mikroshēmu. Mūsdienu mikroprocesori, kuru izmēri ir mazāki par santīmu, piedāvā lielāku jaudu un iespējas. Datora centrs, centrālais procesors (CPU) sastāv no viena vai vairākiem mikroprocesoriem. Izgatavoti no silikona mikroshēmas, kas satur miljoniem tranzistoru, mikroprocesori pārvieto datus no vienas atmiņas adreses uz citu vietu. CPU pieņem lēmumus un pēc tam pāriet pie jaunām instrukcijām un aprēķiniem.

"Aritmētiskā un loģiskā vienība" (ALU) veic matemātiskos aprēķinus, piemēram, atņemšanas, saskaitīšanas, dalīšanas un Būla funkcijas. Būla funkcijas ir loģikas veids, ko izmanto ķēžu projektēšanā. ALU veic arī salīdzināšanu un loģikas testēšanu. Procesors pārraida signālus uz ALU, kas interpretē instrukcijas un veic aprēķinus.

Mikroprocesoros ir pagaidu datu glabāšanas vietas, ko sauc par reģistriem. Šīs atmiņas zonas saglabā datus, piemēram, datora instrukcijas, krātuves adreses, rakstzīmes un citus datus. Dažām datora instrukcijām var būt nepieciešams izmantot noteiktus reģistrus kā daļu no komandas. Katram reģistram ir noteikta funkcija, piemēram, instrukciju reģistrs, programmu skaitītājs, akumulators un atmiņas adrešu reģistrs. Piemēram, programmu reģistrā ir to instrukciju adrese, kas ņemta no brīvpiekļuves atmiņas.

Vadības bloki (CU) saņem signālus no CPU, kas uzdod vadības blokam pārvietot datus no mikroprocesora uz mikroprocesoru. Vadības bloks vada arī aritmētisko un loģisko vienību. Vadības bloki sastāv no vairākiem komponentiem, piemēram, dekodera, pulksteņa un vadības loģiskām shēmām. Strādājot kopā, šīs ierīces pārraida signālus uz noteiktām mikroprocesora vietām.

Piemēram, dekodētājs saņem komandas no lietojumprogrammas. Dekodētājs interpretē norādījumus un veic darbību. Tas sūta signālus uz ALU vai novirza reģistrus konkrētu uzdevumu veikšanai. Vadības loģikas bloks pārraida signālus uz dažādām mikroprocesora sekcijām un reģistriem, kas informē šīs sastāvdaļas veikt darbības. Pulkstenis sūta signālus, kas sinhronizē un nodrošina savlaicīgu komandu un procesu izpildi.

Mikroprocesoriem ir kopņu sistēma, kas pārvieto datus. Autobusi attiecas uz vadu klasifikācijām, kurām ir noteikti uzdevumi un funkcijas. Datu kopne pārsūta datus starp centrālo procesoru un brīvpiekļuves atmiņu (RAM) — datora primāro atmiņu. Vadības kopne nosūta informāciju, kas nepieciešama, lai koordinētu un kontrolētu vairākus uzdevumus. Adrešu kopne nosūta adresi starp centrālo procesoru un operatīvo atmiņu datu apstrādei.

Dažiem uzlabotiem mikroprocesoriem ir atmiņas kešatmiņa, kas saglabā pēdējos CPU izmantotos datus. Atmiņas kešatmiņas paātrina skaitļošanas procesu, jo CPU nav jādodas uz lēnāku RAM, lai izgūtu datus. Daudziem datoriem ir 1. vai 2. līmeņa kešatmiņa; dažām sistēmām ir 3. līmeņa kešatmiņas. Kešatmiņas līmenis norāda secību, kādā CPU pārbauda datus, sākot ar 1. līmeni. Ražotāji bieži integrē 2. un 3. līmeņa kešatmiņas mikroprocesorā, kas palielina apstrādes ātrumu.