Mikroprocesor to układ cyfrowy wykonany jako układ scalony lub kilka układów scalonych zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonych mu instrukcji.
Jednym z twórców idei mikroprocesora był Ted Hoff z firmy Intel. Wpadł on na pomysł by zamiast projektować 12 niezależnych układów scalonych do kalkulatorów zaprojektować jeden, który będzie w stanie pełnić funkcje wszystkich ich razem wziętych i będzie pracować w taki sposób jak procesor w komputerze. W firmie Intel wyprodukowano pierwszy komercyjny mikroprocesor o nazwie 4004 - zawierał on 2300 tranzystorów i wykonany był w technologii p-MOS. Pierwszym na świecie procesorem był jednak ściśle tajny "chip" F14 CADC używany w samolocie Grumman F-14 Tomcat.
W prawie każdym mikroprocesorze możemy wyróżnić następujące bloki
- ALU - jednostka arytmetyczno-logiczna (Arithmetic Logic Unit), wykonuje ona operacje logiczne na dostarczonych jej danych, podstawowy zestaw to: dodawanie, podstawowe operacje logiczne (AND, XOR, OR, NOT), oraz przesunięcia bitowe w lewo i w prawo. W bardziej złożonych mikroprocesorach zestaw ten jest znacznie bogatszy.
- CU - układ sterowania (Control Unit), zwany też dekoderem rozkazów. Odpowiedzialny jest on za dekodowanie dostarczonych mikroprocesorowi instrukcji i odpowiednie sterowanie pozostałymi jego blokami (na przykład jeśli zdekodowaną instrukcją będzie dodawanie, CU odpowiednio ustawi sygnały sterujące, by ALU wykonała tę właśnie operację)
- Rejestry - umieszczone wewnątrz mikroprocesora komórki pamięci o niewielkich rozmiarach (najczęściej 4/8/16/32/64/128 bitów) służące do przechowywania tymczasowych wyników obliczeń (rejestry danych) oraz adresów lokacji w pamięci operacyjnej (rejestry adresowe). Proste mikroprocesory mają tylko jeden rejestr danych zwany akumulatorem. Oprócz rejestrów danych i rejestrów adresowych występuje też pewna liczba rejestrów o specjalnym przeznaczeniu:
- PC - licznik rozkazów (Program Counter) - zawiera on adres komórki pamięci zawierającej następny rozkaz do wykonania
- IR - rejestr instrukcji (Instruction Register) - zawiera on adres aktualnie wykonywanej przez procesor instrukcji.
- SP - wskaźnik stosu (Stack Pointer) - zawiera adres wierzchołka stosu
Mikroprocesor komunikuje się z otoczeniem za pomocą szyny danych i szyny adresowej.
Generalnie każdy bardziej skomplikowany mikroprocesor można zaklasyfikować do jednej z trzech architektur:
- CISC (Complex Instruction Set Computers)
- RISC (Reduced Instruction Set Computers)
- VLIW (Very Long Instruction Word)
drukuj
