Ο πρώτος Μικροεπεξεργαστής όπως η Intel 4004 εφευρέθηκε από τους Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin και Stanley Mazor. Το μέγεθος αυτών των επεξεργαστών είναι επεξεργαστές 8bit (διαβάζει ή γράφει μόνο 1 byte τη φορά), 16bit (διαβάζει ή γράφει μόνο 2 bytes τη φορά), 32bit (διαβάζει ή γράφει μόνο 4 byte τη φορά) και 64bit ( διαβάζει ή γράφει το μόνο byte κάθε φορά). Εκτελεί όλες τις λειτουργίες ή τις λειτουργίες εξαρτάται από το πρόγραμμα που είναι γραμμένο σε γλώσσα συναρμολόγησης από τον προγραμματιστή και η διάρκεια ζωής του είναι μεγαλύτερη από 3000 ώρες. Σχεδόν όλα τα οικιακά ηλεκτρονικά προϊόντα περιέχουν μικροεπεξεργαστή, μερικά παραδείγματα είναι πλυντήρια, ψυγεία, θερμοσίφωνα, συστήματα συναγερμού, φούρνος μικροκυμάτων, φορητοί υπολογιστές κ.λπ.
Τι είναι ένας μικροεπεξεργαστής;
Ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιείται κυρίως στο ενσωματωμένες εφαρμογές ελέγχου όπως οικιακές εφαρμογές, αυτοκίνητα και περιφερειακά υπολογιστών. Είναι ένα ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα που ελέγχει όλες τις λειτουργίες της CPU, ή της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας, ενός υπολογιστή ή άλλων ψηφιακών συσκευών. Ολόκληρη η λειτουργία της CPU ελέγχεται από ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα που δέχεται δυαδικά δεδομένα ως είσοδο και επεξεργάζεται τα δεδομένα σύμφωνα με τις δοθείσες οδηγίες και στη συνέχεια παράγει την έξοδο. Αυτός ο επεξεργαστής περιέχει εκατομμύρια μικροσκοπικά στοιχεία όπως τρανζίστορ , καταχωρητές και διόδους. Το μπλοκ διάγραμμα αυτού του επεξεργαστή φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
διάγραμμα μικροεπεξεργαστών-μπλοκ
Συστατικά του μικροεπεξεργαστή
Τα στοιχεία αυτού του επεξεργαστή είναι ALU, Μονάδα ελέγχου, συσκευές εισόδου-εξόδου και πίνακας Register.
- Το ALU (αριθμητική λογική μονάδα) εκτελεί αριθμητικές και λογικές λειτουργίες. Αριθμητικές λειτουργίες όπως προσθήκη, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός, διαιρέσεις και λογικές λειτουργίες όπως NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR κ.λπ.
- Η μονάδα ελέγχου χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των οδηγιών και παράγει τα σήματα για τη λειτουργία των άλλων εξαρτημάτων.
- Ο πίνακας μητρώου αποτελείται από καταχωρητές. Μητρώα που χρησιμοποιούνται από τον προγραμματιστή για την αποθήκευση αυθαίρετων δεδομένων είναι γνωστά ως καταχωρητές γενικού σκοπού και οι καταχωρητές που δεν χρησιμοποιούνται από έναν προγραμματιστή για την αποθήκευση των δεδομένων είναι γνωστοί ως δεσμευμένοι καταχωρητές. Το μήκος του μητρώου είναι γνωστό ως το μήκος λέξης του υπολογιστή.
- Οι συσκευές εισόδου-εξόδου χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ μικροϋπολογιστών και εξωτερικών συσκευών.
Πώς κατασκευάζονται μικροεπεξεργαστές;
Οι μικροεπεξεργαστές κατασκευάζονται από πυρίτιο ή γερμάνιο. Το πυρίτιο και το γερμάνιο είναι ημιαγωγοί, σχεδόν όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα κατασκευάζονται από αυτούς τους ημιαγωγούς.
