Dom > Izložba > Sadržaj

Struktura mikroprocesora

Mar 09, 2019

Unutrašnji raspored mikroprocesora varira u zavisnosti od starosti dizajna i namjene 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 interkonekcija 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 postavlja jednu ili više zastavica u registru statusa, koje ukazuju na rezultate posljednje operacije (nulta vrijednost, negativni broj, preljev, ili drugi). Kontrolna logika dohvaća kodove instrukcija iz memorije i inicira redoslijed operacija potrebnih da ALU izvrši instrukciju. Jedan operativni kod može uticati 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 podataka je postala veća; omogućavanje više tranzistora na čipu omogućilo je da se veličine riječi povećaju sa 4- i 8-bitnih riječi do današnjih 64-bitnih riječi. Dodatna svojstva su dodana procesorskoj arhitekturi; više registara na čipu ubrzalo je programe, a složena uputstva mogla su se koristiti za izradu kompaktnijih programa. Aritmetika s pomičnim zarezom, na primjer, često nije bila dostupna na 8-bitnim mikroprocesorima, ali je morala biti provedena u softveru. Integracija jedinice s pomičnim zarezom prvo kao zasebni integrirani krug, a zatim kao dio istog mikroprocesorskog čipa ubrzala je izračune s pomičnim zarezom.


Povremeno, fizička ograničenja integrisanih kola su takva praksa učinila neophodnim za bliži rez. Umjesto obrade sve duge riječi na jednom integriranom krugu, više krugova paralelno obrađuje 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 je mogao nositi, na primjer, 32-bitne riječi pomoću integriranih krugova s kapacitetom za samo četiri bita.


Mogućnost postavljanja velikog broja tranzistora na jedan čip omogućava da se memorija integrira na istu memoriju kao i procesor. Ovaj CPU keš ima prednost bržeg pristupa od off-chip memorije i povećava brzinu obrade sistema za mnoge aplikacije. Frekvencija takta procesora se povećala brže od brzine eksterne memorije, osim u nedavnoj prošlosti, [kada?] Pa je keš memorija neophodna ako procesor ne kasni sporijom spoljnom memorijom.