Grunnleggende komponenter i mikroprosessorer

Intel introduserte den første mikroprosessoren i 1971 og kalte den 4004-brikken. Dagens mikroprosessorer, med dimensjoner mindre enn en krone, tilbyr mer kraft og muligheter. Sentrum av datamaskinen, den sentrale prosessorenheten (CPU) består av en eller flere mikroprosessorer. Produsert av en silikonbrikke som inneholder millioner av transistorer, flytter mikroprosessorer data fra en minneadresse til en annen plassering. CPU-ene tar avgjørelser og går deretter videre til å jobbe med nye instruksjoner og beregninger.

Den "aritmetiske og logiske enheten" (ALU) utfører matematiske beregninger, som subtraksjon, addisjon, divisjon og boolske funksjoner. Boolske funksjoner er en type logikk som brukes for kretsdesign. ALU utfører også sammenligninger og logikktesting. Prosessoren sender signaler til ALU, som tolker instruksjonene og utfører beregningene.

Mikroprosessorer har midlertidige datalagringsplasser kalt registre. Disse minneområdene opprettholder data, for eksempel datamaskininstruksjoner, lagringsadresser, tegn og andre data. Noen datamaskininstruksjoner kan kreve bruk av visse registre som en del av en kommando. Hvert register har en spesifikk funksjon, som instruksjonsregister, programteller, akkumulator og minneadresseregister. For eksempel inneholder et programregister adressen til instruksjoner hentet fra minnet med direkte tilgang.

Kontrollenheter (CUer) mottar signaler fra CPU, som instruerer kontrollenheten om å flytte data fra mikroprosessor til mikroprosessor. Kontrollenheten styrer også den aritmetiske og logiske enheten. Kontrollenheter består av flere komponenter, som dekoder, klokke og kontrolllogikkkretser. Disse enhetene arbeider sammen og sender signaler til bestemte steder på mikroprosessoren.

For eksempel mottar dekoderen kommandoer fra en applikasjon. Dekoderen tolker instruksjonene og tar en handling. Den sender signaler til ALU eller dirigerer registre til å utføre spesifikke oppgaver. Styrelogikkenheten sender signaler til forskjellige deler av mikroprosessoren og registre, som informerer disse komponentene om å utføre handlinger. Klokken sender signaler som synkroniserer og sikrer rettidig utførelse av kommandoer og prosesser.

Mikroprosessorer har et system med busser som flytter data. Busser refererer til klassifiseringer av ledninger som har spesifikke oppgaver og funksjoner. Databussen overfører data mellom den sentrale prosessorenheten og RAM (Random Access Memory) - datamaskinens primærminne. Kontrollbussen sender informasjon som er nødvendig for å koordinere og kontrollere flere oppgaver. Adressebussen overfører adressen mellom CPU og RAM for data som behandles.

Noen avanserte mikroprosessorer har minnebuffere, som beholder de siste dataene som ble brukt av CPU. Minnebuffere øker hastigheten på databehandlingen, fordi CPU-en ikke trenger å gå til den tregere RAM-en for å hente data. Mange datamaskiner har nivå 1 eller nivå 2 cacher; noen systemer har nivå 3 cacher. Hurtigbuffernivået indikerer rekkefølgen som CPU sjekker for data, starter med nivå 1. Produsenter integrerer ofte nivå 2 og nivå 3 cacher i mikroprosessoren, noe som øker prosesseringshastigheten.