Γενιές μικροεπεξεργαστή
Υπάρχουν πέντε γενιές αυτού του επεξεργαστή που περιλαμβάνουν κυρίως τα ακόλουθα.
- Μικροεπεξεργαστής πρώτης γενιάς : Οι επεξεργαστές πρώτης γενιάς είναι μικροεπεξεργαστής 4 bit που παρουσιάστηκαν το 1971 - 1972.
- Δεύτερος Μικροεπεξεργαστής παραγωγής : Οι επεξεργαστές δεύτερης γενιάς είναι μικροεπεξεργαστής 8 bit που κυκλοφόρησαν το 1973.
- Τρίτος Μικροεπεξεργαστής παραγωγής : Οι επεξεργαστές τρίτης γενιάς είναι μικροεπεξεργαστής 16 bit που παρουσιάστηκαν το 1978.
- Τέταρτος Μικροεπεξεργαστής παραγωγής : Οι επεξεργαστές τέταρτης γενιάς είναι μικροεπεξεργαστές 32 bit.
- Πέμπτος Μικροεπεξεργαστής παραγωγής : Οι επεξεργαστές πέμπτης γενιάς είναι μικροεπεξεργαστής 64 bit.
Εργασία μικροεπεξεργαστή
Για να πάρει την έξοδο, ο πρώτος μικροεπεξεργαστής παίρνει τις οδηγίες από τη μνήμη του υπολογιστή και στη συνέχεια αποκωδικοποιεί και εκτελεί αυτές τις οδηγίες ως αποτέλεσμα σε δυαδική μορφή. Η ισχύς του δεδομένου μικροεπεξεργαστή μετριέται σε bit.
Αυτός ο επεξεργαστής εκτελεί τις οδηγίες ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα
επεξεργασία-μικροεπεξεργαστή
- Λήψη (IF): Είναι το πρώτο βήμα του μικροεπεξεργαστή που παίρνει τις οδηγίες από τη μνήμη.
- Αποκωδικοποίηση (ID): Είναι το δεύτερο βήμα του μικροεπεξεργαστή που χρησιμοποιείται για την αποκωδικοποίηση της εντολής.
- Εκτέλεση (EX): Είναι το τελευταίο βήμα αυτού του επεξεργαστή που εκτελεί τις οδηγίες και την έξοδο.
Τύποι μικροεπεξεργαστών
Τύποι επεξεργαστών φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.
- Διάνυσμα επεξεργαστές: Ο επεξεργαστής διανυσμάτων έχει σχεδιαστεί για υπολογισμούς φορέα και είναι ένας πίνακας τελεστών. Είναι η διαδικασία χρήσης διανυσμάτων για την αποθήκευση μεγάλου αριθμού μεταβλητών για επεξεργασία δεδομένων υψηλής έντασης. Πρόγνωση καιρού, χαρτογράφηση ανθρώπινου γονιδιώματος, δεδομένα GIS είναι μερικά παραδείγματα επεξεργαστών φορέων είναι τα IBM 390 / VF, DEC'S vax 9000 κ.λπ.
- Επεξεργαστές ή επεξεργαστές SIMD: Ένας επεξεργαστής συστοιχιών έχει επίσης σχεδιαστεί για υπολογισμούς φορέα και είναι ένας επεξεργαστής πολλαπλών δεδομένων (SIMD) μιας εντολής. Οι εφαρμογές SIMD περιλαμβάνουν επεξεργασία εικόνας, τρισδιάστατη απόδοση, αναγνώριση ομιλίας, δικτύωση, λειτουργίες DSP κ.λπ.
τύποι-μικροεπεξεργαστή
- Επεξεργαστές Scalar και Superscalar: Ο επεξεργαστής που εκτελεί βαθμιαία δεδομένα είναι γνωστός ως κλιματικός επεξεργαστής. Οι Scalar επεξεργαστές είναι ίσως ο RISC scalar επεξεργαστής ή CISC scalar επεξεργαστής. Ο υπερκατευθυνόμενος επεξεργαστής εκτελεί περισσότερες από μία οδηγίες ανά κύκλο ρολογιού και έχει πολλούς αγωγούς.
