ไมโครโปรเซสเซอร์ - การจำแนกประเภท
ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท -
โปรเซสเซอร์ RISC
RISC ย่อมาจาก Reduced Instruction Set Computer. ออกแบบมาเพื่อลดเวลาในการดำเนินการโดยทำให้ชุดคำสั่งของคอมพิวเตอร์ง่ายขึ้น การใช้ตัวประมวลผล RISC แต่ละคำสั่งต้องการรอบสัญญาณนาฬิกาเพียงรอบเดียวในการดำเนินการผลลัพธ์ในเวลาดำเนินการที่สม่ำเสมอ สิ่งนี้จะลดประสิทธิภาพเนื่องจากมีโค้ดจำนวนมากขึ้นดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ RAM มากขึ้นในการจัดเก็บคำแนะนำ คอมไพเลอร์ยังต้องทำงานมากขึ้นเพื่อแปลงคำสั่งภาษาระดับสูงเป็นรหัสเครื่อง
โปรเซสเซอร์ RISC บางตัว ได้แก่ -
- เพาเวอร์พีซี: 601, 604, 615, 620
- DEC Alpha: 210642, 211066, 21068, 21164
- MIPS: TS (R10000) โปรเซสเซอร์ RISC
- PA-RISC: HP 7100LC
สถาปัตยกรรมของ RISC
สถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์ RISC ใช้ชุดคำสั่งที่ปรับให้เหมาะสมที่สุด ใช้ในอุปกรณ์พกพาเช่น Apple iPod เนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ลักษณะของ RISC
ลักษณะสำคัญของโปรเซสเซอร์ RISC มีดังต่อไปนี้ -
ประกอบด้วยคำแนะนำง่ายๆ
รองรับรูปแบบข้อมูลประเภทต่างๆ
ใช้โหมดการกำหนดแอดเดรสอย่างง่ายและคำแนะนำความยาวคงที่สำหรับการวางท่อ
รองรับการลงทะเบียนเพื่อใช้ในบริบทใด ๆ
เวลาดำเนินการหนึ่งรอบ
คำแนะนำ“ LOAD” และ“ STORE” ใช้เพื่อเข้าถึงตำแหน่งหน่วยความจำ
ประกอบด้วยการลงทะเบียนจำนวนมากขึ้น
ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์จำนวนน้อยกว่า
โปรเซสเซอร์ CISC
CISC ย่อมาจาก Complex Instruction Set Computer. ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดจำนวนคำสั่งต่อโปรแกรมโดยไม่สนใจจำนวนรอบต่อคำสั่ง เน้นที่การสร้างคำสั่งที่ซับซ้อนลงในฮาร์ดแวร์โดยตรง
คอมไพเลอร์ต้องทำงานน้อยมากในการแปลภาษาระดับสูงเป็นภาษาระดับแอสเซมบลี / รหัสเครื่องเนื่องจากความยาวของโค้ดค่อนข้างสั้นจึงต้องใช้ RAM น้อยมากในการจัดเก็บคำสั่ง
โปรเซสเซอร์ CISC บางตัว ได้แก่ -
- ไอบีเอ็ม 370/168
- VAX 11/780
- Intel 80486
สถาปัตยกรรมของ CISC
สถาปัตยกรรมได้รับการออกแบบมาเพื่อลดต้นทุนหน่วยความจำเนื่องจากจำเป็นต้องใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลมากขึ้นในโปรแกรมขนาดใหญ่ทำให้ต้นทุนหน่วยความจำสูงขึ้น ในการแก้ไขปัญหานี้จำนวนคำสั่งต่อโปรแกรมสามารถลดลงได้โดยการฝังจำนวนการดำเนินการไว้ในคำสั่งเดียว
ลักษณะของ CISC
- โหมดการกำหนดแอดเดรสที่หลากหลาย
- คำแนะนำจำนวนมากขึ้น
- รูปแบบคำสั่งที่มีความยาวผันแปรได้
- อาจต้องใช้หลายรอบเพื่อดำเนินการหนึ่งคำสั่ง
- ตรรกะการถอดรหัสคำสั่งมีความซับซ้อน
- ต้องมีคำสั่งเดียวเพื่อรองรับโหมดการกำหนดแอดเดรสหลายโหมด
โปรเซสเซอร์พิเศษ
