El primer Microprocessador com Intel 4004 va ser inventat per Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin i Stanley Mazor. La mida d’aquests processadors és de 8 bits (només llegeix o escriu 1 byte a la vegada), 16 bits (només llegeix o escriu 2 bytes alhora), 32 bits (només llegeix o escriu 4 bytes alhora) i 64 bits ( llegia o escrivia l’únic byte alhora). Realitza totes les operacions o funcions que depenen del programa que el programador escriu en llenguatge de muntatge i que té una vida útil superior a les 3000 hores. Gairebé tots els productes electrònics domèstics contenen microprocessador, alguns exemples són rentadores, neveres, guèisers, sistemes d’alarma, forn de microones, ordinadors portàtils, etc.
Què és un microprocessador?
El microprocessador s'utilitza principalment a aplicacions de control incrustades com ara aplicacions domèstiques, automòbils i perifèrics informàtics. És un sistema integrat circuit electrònic que controla totes les funcions de la CPU o de la unitat central de processament d'un ordinador o d'altres dispositius digitals. La totalitat de la funció de la CPU està controlada per un únic circuit integrat que accepta dades binàries com a entrada i processa aquestes dades segons les instruccions donades i genera la sortida. Aquest processador conté milions de petits components com transistors , registres i díodes. El diagrama de blocs d’aquest processador es mostra a la figura següent.
diagrama-bloc de microprocessador
Components del microprocessador
Els components d’aquest processador són ALU, unitat de control, dispositius d’entrada-sortida i matriu de registre.
- ALU (unitat lògica aritmètica) realitza operacions lítiques i aritmètiques. Operacions aritmètiques com suma, resta, multiplicacions, divisions i operacions lògiques com NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR, etc.
- La unitat de control s’utilitza per controlar les instruccions i genera els senyals per fer funcionar els altres components.
- La matriu de registres consta de registres. Registres que el programador utilitza per emmagatzemar dades arbitràries es coneix com a registres d’ús general i els registres que un programador no utilitza per emmagatzemar les dades es coneixen com a registres reservats. La longitud del registre es coneix com la longitud de la paraula de l’ordinador.
- Els dispositius d’entrada-sortida s’utilitzen per transferir dades entre microordinadors i dispositius externs.
Com es fabriquen els microprocessadors?
Els microprocessadors estan fabricats amb silici o germani. El silici i el germani són semiconductors, gairebé tots els components electrònics són fabricats per aquests semiconductors.
Generacions de microprocessador
Hi ha cinc generacions d’aquest processador que inclouen principalment les següents.
- Microprocessador de primera generació : Els processadors de primera generació són un microprocessador de 4 bits introduït el 1971 - 1972.
- Segon Microprocessador de generació : Els processadors de segona generació són microprocessadors de 8 bits introduïts el 1973.
- Tercer Microprocessador de generació : Els processadors de tercera generació són microprocessadors de 16 bits introduïts el 1978.
- Quart Microprocessador de generació : Els processadors de quarta generació són microprocessadors de 32 bits.
- Cinquè Microprocessador de generació : Els processadors de cinquena generació són microprocessadors de 64 bits.
Funcionament del microprocessador
Per obtenir la sortida, el primer microprocessador obté les instruccions de la memòria de l'ordinador i després la descodifica i executa aquestes instruccions com a resultat binari. La potència del microprocessador donat es mesura en termes de bits.
Aquest processador executa la instrucció seguint els passos següents
funcionament del microprocessador
- Obtenció (IF): És el primer pas del microprocessador que recupera la instrucció de la memòria.
- Descodificació (ID): És el segon pas del microprocessador utilitzat per descodificar la instrucció.
- S'està executant (EX): És l'últim pas d'aquest processador que executa les instruccions i la sortida.
Tipus de microprocessadors
Tipus de processadors es mostren a la figura següent.
- Processadors vectorials: El processador vectorial està dissenyat per a càlculs vectorials i és un conjunt d'operands. És el procés d’utilitzar vectors per emmagatzemar un gran nombre de variables per al processament de dades d’alta intensitat. La predicció meteorològica, el mapatge del genoma humà, les dades SIG són alguns exemples de processadors vectorials: IBM 390 / VF, DEC’S vax 9000, etc.
- Processadors o processadors SIMD: Un processador de matriu també està dissenyat per a càlculs vectorials i és un processador de dades múltiples d'instruccions (SIMD). Les aplicacions de SIMD inclouen processament d’imatges, representació 3D, reconeixement de veu, xarxes, funcions DSP, etc.
tipus de microprocessador
- Processadors escalars i superescalars: El processador que executa dades escalars es coneix com a processador escalar. Els processadors escalars són potser el processador escalar RISC o el processador escalar CISC. El processador superescalar executa més d'una instrucció per cicle de rellotge i té diverses canonades.
- Processadors de senyal digital: Els processadors de senyals digitals s’utilitzen per processar senyals en forma digital. Les aplicacions de DSP són el processament de senyals d'àudio, el processament d'imatges digitals, la compressió de vídeo, la compressió d'àudio, el processament i el reconeixement de veu, etc. Els processadors de senyal digital són Motorola 56000, nacional lm 32900, etc.
- RISC Processors: La forma completa de RISC és un equip d'instruccions reduït. Les instruccions d’aquest processador no són complexes. S'utilitza en aplicacions de gamma alta, com ara processament de vídeo, telecomunicacions i processament d'imatges.
- Processadors CISC: La forma completa de CISC és un complex conjunt d'instruccions. Les instruccions d’aquest processador són complexes. Requereix una memòria externa per als càlculs. L'arquitectura CISC s'utilitza en aplicacions de gamma baixa com sistemes de seguretat, domòtica, etc.
- Processadors ASIC: ASIC significa circuits integrats específics de l’aplicació. Està implementat per a funcions o aplicacions especials.
Millors empreses de microprocessador
AMD (micro dispositius avançats), Intel, Nvidia, grup tecnològic Marvell, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva són algunes de les millors empreses d’aquest processador. La companyia AMD (micro dispositius avançats) ha implementat recentment AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x, etc. i el millor microprocessador intel és Intel Core i9-9900k.
Aplicacions
Les aplicacions d’aquest processador inclouen el següent.
- Joc
- Navegació web
- Creació de documents
- Càlculs matemàtics
- Simulacions
- Edició de fotos
- Electrodomèstics
- En electrònica automotriu
- En mesurament
- En electrònica mòbil
- En automatització d'edificis etc
Avantatges
Els avantatges d’aquest processador inclouen els següents
- Baix cost
- Alta velocitat
- Mida petita
- Baix consum d'energia
- Versàtil
- Fiable
- Portàtil
- Fàcil d’implementar
- Fàcil de modificar
Desavantatges
Els desavantatges d’aquest processador són els següents.
- Les operacions de punt flotant no són compatibles.
- De vegades es pot sobreescalfar.
Per tant, es tracta d 'una visió general de microprocessador . Com sabem, aquest processador és una de les millors tecnologies que es pot utilitzar en gairebé tots els productes electrònics. El seu ús augmenta dia a dia, en comparació amb altres tecnologies, el cost és menor i la velocitat del microprocessador és elevada. Aquí teniu una pregunta: què utilitza actualment el microprocessador avançat?
