Microprocesorul

I. Definitie si descriere generala

Microprocesorul este unitatea centrală de prelucre a informaţiei (U.C.P.) a unui calculator sau sistem structurat funcţional, care coordonează sistemul şi care, fizic, se prezintă sub forma unui cip electronic (IC). El controlează activităţile întregului sistem şi poate prelucra şi datele utilizatorului. Este elementul principal al sistemului de calcul; cipul, care este plasat pe placa de bază numită motherboard, este de obicei foarte complex, putând ajunge la ordinul de milioane de transistoare.

Microprocesorul asigură procesarea datelor, adică interpretarea, prelucrarea şi controlul acestora, execută sau supervizează transferurile de informatii şi controlează activitatea generală a celorlaltor componente care alcătuiesc sistemul de calcul.

Este un circuit integrat ( CIP ) continand circuite sofisticate cu rolul de a efectua operatii aritmetice si logice. Microrocesorul poate fi considerat ca fiind un calculator de buzunar cu functii complete si facilitati auxiliare . Trebuie amintit ca un calculator poate avea unul sau mai multe procesoare . Placile de baza `normale' permit prezenta unui singur procesor , insa sunt producatori ce ofera optiunea de `procesor dual'

Principalele caracteristici ale puterii unui procesor sunt :

* cantitatea de memorie ce poate fi citita la un moment dat

* viteza de executie a operatiilor

* numarul de instructiuni diferite ce pot fi executate

Structura interna a unui microprocesor:

In principiu un microprocesor inglobeaza toate blocurile functionale ale unei unitati centrale si anume:

-unitatea aritmetica si logica

-unitatea de comanda

-registre generale si speciale.

Un microprocesor dispune de un set de instructiuni adaptat structurii sale interne. In cazul microprocesoarelor actuale (ex.: 8088, 80486, Pentium) intr-un singur cip sunt inglobate mai multe procesoare care pot efectua o serie de operatii in paralel. Pentru un observator extern insa aceste procesoare se comporta asemeni unei singure unitati centrale.

Microprocesorul indeplineste functiile unitatii centrale : executa operatii aritmetice si logice, decodifica instructiuni speciale, transmite altor cipuri din sistem semnale de a memora date, adrese de memorie, adresa in care se gaseste urmatoarea instructiune de executat precum si indicatorii care arata cum s-au terminat instructiunile anterioare.

Datorita costului redus si fiabilitatii ridicate microprocesoarele au o larga aplicabilitate fiind folosite pentru realizarea de microcalculatoare, echipamente periferice, sisteme de conducere a proceselor industriale, aparate medicale, etc. Aparitia acestora a revolutionat modul de proiectare al sistemelor de calcul.

Procesoarele ar putea fi clasificate dupa:

1. Domeniul de activitate:

- Personal Computer: AMD (K6 II, Duron, Athlon XP, 64, 64 FX),INTEL (Pentium Celeron, Pentium 4)

- Servere: AMD ( Athlon MP, AMD Opteron), INTEL ( Pentium Xeon)

2. Producator: AMD, INTEL, VIA, etc.

3. Frecventa la care lucreaza procesorul: 800 Mhz – 3400 Mhz.

4. Memoria cache: 64 Kb, 256 Kb, 512 Kb, 1 Mb, 2 Mb, etc.

5. Socket-ul folosit:

- Socket A (procesoarele AMD)

- Socket 478 (procesoarele Intel Pentium 4 si Celeron)

- Socket 754 (procesoarele AMD 64)

- Socket 940 (procesoarele AMD 64-FX)

6. Frecventa FSB-ului: 133Mhz – 800 Mhz

II. Aparitia si evolutia de-a lungul anilor

Inventarea microprocesorului în 1971 de către Ted Hoff în laboratoarele Fairchild a avut o importanţă mult mai mare decît s-a prevăzut iniţial, căci dincolo de aplicaţiile imediate, de control, el a făcut posibilă apariţia microcalculatorului, un dispozitiv electronic folosit pentru prelucrarea informaţiei cu ajutorul unor semnale electrice produse de circuite plasate pe o pastilă de siliciu. Complexi tatea microprocesorului a crescut de la cîteva circuite pînă la circuitul integrat pe scară foarte largă (VLSI) de astăzi, care adună peste 100.000 de circuite pe aceeaşi pastilă. Microcalculatoarele moderne conţin mai multe subsisteme conectate între ele şi circuite de suport VLSI. Constructorul de microcalculatoare are de ales dintr-o gamă largă de microprocesoare, circuite de memorie, de interfaţă în variante constructive nMOS, CMOS, I2L, factorul primordial de alegere fiind raportul preţ / performanţă.Microprocesorul este, după cum am amintit, cea mai importantă componentă a sistemului. El prelucrează aproape toate informaţiile din interiorul unui microcalculator, citeşte instrucţiuni şi date din memorie, execută prelucrări asupra lor, le trimite sau le primeşte către / dinspre periferice prin instrucţiuni de intrare ieşire. Cunoscut şi sub numele de unitate centrală, microprocesorul este un circuit integrat digital care prelucrează informaţia în mod secvenţial.Toate microcalculatoarele de tip IBM şi compatibilele IBM conţin microprocesoare INTEL din familia 8086/8088,80286,80386SX, 80486. Microprocesoarele MOTOROLA 68000, 68020, 68030 stau la baza microcalculatoarelor APPLE Macintosh şi a staţiilor de lucru din prima linie.Microprocesoarele se clasează după numărul de biţi din cîmpul de adrese şi lărgimea cuvântului. Modul în care datele sînt manevrate în interiorul microprocesorului depind de organizarea internă, de arhitectura căilor de date şi de adrese. Viteza de prelucrare a micropro¬cesorului este în mod direct legată de arhitectura acestuia şi de calităţile tehnologice ale circuitelor componente.Dimensiunea cîmpului de adrese determină mărimea spaţiului fizic de memorie care poate fi adresat de microprocesor.De exemplu, un microprocesor pe 8 biţi are un cîmp de adrese cu lărgimea de 16 biţi. Spaţiul de memorie care poate fi adresat este de 216 locaţii, adică 64 000 de locaţii de memorie. 8086 dispune de un cîmp de adrese de lăţime de 20 de biţi. Ca atare acesta poate accesa 220 locaţii, adică pînă la l milion de locaţii de memorie. Magistrala de adrese de 24 de biţi a lui 80286 permite adresarea a 16.000.000 de lo¬caţii; cea de 32 de biţi a lui 80386 adresează un spaţiu liniar de memorie de 4 miliarde de octeţi. Lărgimea căilor de date influenţează în mod direct performanţele de viteză ale microprocesorului. Dimensiu¬nea mai mare a căilor de date înseamnă prelucrarea şi manipularea unei cantităţi mai mari de informaţie pe unitatea de timp. Lărgimea bus-ului de date determină şi rata de transfer din şi către unitatea centrală în lucrul cu perifericele. Un bus de date mai larg înseamnă transferuri mai eficiente, deci o performanţă de viteză mare. Spre exemplu, microprocesoarele 8086 şi 8088 sănt funcţional identice. Diferă însă sub raportul lărgimii busului de date pentru operaţiile deintrare / ieşire. 8086 dispune de 16 biţi de date pentru lucrul cu intrarea / ieşirea, în timp ce 8088, de numai 8 biţi. Ca o consecinţă, 8086 este cu 20% mai rapid decît 8088.