Dom > Razstava > Vsebine

Mikroprocesorska struktura

Mar 09, 2019

Notranja razporeditev mikroprocesorja se spreminja glede na starost konstrukcije in predvidene namene mikroprocesorja. Kompleksnost integriranega vezja (IC) je omejena s fizičnimi omejitvami glede števila tranzistorjev, ki jih je mogoče postaviti na en čip, števila zaključkov paketov, ki lahko priključijo procesor na druge dele sistema, število medsebojnih povezav pa je mogoče narediti na čipu in toploto, ki jo čip lahko razpade. Napredna tehnologija omogoča izdelavo bolj zapletenih in zmogljivih čipov.


Minimalni hipotetični mikroprocesor lahko vključuje le aritmetično logično enoto (ALU) in krmilno logično sekcijo. ALU izvaja operacije, kot so seštevanje, odštevanje in operacije, kot sta AND ali OR. Vsaka operacija ALU postavi eno ali več zastav v statusnem registru, ki kažejo rezultate zadnje operacije (ničelna vrednost, negativno število, preliv ali drugo). Kontrolna logika pridobi kode z navodili iz pomnilnika in sproži zaporedje operacij, ki so potrebne, da ALU izvede navodila. Enotna operacijska koda lahko vpliva na številne posamezne podatkovne poti, registre in druge elemente procesorja.


Ker je tehnologija integriranega vezja napredovala, je bilo mogoče na enem samem čipu izdelovati vse bolj kompleksne procesorje. Velikost podatkovnih objektov je postala večja; omogočanje več tranzistorjev na čipu je omogočilo velikost besed, da se poveča od 4- in 8-bitnih besed do današnjih 64-bitnih besed. Arhitekturi procesorja so bile dodane dodatne funkcije; več registri na čipu je pospešilo programe, zato so bila za izdelavo bolj kompaktnih programov uporabljena zapletena navodila. Aritmetika s plavajočo vejico, na primer, pogosto ni bila na voljo na 8-bitnih mikroprocesorjih, vendar je morala biti izvedena v programski opremi. Integracija plavajoče enote najprej kot ločeno integrirano vezje in nato kot del istega mikroprocesorskega čipa je pospešila izračune s plavajočo vejico.


Včasih so fizične omejitve integriranih vezij take prakse uporabile kot pristop bitne rezine. Namesto obdelave vseh dolgih besed na enem integriranem vezju, je več vezij vzporedno obdelanih podmnožic vsake podatkovne besede. Medtem ko je to zahtevalo dodatno logiko za obdelavo, na primer, prenašanja in prelivanja znotraj vsakega odseka, je bil rezultat sistem, ki bi lahko obdelal, na primer, 32-bitne besede z uporabo integriranih vezij z zmogljivostjo le štirih bitov.


Zmožnost, da veliko število tranzistorjev postavimo na en čip, omogoča integracijo pomnilnika na isti matrici kot procesor. Ta predpomnilnik CPU-ja ima prednost pred hitrejšim dostopom kot pomnilnik off-chip in povečuje hitrost obdelave sistema za številne aplikacije. Frekvenca procesorske ure se je povečala hitreje kot hitrost zunanjega pomnilnika, razen v nedavni preteklosti, [ko?], Zato je predpomnilnik potreben, če procesor ne zamuja s počasnejšim zunanjim pomnilnikom.