1Микропроцессоры. История появления и развития.

1. Микропроцессор, объявленный как «компьютер-на-чипе», был 4-битный Intel 4004 (ноябрь 1971).

2. Появление универсальных многопрограммных 8-битных Intel 8080 (апрель 1974) и MOS Technology 6502 (сентябрь 1975). Они использовались в производстве настольных компьютеров и игровых консолей. В отличие от 4004, они использовали раздельные шины адреса и данных, а инструкции и данные хранились в одних и тех же областях памяти. Таким образом, это были первые CPU, работающие на основе архитектуры фон Неймана и выполняющие функции АЛУ и устройства управления.

3. выпуск 16-битных Intel 8086/88 (июнь 1978), которые положили начало архитектуре x86 и массовому распространению ПК. В 1980 был представлен первый процессор с RISC-архитектурой — IBM 801. По сравнению с CISC-процессорами того времени он имел меньшие размеры и число инструкций, был проще и дешевле в изготовлении.

4. Переход на 32-разрядные модели, позволявшие эффективнее работать с большими числами и адресовать ранее недоступные объемы памяти. В октябре 1985 вышел первый 32-битный x86-процессор, Intel 80386, а в 1986 появились три новые 32-битные RISC-архитектуры — MIPS, SPARC и PA-RISC, представленные компаниями MIPS Technologies, Sun и HP соответственно.

5. появление 64-битных процессоров MIPS R4000 (февраль 1991) и DEC Alpha 21064 (ноябрь 1992). Alpha был также первым CPU, поддерживающим суперскалярность, то есть возможность исполнять более одной инструкции за такт. Первыми суперскалярными процессорами других архитектур стали IntelPentium (март 1993), MIPS R8000 (июнь 1994) и др.

6. динамическое исполнение команд - процессор исполняет команды не в том порядке, в котором он их считывает из памяти, а в том, который был более эффективен по времени выполнения, и при этом, конечно же, не нарушал семантики программы. Эта технология была реализована во всех процессорах соответствующих архитектур, начиная с MIPS R10000 (октябрь 1994), PA-RISC 8000 (март 1995), IntelPentiumPro (ноябрь 1995).

7. С 2000-х годов развитие центральных процессоров пошло в сторону увеличения количества ядер в одном процессорном корпусе.

6Внутреннее построение микропроцессора. Алу.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для обработки данных. В зависимости от вида выполняемой операции АЛУ оперирует одним или двумя словами. Состав АЛУ:

- четырехразрядные сумматоры – вычитатели;

- логические элементы для выполнения операций: логического умножения, логического сложения, инверсии, исключающее ИЛИ и т.д.;

- два входных порта, один выходной порт, которые являются буферными регистрами, способным хранить одно слово данных.

Два входных порта позволяют АЛУ принимать данные с внутренней шины данных микропроцессора, или из аккумулятора (специального регистра). Выходной порт служит для пересылки данных в аккумулятор.

Основные операции АЛУ: сложение, вычитание, И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, инверсия, сдвиг вправо, сдвиг влево, приращение положительное, приращение отрицательное.

АЛУ производятся в виде микросхем с числом разрядов: 4, 6, 8, 16. Чаще всего используются восьмиразрядные АЛУ, которые имеют 8 входов для первого слова, 8 входов для второго слова и 8 выходов, подключенных к проводной шине.