Co to jest mikroprocesor?

Co to jest mikroprocesor?Co to jest mikroprocesor?

MikroprocesorMikroprocesor

Układ cyfrowy wykonany jako układ Układ cyfrowy wykonany jako układ scalony lub kilka układów scalonych scalony lub kilka układów scalonych

zdolny do wykonywania operacji zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonych mu cyfrowych według dostarczonych mu

instrukcji.instrukcji.

Twórcą idei mikroprocesora był Ted Hoff z Twórcą idei mikroprocesora był Ted Hoff z firmy Intel. Wpadł on na prosty lecz genialny firmy Intel. Wpadł on na prosty lecz genialny

pomysł - by zamiast projektować 12 pomysł - by zamiast projektować 12 niezależnych układów scalonych do niezależnych układów scalonych do

kalkulatorów zaprojektować jeden, który kalkulatorów zaprojektować jeden, który będzie w stanie pełnić funkcje wszystkich ich będzie w stanie pełnić funkcje wszystkich ich

razem wziętych i będzie pracować w taki razem wziętych i będzie pracować w taki sposób jak procesor w komputerze.sposób jak procesor w komputerze.

Ted HoffTed Hoff

Pierwszy mikroprocesor Pierwszy mikroprocesor 40044004

W firmie Intel W firmie Intel wyprodukowano wyprodukowano

pierwszy pierwszy mikroprocesor o mikroprocesor o nazwie 4004 - nazwie 4004 -

zawierał on 2300 zawierał on 2300 tranzystorów i tranzystorów i

wykonany był w wykonany był w technologii p-MOS.technologii p-MOS.

Pracę nad prototypem Pracę nad prototypem mikroprocesora rozpoczęły trzy mikroprocesora rozpoczęły trzy konkurujące ze sobą firmy. W konkurujące ze sobą firmy. W efekcie, w zbliżonym czasie efekcie, w zbliżonym czasie pojawiły się pierwsze układy pojawiły się pierwsze układy

nadające się do produkcji seryjnej.nadające się do produkcji seryjnej.

Były to:Były to:Intel Intel (układ 4004), (układ 4004),

Garrett AiResearch’sGarrett AiResearch’s (Central Air (Central Air Data Computer). Data Computer).

Texas InstrumentsTexas Instruments (TMS 1000), (TMS 1000),

Garrett AiResearch’sGarrett AiResearch’s

W 1968 roku Garret został zaproszony do W 1968 roku Garret został zaproszony do pracy przy tworzeniu komputera dla pracy przy tworzeniu komputera dla

myśliwca Grumman F-14 Tomcat, który myśliwca Grumman F-14 Tomcat, który swoimi możliwościami miał przewyższać swoimi możliwościami miał przewyższać sterujące lotem systemy elektroniczne sterujące lotem systemy elektroniczne używane w Marynarce Wojennej USA. używane w Marynarce Wojennej USA.

Projekt został ukończony w 1970 roku i Projekt został ukończony w 1970 roku i używał opartego na technologii MOS układu używał opartego na technologii MOS układu

scalonego („chipset”) jako rdzenia CPU. scalonego („chipset”) jako rdzenia CPU.

Jednakże był on tak zaawansowany, że Jednakże był on tak zaawansowany, że Marynarka Wojenna odmówiła publikacji Marynarka Wojenna odmówiła publikacji jego projektu aż do roku 1997. Z tego też jego projektu aż do roku 1997. Z tego też

powodu używany chipset CADC i MP944 nie powodu używany chipset CADC i MP944 nie są powszechnie znane nawet obecnie.są powszechnie znane nawet obecnie.

Texas InstrumentsTexas Instruments

TI zbudowało 4-bitowy mikroprocesor TI zbudowało 4-bitowy mikroprocesor TMS 1000 oraz wyposażyło go w TMS 1000 oraz wyposażyło go w odpowiedni kod źródłowy. W ten odpowiedni kod źródłowy. W ten

sposób w dniu 17.09.1971 r. powstał sposób w dniu 17.09.1971 r. powstał układ TMS1802NC, który posłużył jako układ TMS1802NC, który posłużył jako

scalony rdzeń kalkulatora. scalony rdzeń kalkulatora.

Pod względem pełnionej funkcji był to Pod względem pełnionej funkcji był to zatem odpowiednik intelowskiego zatem odpowiednik intelowskiego

4004.4004.

Procesory 16-bitoweProcesory 16-bitowe

Pierwszym 16-bitowym Pierwszym 16-bitowym mikroprocesorem segmentowym mikroprocesorem segmentowym (składającym się z kilku układów (składającym się z kilku układów

scalonych) był wyprodukowany przez scalonych) był wyprodukowany przez National Semiconductor IMP-16 National Semiconductor IMP-16

przedstawiony na początku 1973 roku. przedstawiony na początku 1973 roku.

8-bitowa wersja tego układu została 8-bitowa wersja tego układu została przedstawiona w 1974 roku jako IMP-8. W przedstawiona w 1974 roku jako IMP-8. W tym samym roku National zaprezentował tym samym roku National zaprezentował także pierwszy jednoukładowy 16-bitowy także pierwszy jednoukładowy 16-bitowy mikroprocesor, PACE, zastąpiony później mikroprocesor, PACE, zastąpiony później

wersją NMOS o nazwie INS8900.wersją NMOS o nazwie INS8900.

