Basiscomponenten van microprocessors

Intel introduceerde de eerste microprocessor in 1971 en noemde deze de 4004-chip. De huidige microprocessors, met afmetingen die kleiner zijn dan een dubbeltje, bieden meer kracht en mogelijkheden. Het centrum van de computer, de centrale verwerkingseenheid (CPU), bestaat uit een of meer microprocessors. Vervaardigd uit een siliconenchip die miljoenen transistors bevat, verplaatsen microprocessors gegevens van het ene geheugenadres naar een andere locatie. De CPU's nemen beslissingen en gaan vervolgens aan de slag met nieuwe instructies en berekeningen.

De "rekenkundige en logische eenheid" (ALU) voert wiskundige berekeningen uit, zoals aftrekken, optellen, delen en Booleaanse functies. Booleaanse functies zijn een soort logica die wordt gebruikt voor circuitontwerpen. De ALU voert ook vergelijkingen en logische tests uit. De processor zendt signalen naar de ALU, die de instructies interpreteert en de berekeningen uitvoert.

Microprocessors hebben tijdelijke gegevensopslagplaatsen die registers worden genoemd. Deze geheugengebieden bewaren gegevens, zoals computerinstructies, opslagadressen, karakters en andere gegevens. Sommige computerinstructies vereisen mogelijk het gebruik van bepaalde registers als onderdeel van een opdracht. Elk register heeft een specifieke functie, zoals instructieregister, programmateller, accumulator en geheugenadresregister. Een programmaregister bevat bijvoorbeeld het adres van instructies die zijn ontleend aan het willekeurig toegankelijke geheugen.

Besturingseenheden (CU's) ontvangen signalen van de CPU, die de besturingseenheid instrueert om gegevens van microprocessor naar microprocessor te verplaatsen. De besturingseenheid stuurt ook de reken- en logische eenheid aan. Besturingseenheden bestaan ​​uit meerdere componenten, zoals decoder, klok en besturingslogicaschakelingen. Door samen te werken, verzenden deze apparaten signalen naar bepaalde locaties op de microprocessor.

De decoder ontvangt bijvoorbeeld opdrachten van een applicatie. De decoder interpreteert de instructies en onderneemt een actie. Het stuurt signalen naar de ALU of stuurt registers aan om specifieke taken uit te voeren. De logische besturingseenheid zendt signalen naar verschillende secties van de microprocessor en registers, die deze componenten informeren om acties uit te voeren. De klok zendt signalen uit die synchroniseren en zorgen voor tijdige uitvoering van opdrachten en processen.

Microprocessors hebben een systeem van bussen, die gegevens verplaatsen. Bussen verwijzen naar classificaties van bedrading die specifieke taken en functies hebben. De databus brengt gegevens over tussen de centrale verwerkingseenheid en het RAM (Random Access Memory), het primaire geheugen van de computer. De besturingsbus verzendt informatie die nodig is om meerdere taken te coördineren en te besturen. De adresbus verzendt het adres tussen de CPU en het RAM voor gegevens die worden verwerkt.

Sommige geavanceerde microprocessors hebben geheugencaches, die de laatste gegevens bewaren die door de CPU zijn gebruikt. Geheugencaches versnellen het rekenproces, omdat de CPU niet naar het langzamere RAM hoeft te gaan om gegevens op te halen. Veel computers hebben caches van niveau 1 of niveau 2. sommige systemen hebben caches van niveau 3. Het cacheniveau geeft de volgorde aan waarin de CPU op gegevens controleert, te beginnen met niveau 1. Fabrikanten integreren vaak level 2 en level 3 caches in de microprocessor, wat de verwerkingssnelheid verhoogt.