นี่คือโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษบางประการ มีการพูดคุยสั้น ๆ เกี่ยวกับโปรเซสเซอร์พิเศษบางส่วน -
ตัวประมวลผลร่วม
โปรเซสเซอร์ร่วมคือไมโครโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งสามารถจัดการกับฟังก์ชันเฉพาะของมันได้เร็วกว่าไมโครโปรเซสเซอร์ทั่วไปหลายเท่า
For example - ตัวประมวลผลร่วมคณิตศาสตร์
โปรเซสเซอร์ร่วมคณิตศาสตร์ของ Intel บางตัว ได้แก่ -
- 8087 ใช้กับ 8086
- 80287 - ใช้กับ 80286
- 80387 - ใช้กับ 80386
อินพุต / เอาท์พุตโปรเซสเซอร์
เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษโดยมีหน่วยความจำภายในเป็นของตัวเองซึ่งใช้เพื่อควบคุมอุปกรณ์ I / O ที่มีการเกี่ยวข้องกับ CPU น้อย
For example -
- คอนโทรลเลอร์ DMA (เข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง)
- ตัวควบคุมคีย์บอร์ด / เมาส์
- ตัวควบคุมการแสดงผลกราฟิก
- ตัวควบคุมพอร์ต SCSI
Transputer (คอมพิวเตอร์ทรานซิสเตอร์)
Transputer เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษโดยมีหน่วยความจำภายในของตัวเองและมีลิงค์สำหรับเชื่อมต่อเครื่องขนส่งหนึ่งเครื่องกับเครื่องขนส่งอื่นสำหรับการสื่อสารระหว่างโปรเซสเซอร์ ได้รับการออกแบบครั้งแรกในปี 1980 โดย Inmos และมีเป้าหมายเพื่อการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี VLSI
Transputer สามารถใช้เป็นระบบโปรเซสเซอร์เดียวหรือสามารถเชื่อมต่อกับลิงค์ภายนอกซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการก่อสร้างและเพิ่มประสิทธิภาพ
For example - โปรเซสเซอร์ T212 16 บิต 32 บิต T425 จุดลอยตัว (T800, T805 & T9000)
DSP (ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล)
โปรเซสเซอร์นี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อประมวลผลสัญญาณอนาล็อกให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัล ทำได้โดยการสุ่มตัวอย่างระดับแรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาปกติและแปลงแรงดันไฟฟ้าในทันทีนั้นให้อยู่ในรูปแบบดิจิทัล กระบวนการนี้ดำเนินการโดยวงจรที่เรียกว่าตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลตัวแปลง A ถึง D หรือ ADC
DSP ประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้ -
Program Memory - จัดเก็บโปรแกรมที่ DSP จะใช้ในการประมวลผลข้อมูล
Data Memory - จัดเก็บข้อมูลที่จะดำเนินการ
Compute Engine - ดำเนินการประมวลผลทางคณิตศาสตร์การเข้าถึงโปรแกรมจากหน่วยความจำโปรแกรมและข้อมูลจากหน่วยความจำข้อมูล
Input/Output - เชื่อมต่อกับโลกภายนอก
การใช้งานคือ -
- การสังเคราะห์เสียงและดนตรี
- การบีบอัดเสียงและวิดีโอ
- การประมวลผลสัญญาณวิดีโอ
- การเร่งกราฟิก 2D และ 3D
For example - ซีรี่ส์ TMS 320 ของ Texas Instrument เช่น TMS 320C40, TMS320C50