Тема 8: Микропроцессор (мп): назначение, состав, основные характеристики.

Микропроцессор (CPU) представляет собой функционально-законченное, программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких сверхбольших интегральных схем (СБИС), называемых также электронными микросхемами или чипами.

Для микропроцессоров характерны: производство по единой технологии, низкая стоимость при массовом производстве, малые габариты, высокая надежность, малое потребление энергии.

МП называют «мозгом» ПК, т.к. он выполняет все операции по обработке информации, а также осуществляет общее управление вычислительным процессом и согласованной работой устройств ПК.

В состав МП входят следующие устройства:

- устройство управления (УУ),

- арифметико-логическое устройство (АЛУ),

- регистровая память (РП),

- интерфейсная система МП (ИС МП).

УУ формирует и подает управляющие сигналы во все устройства ПК в нужные моменты времени. В зависимости от выполняемой операции и результатов предыдущих операций, оно формирует адреса ячеек памяти, которые используются в выполняемой операции, и передает их соответствующим устройствам ПК. В своей работе УУ использует опорную последовательность импульсов, полученную от специального генератора тактовых импульсов.

АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

РП служит для кратковременного хранения, т.е. записи и выдачи информации, непосредственно используемой для обработки в ближайшие такты работы компьютера. Она построена на специальных регистрах - быстродействующих ячейках памяти различной длины.

ИС МП реализует взаимодействие МП с другими устройствами компьютера. Интерфейсом, в данном контексте, называют совокупность средств сопряжения (связи) каких-либо устройств ПК между собой, которые обеспечивают эффективное взаимодействие этих устройств (ИС МП реализует интерфейс взаимодействия МП с другими устройствами).

К основным характеристикам МП можно отнести:

• тактовую частоту,

• степень интеграции,

• разрядность,

• адресуемую память,

• тип архитектуры (тип системы команд).

Тактовая частота показывает, сколько элементарных операций (тактов) МП выполняет в секунду. Она определяет производительность МП и измеряется в МГц (мегагерцах) или ГГц (гигагерцах).

Степенью интеграции называют количество элементарных полупроводниковых элементов (транзисторов), размещенных в интегральной схеме данной модели микропроцессора.

Разрядность МП показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за 1 такт.

Адресуемой памятью (адресным пространством) называют максимальное количество ячеек внутренней (оперативной) памяти, которая может быть непосредственно адресована МП-ром.

По типу архитектуры различают МП с расширенной системой команд и с сокращенной:

- CISC (Complex Instruction Set Computing) - процессоры с расширенной системой команд,

- RISC (Reduced Instruction Set Computing) - процессоры с сокращенной системой команд.

Существуют также гибридные МП, совмещающие в себе CISC и RISC архитектуру.

К дополнительным характеристикам МП относятся: рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты, размер КЭШ-памяти, совместимость.