- Επεξεργαστές ψηφιακού σήματος: Οι επεξεργαστές ψηφιακού σήματος χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία σημάτων σε ψηφιακή μορφή. Οι εφαρμογές του DSP είναι η επεξεργασία σήματος ήχου, η επεξεργασία ψηφιακών εικόνων, η συμπίεση βίντεο, η συμπίεση ήχου, η επεξεργασία ομιλίας και η αναγνώριση κ.λπ.
- Επεξεργαστές RISC: Η πλήρης μορφή RISC είναι υπολογιστής με μειωμένες οδηγίες. Οι οδηγίες σε αυτόν τον επεξεργαστή δεν είναι περίπλοκες. Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υψηλού επιπέδου όπως επεξεργασία βίντεο, τηλεπικοινωνίες και επεξεργασία εικόνας.
- Επεξεργαστές CISC: Η πλήρης μορφή του CISC είναι ένας σύνθετος υπολογιστής σετ εντολών. Οι οδηγίες σε αυτόν τον επεξεργαστή είναι περίπλοκες. Απαιτεί εξωτερική μνήμη για υπολογισμούς. Η αρχιτεκτονική CISC χρησιμοποιείται σε εφαρμογές χαμηλού επιπέδου όπως συστήματα ασφαλείας, οικιακός αυτοματισμός κ.λπ.
- Επεξεργαστές ASIC: Το ASIC σημαίνει ολοκληρωμένα κυκλώματα για συγκεκριμένες εφαρμογές. Εφαρμόζεται για ειδικές λειτουργίες ή εφαρμογές.
Καλύτερες εταιρείες μικροεπεξεργαστών
Οι AMD (προηγμένες μικρο συσκευές), Intel, Nvidia, Marvell technology group, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva είναι μερικές από τις καλύτερες εταιρείες αυτού του επεξεργαστή. Η εταιρεία AMD (προηγμένες μικροϋπολογιστές) εφάρμοσε πρόσφατα AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x, κ.λπ.
Εφαρμογές
Οι εφαρμογές αυτού του επεξεργαστή περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Παιχνίδια
- σερφάρισμα στο διαδίκτυο
- Δημιουργία εγγράφων
- Μαθηματικοί υπολογισμοί
- Προσομοιώσεις
- ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑΣ
- Οικιακές συσκευές
- Στα ηλεκτρονικά αυτοκινήτων
- Στη μέτρηση
- Στα κινητά ηλεκτρονικά
- Σε αυτοματισμός κτιρίων και τα λοιπά
Πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα αυτού του επεξεργαστή περιλαμβάνουν τα ακόλουθα
- Χαμηλό κόστος
- Υψηλή ταχύτητα
- Μικρό μέγεθος
- Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
- Πολύπλευρος
- Αξιόπιστος
- Φορητός
- Εύκολο στην εφαρμογή
- Εύκολη τροποποίηση
Μειονεκτήματα
Τα μειονεκτήματα αυτού του επεξεργαστή περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Δεν υποστηρίζονται λειτουργίες κινούμενου σημείου.
- Μερικές φορές μπορεί να υπερθερμανθεί.
Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του μικροεπεξεργαστής . Όπως γνωρίζουμε ότι αυτός ο επεξεργαστής είναι μια από τις καλύτερες τεχνολογίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε σχεδόν όλα τα ηλεκτρονικά προϊόντα. Η χρήση του αυξάνεται μέρα με τη μέρα, σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες, το κόστος είναι μικρότερο και η ταχύτητα του μικροεπεξεργαστή είναι υψηλή. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς - τι χρησιμοποιεί ο προηγμένος μικροεπεξεργαστής αυτήν τη στιγμή;
