Osnovne komponente mikroprocesorjev

Intel je prvi mikroprocesor predstavil leta 1971 in ga poimenoval 4004 čip. Današnji mikroprocesorji z dimenzijami, manjšimi od centa, ponujajo več moči in zmogljivosti. Središče računalnika, centralna procesna enota (CPU) je sestavljena iz enega ali več mikroprocesorjev. Mikroprocesorji, izdelani iz silikonskega čipa, ki vsebuje milijone tranzistorjev, prenašajo podatke z enega pomnilniškega naslova na drugo lokacijo. CPE sprejemajo odločitve in nato nadaljujejo z delom na novih navodilih in izračunih.

"Aritmetična in logična enota" (ALU) izvaja matematične izračune, kot so odštevanje, seštevanje, deljenje in logične funkcije. Logične funkcije so vrsta logike, ki se uporablja za načrtovanje vezij. ALU izvaja tudi primerjave in logično testiranje. Procesor posreduje signale ALU, ki interpretira navodila in izvaja izračune.

Mikroprocesorji imajo začasna mesta za shranjevanje podatkov, imenovana registri. Ta pomnilniška področja hranijo podatke, kot so računalniška navodila, naslovi za shranjevanje, znaki in drugi podatki. Nekatera računalniška navodila lahko zahtevajo uporabo določenih registrov kot del ukaza. Vsak register ima posebno funkcijo, kot so register navodil, programski števec, akumulator in register naslovov pomnilnika. Programski register na primer hrani naslov navodil, vzetih iz pomnilnika z naključnim dostopom.

Krmilne enote (CU) sprejemajo signale od CPU-ja, ki upravljalni enoti naroči, naj premakne podatke iz mikroprocesorja v mikroprocesor. Krmilna enota usmerja tudi aritmetično in logično enoto. Krmilne enote so sestavljene iz več komponent, kot so dekoder, ura in krmilna logična vezja. Skupaj te naprave prenašajo signale na določene lokacije na mikroprocesorju.

Na primer, dekoder prejme ukaze iz aplikacije. Dekoder razlaga navodila in izvede dejanje. Pošilja signale ALU ali usmerja registre za izvajanje določenih nalog. Krmilna logična enota oddaja signale v različne odseke mikroprocesorja in registrira, kar te komponente obvesti, da izvedejo dejanja. Ura pošilja signale, ki sinhronizirajo in zagotavljajo pravočasno izvajanje ukazov in procesov.

Mikroprocesorji imajo sistem vodil, ki prenašajo podatke. Avtobusi se nanašajo na klasifikacije ožičenja, ki imajo posebne naloge in funkcije. Podatkovno vodilo prenaša podatke med centralno procesno enoto in pomnilnikom z naključnim dostopom (RAM) – primarnim pomnilnikom računalnika. Krmilno vodilo pošilja informacije, potrebne za usklajevanje in nadzor več nalog. Naslovno vodilo posreduje naslov med CPU in RAM za podatke, ki se obdelujejo.

Nekateri napredni mikroprocesorji imajo pomnilniške predpomnilnike, ki hranijo zadnje podatke, ki jih uporablja CPE. Predpomnilniki pomnilnika pospešujejo računalniški proces, saj CPU-ju ni treba iti v počasnejši RAM za pridobivanje podatkov. Veliko računalnikov ima predpomnilnike stopnje 1 ali 2; nekateri sistemi imajo predpomnilnike stopnje 3. Raven predpomnilnika označuje vrstni red, v katerem CPE preverja podatke, začenši s stopnjo 1. Proizvajalci pogosto integrirajo predpomnilnike stopnje 2 in 3 v mikroprocesor, kar poveča hitrost obdelave.