Kolejnymi wczesnymi konstrukcjami 16-Kolejnymi wczesnymi konstrukcjami 16-bitowymi procesorów segmentowych są:bitowymi procesorów segmentowych są:-mikroprocesor DEC (Digital Equipment -mikroprocesor DEC (Digital Equipment Corporation) wbudowany w płytę główną Corporation) wbudowany w płytę główną

komputera LSI-11 (OEM) oraz w komputera LSI-11 (OEM) oraz w komputerze PDP 11/03, komputerze PDP 11/03,

--procesor komputera MicroFlame 9440 firmy procesor komputera MicroFlame 9440 firmy Fairchild Semiconductor. Fairchild Semiconductor.

Oba procesory zostały wyprodukowane w Oba procesory zostały wyprodukowane w latach 1975–76 r.latach 1975–76 r.

W prawie każdym W prawie każdym mikroprocesorze możemy mikroprocesorze możemy

wyróżnić następujące blokiwyróżnić następujące bloki

ALUALUCUCU

RejestryRejestry

ALUALU

Wykonuje ona operacje logiczne na Wykonuje ona operacje logiczne na dostarczonych jej danych, podstawowy dostarczonych jej danych, podstawowy

zestaw to:zestaw to:

dodawanie, podstawowe operacje dodawanie, podstawowe operacje logiczne oraz przesunięcia bitowe w logiczne oraz przesunięcia bitowe w

lewo i w prawo. lewo i w prawo.

W bardziej złożonych mikroprocesorach W bardziej złożonych mikroprocesorach zestaw ten jest znacznie bogatszy.zestaw ten jest znacznie bogatszy.

CUCU

Odpowiedzialny jest on za dekodowanie Odpowiedzialny jest on za dekodowanie dostarczonych mikroprocesorowi dostarczonych mikroprocesorowi

instrukcji i odpowiednie sterowanie instrukcji i odpowiednie sterowanie pozostałymi jego blokami. pozostałymi jego blokami.

Na przykład jeśli zdekodowaną instrukcją Na przykład jeśli zdekodowaną instrukcją będzie dodawanie, CU odpowiednio będzie dodawanie, CU odpowiednio

ustawi sygnały sterujące, by ALU ustawi sygnały sterujące, by ALU wykonała tę właśnie operację.wykonała tę właśnie operację.

RejestryRejestry

Umieszczone wewnątrz Umieszczone wewnątrz mikroprocesora komórki pamięci o mikroprocesora komórki pamięci o niewielkich rozmiarach (najczęściej niewielkich rozmiarach (najczęściej 4/8/16/32/64/128 bitów) służące do 4/8/16/32/64/128 bitów) służące do

przechowywania tymczasowych przechowywania tymczasowych wyników obliczeń (rejestry danych) wyników obliczeń (rejestry danych)

oraz adresów lokacji w pamięci oraz adresów lokacji w pamięci operacyjnej (rejestry adresowe).operacyjnej (rejestry adresowe).

Proste mikroprocesory mają tylko jeden Proste mikroprocesory mają tylko jeden rejestr danych zwany akumulatorem. rejestr danych zwany akumulatorem. Oprócz rejestrów danych i rejestrów Oprócz rejestrów danych i rejestrów

adresowych występuje też pewna liczba adresowych występuje też pewna liczba rejestrów o specjalnym przeznaczeniu.rejestrów o specjalnym przeznaczeniu.

PCPC - licznik rozkazów (Program Counter) - - licznik rozkazów (Program Counter) - zawiera on adres komórki pamięci zawiera on adres komórki pamięci

zawierającej następny rozkaz do wykonaniazawierającej następny rozkaz do wykonaniaIR IR - rejestr instrukcji (Instruction Register) - - rejestr instrukcji (Instruction Register) - zawiera on adres aktualnie wykonywanej zawiera on adres aktualnie wykonywanej

przez procesor instrukcji.przez procesor instrukcji.SPSP - wskaźnik stosu (Stack Pointer) - - wskaźnik stosu (Stack Pointer) -

zawiera adres wierzchołka stosuzawiera adres wierzchołka stosu

Mikroprocesor komunikuje się z otoczeniem Mikroprocesor komunikuje się z otoczeniem za pomocą szyny danych i szyny adresowej.za pomocą szyny danych i szyny adresowej.Generalnie każdy bardziej skomplikowany Generalnie każdy bardziej skomplikowany mikroprocesor można zaklasyfikować do mikroprocesor można zaklasyfikować do

jednej z dwóch architektur: jednej z dwóch architektur: CISCCISC (Complex Instruction Set Computers) (Complex Instruction Set Computers)RISCRISC (Reduced Instruction Set Computers) (Reduced Instruction Set Computers)

VLIWVLIW (Very Long Instruction Word) (Very Long Instruction Word)

Każda z nich ma swoją specyfikę, swoje Każda z nich ma swoją specyfikę, swoje wady i zalety.wady i zalety.

PolskaPolska

W Polsce pod koniec lat 70. zakłady CEMI W Polsce pod koniec lat 70. zakłady CEMI rozpoczęły produkcję mikroprocesora rozpoczęły produkcję mikroprocesora

MCY7880 (początkowa nazwa UCY7880) MCY7880 (początkowa nazwa UCY7880) będącego klonem 8080A.będącego klonem 8080A.