Dom > Izložba > Sadržaj

Struktura mikroprocesora

Mar 09, 2019

Unutarnji raspored mikroprocesora varira ovisno o starosti dizajna i namjeni mikroprocesora. Složenost integriranog kruga (IC) ograničena je fizičkim ograničenjima broja tranzistora koji se mogu staviti na jedan čip, broju završetaka paketa koji mogu povezati procesor s drugim dijelovima sustava, a broj međusobnih veza je moguće je napraviti na čipu i toplinu koju čip može raspršiti. Napredna tehnologija čini složenije i moćnije čipove mogućim za proizvodnju.


Minimalni hipotetički mikroprocesor može uključivati samo aritmetičku logičku jedinicu (ALU) i sekciju logičke kontrole. ALU izvodi operacije kao što su zbrajanje, oduzimanje i operacije kao što su AND ili OR. Svaka operacija ALU-a postavlja jednu ili više zastavica u registru statusa, koje pokazuju rezultate posljednje operacije (nulta vrijednost, negativni broj, preljev ili drugo). Kontrolna logika dohvaća kodove instrukcija iz memorije i inicira slijed operacija potrebnih da ALU izvrši instrukciju. Jedan kôd operacije može utjecati na mnoge pojedinačne putanje podataka, registre i druge elemente procesora.


Kako je tehnologija integriranog kruga napredovala, bilo je moguće proizvesti sve složenije procesore na jednom čipu. Veličina podatkovnih objekata postala je veća; dopuštanje više tranzistora na čipu omogućilo je da se veličine riječi povećaju s 4- i 8-bitnih riječi do današnjih 64-bitnih riječi. Dodatnim značajkama dodana je arhitektura procesora; više registara na čipu ubrzalo je programe, a složene upute mogle bi se koristiti za izradu kompaktnijih programa. Aritmetika s pomičnim zarezom, na primjer, često nije bila dostupna na 8-bitnim mikroprocesorima, ali se morala provoditi u softveru. Integracija jedinice s pomičnim zarezom najprije kao zasebni integrirani krug, a zatim kao dio istog mikroprocesorskog čipa ubrzala je izračune s pomičnim zarezom.


Povremeno, fizička ograničenja integriranih krugova takvu su praksu učinila potrebnim za bliži rez. Umjesto obrade sve duge riječi na jednom integriranom krugu, višestruki sklopovi paralelno obrađuju podskupove svake podatkovne riječi. Iako je to zahtijevalo dodatnu logiku za rukovanje, na primjer, nošenjem i prelijevanjem unutar svakog odlomka, rezultat je bio sustav koji se može nositi s, na primjer, 32-bitnim riječima pomoću integriranih krugova s kapacitetom za samo četiri bita svaki.


Mogućnost postavljanja velikog broja tranzistora na jedan čip omogućuje integraciju memorije na istoj matrici kao i procesor. Prednost ovog CPU-a je brži pristup od memorije izvan čipa i povećava brzinu obrade sustava za mnoge aplikacije. Frekvencija procesorskog takta povećala se brže od brzine vanjske memorije, osim u nedavnoj prošlosti, [kada?] Pa je potrebna keš memorija ako procesor ne kasni zbog sporije vanjske memorije.