Mikroişlemci Kavramları
Microprocessortüm işi yapan bilgisayarın beynidir. CPU'nun (Merkezi İşlem Birimi) tüm işlevlerini tek bir IC (Entegre Devre) veya en fazla birkaç IC üzerinde birleştiren bir bilgisayar işlemcisidir. Mikroişlemciler ilk olarak 1970'lerin başında tanıtıldı. 4004, Intel tarafından kişisel bilgisayar yapımında kullanılan ilk genel amaçlı mikroişlemciydi. Düşük maliyetli genel amaçlı mikroişlemcilerin gelişi, olduğu gibi modern toplumun gelişmesinde etkili olmuştur.
Bir mikroişlemcinin özelliklerini ve bileşenlerini ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.
Mikroişlemci Özellikleri
Mikroişlemciler, genel veya özel işlevler için tasarlanabilen çok amaçlı cihazlardır. Dizüstü bilgisayarların ve akıllı telefonların mikroişlemcileri genel amaçlıyken, grafik işleme veya makine görüşü için tasarlananlar uzmanlaşmıştır. Tüm mikroişlemcilerde ortak olan bazı özellikler vardır.
Bunlar bir mikroişlemcinin en önemli tanımlayıcı özellikleridir -
- Saat hızı
- Komut seti
- Kelime boyutu
Saat hızı
Her mikroişlemcinin bir internal clockbu, talimatları yürütme hızını düzenler ve ayrıca diğer bileşenlerle senkronize eder. Mikroişlemcinin talimatları yürütme hızı denir.clock speed. Saat hızları MHz veya GHz olarak ölçülür, burada 1 MHz saniyede 1 milyon döngü anlamına gelirken 1 GHz saniyede 1 milyar döngüye eşittir. Burada döngü, tek elektrik sinyali döngüsünü ifade eder.
Şu anda mikroişlemciler, 3 GHz aralığında saat hızına sahiptir ve bu, mevcut teknolojinin ulaşabileceği maksimum değerdir. Bundan daha yüksek hızlar, çipin kendisine zarar vermek için yeterli ısı üretir. Bunun üstesinden gelmek için üreticiler bir çip üzerinde paralel olarak çalışan birden çok işlemci kullanıyor.
Kelime boyutu
Bir işlemci tarafından tek bir talimatta işlenebilen bit sayısına onun adı verilir word size. Kelime boyutu, tek seferde erişilebilen RAM miktarını ve mikroişlemci üzerindeki toplam pin sayısını belirler. Toplam giriş ve çıkış pini sayısı sırasıyla mikroişlemcinin mimarisini belirler.
İlk ticari mikroişlemci Intel 4004, 4 bitlik bir işlemciydi. 4 giriş pini ve 4 çıkış pini vardı. Çıkış pinlerinin sayısı her zaman giriş pinlerinin sayısına eşittir. Şu anda çoğu mikroişlemci 32-bit veya 64-bit mimari kullanmaktadır.
Komut seti
Bir veri parçası üzerinde işlem yapmak için dijital bir makineye verilen komuta instruction. Bir mikroişlemcinin yürütmek üzere tasarlandığı temel makine seviyesi komutlar setine onun adı verilir.instruction set. Bu talimatlar bu tür işlemleri gerçekleştirir -
- Veri aktarımı
- Aritmetik işlemler
- Mantıksal işlemler
- Kontrol akışı
- Giriş / çıkış ve makine kontrolü
Mikroişlemci Bileşenleri
İlk mikroişlemcilerle karşılaştırıldığında, günümüz işlemcileri çok küçüktür ancak yine de bu temel parçalara ilk modelden itibaren sahiptirler -
- CPU
- Bus
- Memory
İşlemci
CPU, çok büyük ölçekli bir entegre devre (VLSI) olarak üretilmiştir ve şu parçalara sahiptir -
Instruction register - Yürütülecek talimatı tutar.
Decoder - Talimatın kodunu çözer (makine düzeyinde dile dönüştürür) ve ALU'ya (Aritmetik Mantık Birimi) gönderir.
ALU - Aritmetik, mantıksal, hafıza, kayıt ve program sıralama işlemlerini gerçekleştirmek için gerekli devrelere sahiptir.
Register- Program işleme sırasında elde edilen ara sonuçları tutar. Kayıtlar, RAM yerine bu tür sonuçları tutmak için kullanılır çünkü kayıtlara erişim, RAM'e erişimden neredeyse 10 kat daha hızlıdır.
Otobüs
Mikroişlemci çipinin iç kısımlarını birbirine bağlamak için kullanılan bağlantı hatlarına veriyolu denir. Bir mikroişlemcide üç tür veri yolu vardır -
Data Bus- Hafızaya ve hafızadan veri taşıyan hatlara veri yolu denir. Mikroişlemcinin kelime uzunluğuna eşit genişliğe sahip çift yönlü bir veriyoludur.
Address Bus - Bir bellek konumu veya G / Ç bağlantı noktasının adresini CPU'dan belleğe veya G / Ç bağlantı noktasına taşımaktan tek yönlü sorumludur.
Control Bus - Aşağıdaki gibi kontrol sinyallerini taşıyan hatlar clock signals, interrupt signal veya ready signalkontrol veriyolu denir. Çift yönlüdürler. Bir cihazın işlemeye hazır olduğunu belirten sinyale denir.ready signal. Bir cihaza işleminin kesintiye uğramasını belirten sinyaleinterrupt signal.
Hafıza
Mikroişlemcinin iki tür belleği vardır
RAM- Rasgele Erişim Belleği, güç kapatıldığında silinen geçici bellektir. Tüm veriler ve talimatlar RAM'de saklanır.
ROM- Salt Okunur Bellek, verileri güç kapatıldıktan sonra bile bozulmadan kalan geçici olmayan bellektir. Mikroişlemci istediği zaman okuyabilir ancak üzerine yazamaz. Üretici tarafından önyükleme sırası gibi en önemli verilerle önceden programlanmıştır.