Il primo Microprocessore come Intel 4004 è stato inventato da Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin e Stanley Mazor. La dimensione di questi processori è di 8 bit (legge o scrive solo 1 byte alla volta), 16 bit (legge o scrive solo 2 byte alla volta), 32 bit (legge o scrive solo 4 byte alla volta) e 64 bit ( legge o scrive l'unico byte alla volta). Esegue tutte le operazioni o funzioni dipendenti dal programma che è scritto in linguaggio assembly dal programmatore e la sua durata è di oltre 3000 ore. Quasi tutti i prodotti elettronici per la casa contengono un microprocessore, alcuni esempi sono lavatrici, frigoriferi, geyser, sistemi di allarme, forno a microonde, laptop, ecc.
Cos'è un microprocessore?
Il microprocessore è utilizzato principalmente in applicazioni di controllo integrate come applicazioni domestiche, automobili e periferiche per computer. È un integrato circuito elettronico che controlla tutte le funzioni della CPU, o unità di elaborazione centrale, di un computer o di altri dispositivi digitali. L'intera funzione della CPU è controllata da un singolo circuito integrato che accetta i dati binari come input e li elabora secondo le istruzioni fornite, quindi genera l'output. Questo processore contiene milioni di minuscoli componenti come transistor , registri e diodi. Lo schema a blocchi di questo processore è mostrato nella figura sottostante.
microprocessore-diagramma a blocchi
Componenti del microprocessore
I componenti di questo processore sono ALU, unità di controllo, dispositivi di input-output e array di registri.
- ALU (unità logica aritmetica) esegue sia operazioni aritmetiche che logiche. Operazioni aritmetiche come addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni, divisioni e operazioni logiche come NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR, ecc.
- L'unità di controllo è utilizzata per controllare le istruzioni e genera i segnali per azionare gli altri componenti.
- L'array di registri è costituito da registri. Registri che vengono utilizzati dal programmatore per memorizzare dati arbitrari sono noti come registri di uso generale ei registri che non vengono utilizzati da un programmatore per memorizzare i dati sono noti come registri riservati. La lunghezza del registro è nota come la lunghezza della parola del computer.
- I dispositivi di input-output vengono utilizzati per trasferire dati tra microcomputer e dispositivi esterni.
Come sono realizzati i microprocessori?
I microprocessori sono realizzati in silicio o germanio. Il silicio e il germanio sono semiconduttori, quasi tutti i componenti elettronici sono realizzati da questi semiconduttori.
Generazioni di microprocessore
Esistono cinque generazioni di questo processore che includono principalmente quanto segue.
- Microprocessore di prima generazione : I processori di prima generazione sono microprocessori a 4 bit introdotti nel 1971-1972.
- Secondo Microprocessore di generazione : I processori di seconda generazione sono microprocessori a 8 bit introdotti nel 1973.
- Terzo Microprocessore di generazione : I processori di terza generazione sono microprocessori a 16 bit introdotti nel 1978.
- Il quarto Microprocessore di generazione : I processori di quarta generazione sono microprocessori a 32 bit.
- Quinto Microprocessore di generazione : I processori di quinta generazione sono microprocessori a 64 bit.
Funzionamento del microprocessore
Per ottenere l'output, il primo microprocessore preleva le istruzioni dalla memoria del computer, quindi le decodifica ed esegue tali istruzioni come risultato in una forma binaria. La potenza di un dato microprocessore viene misurata in termini di bit.
Questo processore esegue l'istruzione utilizzando i seguenti passaggi
funzionamento del microprocessore
- Recupero (IF): È il primo passo del microprocessore che preleva l'istruzione dalla memoria.
- Decodifica (ID): È il secondo passaggio del microprocessore utilizzato per decodificare l'istruzione.
- In esecuzione (EX): È l'ultimo passaggio di questo processore che esegue le istruzioni e l'output.
Tipi di microprocessori
Tipi di processori sono mostrati nella figura seguente.
- Processori vettoriali: Il processore vettoriale è progettato per calcoli vettoriali ed è un array di operandi. È il processo di utilizzo dei vettori per memorizzare un gran numero di variabili per l'elaborazione dei dati ad alta intensità. Previsioni meteorologiche, mappatura del genoma umano, dati GIS sono alcuni esempi di processori vettoriali come IBM 390 / VF, DEC’S vax 9000, ecc.
- Processori o processori SIMD: Un processore array è progettato anche per i calcoli vettoriali ed è un processore SIMD (Single Instruction Multiple Data). Le applicazioni di SIMD includono elaborazione di immagini, rendering 3D, riconoscimento vocale, networking, funzioni DSP, ecc.
tipi di microprocessore
- Processori scalari e superscalari: Il processore che esegue i dati scalari è noto come processore scalare. I processori scalari sono forse il processore scalare RISC o il processore scalare CISC. Il processore superscalare esegue più di un'istruzione per ciclo di clock e dispone di più pipeline.
- Processori di segnale digitale: I processori di segnali digitali vengono utilizzati per elaborare i segnali in forma digitale. Le applicazioni del DSP sono l'elaborazione del segnale audio, l'elaborazione delle immagini digitali, la compressione video, la compressione audio, l'elaborazione e il riconoscimento del parlato, ecc.
- Processori RISC: La forma completa di RISC è computer con set di istruzioni ridotto. Le istruzioni in questo processore non sono complesse. Viene utilizzato in applicazioni di fascia alta come elaborazione video, telecomunicazioni ed elaborazione di immagini.
- Processori CISC: La forma completa di CISC è un computer con set di istruzioni complesso. Le istruzioni in questo processore sono complesse. Richiede una memoria esterna per i calcoli. L'architettura CISC viene utilizzata in applicazioni di fascia bassa come sistemi di sicurezza, automazione domestica, ecc.
- Processori ASIC: ASIC sta per circuiti integrati specifici dell'applicazione. È implementato per funzioni o applicazioni speciali.
Le migliori aziende di microprocessore
AMD (advanced micro devices), Intel, Nvidia, Marvell technology group, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva sono alcune delle migliori aziende di questo processore. La società AMD (advanced micro devices) ha recentemente implementato AMD ryzen 9 3900x, AMD ryzen 5 2600x, ecc. E il miglior microprocessore Intel è Intel core i9-9900k.
Applicazioni
Le applicazioni di questo processore includono quanto segue.
- Gaming
- navigare su Internet
- Creazione di documenti
- Calcoli matematici
- Simulazioni
- Fotoritocco
- Elettrodomestici in casa
- Nell'elettronica automobilistica
- Nella misurazione
- Nell'elettronica mobile
- Nel automazione degli edifici eccetera
Vantaggi
I vantaggi di questo processore includono quanto segue
- Basso costo
- Ad alta velocità
- Taglia piccola
- Basso consumo energetico
- Versatile
- Affidabile
- Portatile
- Facile da implementare
- Facile da modificare
Svantaggi
Gli svantaggi di questo processore includono quanto segue.
- Le operazioni in virgola mobile non sono supportate.
- A volte può surriscaldarsi.
Quindi, si tratta di una panoramica del microprocessore . Come sappiamo, questo processore è una delle migliori tecnologie che possono essere utilizzate in quasi tutti i prodotti elettronici. Il suo utilizzo aumenta di giorno in giorno, rispetto ad altre tecnologie il costo è inferiore e la velocità del microprocessore è elevata. Ecco una domanda per te: qual è attualmente il microprocessore avanzato?
