Co to jest mikroprocesor?

Co to jest mikroprocesor?

Mikroprocesor

Mikroprocesor

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

Twórcą idei mikroprocesora był Ted Hoff

z firmy Intel. Wpadł on na prosty lecz

z firmy Intel. Wpadł on na prosty lecz

genialny pomysł - by zamiast

genialny pomysł - by zamiast

projektować 12 niezależnych układów

projektować 12 niezależnych układów

scalonych do kalkulatorów

scalonych do kalkulatorów

zaprojektować jeden, który będzie w

zaprojektować jeden, który będzie w

stanie pełnić funkcje wszystkich ich

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 Hoff

Ted Hoff

Pierwszy

Pierwszy

mikroprocesor 4004

mikroprocesor 4004

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

nadające się do produkcji

seryjnej.

seryjnej.

Były to:

Były to:

Intel

Intel

(układ 4004),

(układ 4004),

Garrett AiResearch’s

Garrett AiResearch’s

(Central

(Central

Air Data Computer).

Air Data Computer).

Texas Instruments

Texas Instruments

(TMS 1000),

(TMS 1000),

Garrett AiResearch’s

Garrett 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

używał opartego na technologii MOS

układu scalonego („chipset”) jako

układu scalonego („chipset”) jako

rdzenia CPU.

rdzenia CPU.

Jednakże był on tak zaawansowany, że

Jednakże był on tak zaawansowany, że

Marynarka Wojenna odmówiła

Marynarka Wojenna odmówiła

publikacji jego projektu aż do roku

publikacji jego projektu aż do roku

1997. Z tego też powodu używany

1997. Z tego też powodu używany

chipset CADC i MP944 nie są

chipset CADC i MP944 nie są

powszechnie znane nawet obecnie.

powszechnie znane nawet obecnie.

Texas Instruments

Texas 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-bitowe

Procesory 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.

przedstawiona w 1974 roku jako IMP-8.

W tym samym roku National

W tym samym roku National

zaprezentował także pierwszy

zaprezentował także pierwszy

jednoukładowy 16-bitowy

jednoukładowy 16-bitowy

mikroprocesor, PACE, zastąpiony

mikroprocesor, PACE, zastąpiony

później wersją NMOS o nazwie

później wersją NMOS o nazwie

INS8900.

INS8900.

Kolejnymi wczesnymi konstrukcjami

Kolejnymi wczesnymi konstrukcjami

16-bitowymi procesorów

16-bitowymi procesorów

segmentowych są:

segmentowych są:

-mikroprocesor DEC (Digital Equipment

-mikroprocesor DEC (Digital Equipment

Corporation) wbudowany w płytę

Corporation) wbudowany w płytę

główną komputera LSI-11 (OEM) oraz w

główną komputera LSI-11 (OEM) oraz w

komputerze PDP 11/03,

komputerze PDP 11/03,

-

-

procesor komputera MicroFlame 9440

procesor komputera MicroFlame 9440

firmy Fairchild Semiconductor.

firmy Fairchild Semiconductor.

Oba procesory zostały wyprodukowane

Oba procesory zostały wyprodukowane

w latach 1975–76 r.

w latach 1975–76 r.

W prawie każdym

W prawie każdym

mikroprocesorze

mikroprocesorze

możemy wyróżnić

możemy wyróżnić

następujące bloki

następujące bloki

ALU

ALU

CU

CU

Rejestry

Rejestry

ALU

ALU

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.

CU

CU

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.

Rejestry

Rejestry

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

Proste mikroprocesory mają tylko

jeden rejestr danych zwany

jeden rejestr danych zwany

akumulatorem.

akumulatorem.

Oprócz rejestrów danych i rejestrów

Oprócz rejestrów danych i rejestrów

adresowych występuje też pewna

adresowych występuje też pewna

liczba rejestrów o specjalnym

liczba rejestrów o specjalnym

przeznaczeniu.

przeznaczeniu.

PC

PC

- licznik rozkazów (Program

- licznik rozkazów (Program

Counter) - zawiera on adres komórki

Counter) - zawiera on adres komórki

pamięci zawierającej następny rozkaz

pamięci zawierającej następny rozkaz

do wykonania

do wykonania

IR

IR

- rejestr instrukcji (Instruction

- rejestr instrukcji (Instruction

Register) - zawiera on adres aktualnie

Register) - zawiera on adres aktualnie

wykonywanej przez procesor instrukcji.

wykonywanej przez procesor instrukcji.

SP

SP

- wskaźnik stosu (Stack Pointer) -

- wskaźnik stosu (Stack Pointer) -

zawiera adres wierzchołka stosu

zawiera adres wierzchołka stosu

Mikroprocesor komunikuje się z

Mikroprocesor komunikuje się z

otoczeniem za pomocą szyny danych i

otoczeniem za pomocą szyny danych i

szyny adresowej.

szyny adresowej.

Generalnie każdy bardziej

Generalnie każdy bardziej

skomplikowany mikroprocesor można

skomplikowany mikroprocesor można

zaklasyfikować do jednej z dwóch

zaklasyfikować do jednej z dwóch

architektur:

architektur:

CISC

CISC

(Complex Instruction Set

(Complex Instruction Set

Computers)

Computers)

RISC

RISC

(Reduced Instruction Set

(Reduced Instruction Set

Computers)

Computers)

VLIW

VLIW

(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.

Polska

Polska

W Polsce pod koniec lat 70. zakłady

W Polsce pod koniec lat 70. zakłady

CEMI rozpoczęły produkcję

CEMI rozpoczęły produkcję

mikroprocesora MCY7880 (początkowa

mikroprocesora MCY7880 (początkowa

nazwa UCY7880) będącego klonem

nazwa UCY7880) będącego klonem

8080A.

8080A.