אנו מסבירים מהו מעבד מיקרו, ההיסטוריה והמאפיינים של המעגל המשולב הזה. כמו כן, למה זה נועד והפונקציות שלו.
מהו מיקרו-מעבד?
זה נקרא מיקרו-מעבד או פשוט מעבד למעגל המשולב המרכזי של a מערכת מחשב, כאשר הפעולות הלוגיות והאריתמטיות (חישובים) מבוצעות כדי לאפשר את ביצוע התוכניות, מה מערכת הפעלה עד ה תוכנת אפליקציה.
מעבד מיקרו יכול לפעול עם אחד או יותר מעבד (יחידות עיבוד מרכזיות), שכל אחת מהן מורכבת מאוגרים, יחידת בקרה, יחידה אריתמטית-לוגית ויחידת חישוב נקודה צפה (או מעבד שותף מתמטי).
באופן דומה, הוא חובר בדרך כלל באמצעות שקע ללוח האם או ללוח האם, יחד עם מערכת גוף קירור המורכבת מחומרי פיזור תרמי מסוימים ו- אוהדמְצַנֵן (מאוורר פנימי).
בעוד לאותו מעבד יכול להיות ליבה פיזית או לוגית אחת או יותר, שבהן מתבצעת כל עבודת החישוב, לאותה מערכת מחשב יכולה להיות כמה מעבדים עובדים במקביל.
לא קל למדוד את הביצועים של מעבדים אלו, אבל תדר השעון (נמדד בהרץ) משמש לרוב כדי להבחין בין כוחו של אחד לשני.
היסטוריית מיקרו-מעבד
מיקרו-מעבדים הופיעו כתוצר של האבולוציה הטכנולוגית של שני ענפים ספציפיים: ה מחשוב ומוליכים למחצה. שניהם התחילו באמצע המאה ה-20, בהקשר של ה מלחמת העולם השנייה, עם המצאת טרָנזִיסטוֹר, שאיתם הוחלפו צינורות הוואקום.
מאז, נעשה שימוש בסיליקון ליצירת מעגלים אלקטרוניים פשוטים, מה שהוביל מאוחר יותר (תחילת שנות ה-60) ליצירת המעגלים הדיגיטליים הראשונים: טרנזיסטור-נגד לוגיקה (RTL), לוגיקה דיודה טרנזיסטורית (DTL) , לוגיקה טרנזיסטורית ( TTL) ו-Emitter Complemented Logic (ECL).
השלב הבא לקראת מיקרו-מעבדים יהיה המצאת מעגלים משולבים (SSI ו-MSI), ובכך לאפשר את תחילת הצבירה והמזעור של רכיבים. המחשבונים הראשונים שהשתמשו בזה טֶכנוֹלוֹגִיָה עם זאת, הם דרשו בין 75 ל-100 מעגלים משולבים, דבר שלא היה מעשי. ולכן השלב הבא בהקטנת הארכיטקטורה החישובית היה פיתוח המיקרו-מעבדים הראשונים.
המעבד הראשון היה אינטל 4004 שיוצר בשנת 1971. הוא הכיל 2300 טרנזיסטורים ועם 4 היחידים שלו ביטים הקיבולת יכלה לבצע 60,000 פעולות לוגיות בשנייה, בתדר שעון של 700 הרץ. מכאן ואילך, המירוץ הטכנולוגי השקיע בפיתוח של שבבים טובים וחזקים יותר: 8-bit, 16-bit, 32-bit ו-64-bit . , מגיע כעת לתדרים מעל 3 GHz.
תכונות מיקרו-מעבד
שמירה במטמון מונעת שימוש מיותר ב-RAM.
המיקרו-מעבדים דומים לקטן מַחשֵׁב דיגיטלי מיניאטורי, כך שהוא מציג ארכיטקטורה משלו ומבצע פעולות תחת תוכנית בקרה. ארכיטקטורה זו מורכבת מ:
- מובלע ציפוי קרמי המכסה את הסיליקון ומגן עליו מפני פגעי מזג האוויר (כגון חמצן ב אוויר).
- מטמון. סוג של זיכרון מהיר במיוחד הזמין למעבד, ולכן אינו משתמש בו RAM אבל כשצריך, שכן ברמות השונות של ה מטמון הנתונים בשימוש נשמרים לאחזור מיידי.
- מעבד שותף במתמטיקה. המכונה יחידת נקודה צפה, היא החלק של המעבד שמטפל בפעולות לוגיות ורשמיות.
- שיאים. זיכרון עבודה קצר במעבד, שנועד לעקוב אחר הפעולה והתנאים שלו.
- נמלים הצינורות המאפשרים למעבד לתקשר את מֵידָע עם שאר רכיבי המערכת.
בשביל מה מיקרו-מעבד?
המיקרו-מעבדים הם ה"מוח" של המחשב: המרכז הלוגי שלו של פעולות אריתמטיות ולוגיות, שבו יבוצעו כל תוכניות המערכת, הן אלו של מערכת ההפעלה, והן האפליקציות המבוצעות על ידי המחשב. שם משתמש. יש גם הלוגיקה הבינארית של המערכת וגישה לזיכרון. כלומר: המעבד הוא מנוע המידע של המחשב.
פונקציית מיקרו-מעבד
מעבד מיקרו פועל על בסיס סדרה של הוראות אלמנטריות המתוכנתות מראש ומאוחסנות בצורה של קוד בינארי. הוראות אלו יתארגנו בזיכרון הראשי, וניתנות לפי מספר שלבים, שהם:
- אחזור מראש. או קריאה מוקדמת של ההוראה מהזיכרון הראשי של המערכת.
- לְהָבִיא. שליחת ההוראה הספציפית למפענח.
- פִּעַנוּחַ. תרגום ההוראה לסדרת פעולות שיש לבצע, וקריאת האופרנדים הדרושים לשם כך.
- ביצוע. השלמת הדרכה על ידי מרכיבי המערכת.
- כְּתִיבָה. שמירת התוצאות בחזרה לזיכרון הראשי, או לרישומים.
שלבים אלה מבוצעים במספר מחזורי מעבד, ומשך הזמן שלהם תלוי בתדירות שבה פועל המיקרו-מעבד.