| Výuka > Principy počítačů > Mikroprocesory |

Mikroprocesory

Mikroprocesor tvoří základní prostředek mikropočítače, který se podílí značnou částí na jeho řízení. Často se označuje jako "srdce" počítače. Já si spíše myslím, že příznačnější by bylo označení "mozek" počítače, neboť srdce je jen pumpa. Zajišťuje přenos řídících, adresových i datových signálů mezi jednotlivými částmi počítače. K tomuto účelu využívá sběrnici počítače, která tvoří vlastně cestu, po které jsou všechny signály i napájecí napětí distribuovány do všech částí počítače. Jednotlivé skupiny signálů zajišťují funkce, odpovídající jejich určení. (Blokové schéma hypotetického počítače)

Řídící signály slouží k zabezpečení synchronizace přenosu informací po sběrnici, adresová část sběrnice zajišťuje adresování paměti a vstupních (výstupních) zařízení počítače, datová část slouží k přenosu dat mezi jednotlivými zařízeními.

Samotný mikroprocesor se skládá z křemíkové destičky, na které jsou fotoelektrickým procesem, vryty jemné spoje obvodů. Tyto spoje a obvody mají výkonnost několika miliónů tranzistorů.

Návrh procesoru

  1. Zvolení instrukčního souboru
  2. Zvolení velikosti dat procesoru
  3. Zvolení požadavku pro adresování paměti
  4. Zvolení počtu řídících signálů (dovnitř i ven)

Základní části procesoru

  • Pole registrů
  • Dekodér instrukcí
  • Aritmeticko-logická jednotka (ALU)
  • Vnitřní sběrnice
  • MPX/DMX - multiplexor/demultiplexor, který zajišťuje připojení registů na sběrnici
  • SP - Stack Pointer - ukazatel na aktuální pozici v daném zásobníku
    • FIFO - fronta (First In First Out) - např. jako zásobník instrukcí
    • LIFO - zásobník (Last In First Out) - multitasking; při předávání procesoru jinému programu

Typ použitého mikroprocesoru charakterizuje typ počítače a samozřejmě také jeho vlastnosti. Mikroprocesor ovlivňuje zejména:

  • adresovatelný rozsah fyzické paměti počítače
  • šířku adresové a datové části sběrnice
  • operační rychlost
  • použitelný operační systém
  • aplikační vlastnosti

V základě rozlišujeme dva typy procesorů:

  • RISC (Reduced Instruction Set Computing) - používá redukovanou sadu instrukcí
  • CISC (Complex Instruction Set Computing) - používá úplnou sadu instrukcí

Procesory lze rozlišovat podle následujících kritérií:

  • Jejich architektura - přítomnost a velikost rychlé vyrovnávací paměti (cache), zabudování matematického koprocesoru se schopností operací s pohyblivou řádovou čárkou apod.
  • Velikost vnější sběrnice - je to šířka dráhy, kterou procházejí data při cestě do jiné součásti počítače. Např. 64 bitovou sběrnicí může projít 8 písmen současně najednou, zatímco u 16-ti bitové sběrnice vyžaduje stejný proces čtyři samostatné operace.
  • Maximálně adresovatelná paměť - určuje množství paměti, kterou lze do počítače instalovat
  • Vnitřní hodinová frekvence - je rychlost, se kterou procesor pracuje a vnější hodinová frekvence je rychlost, ve které procesor komunikuje s ostatními součástmi počítače

Otázkou bývá, jak zjistíme skutečnou frekvenci procesoru. Získáme ji tak, že násobícím faktorem vynásobíme základní frekvenci základní desky počítače.

Operace v pevné řádové čárce provádějí základní výpočty a přesuny dat uvnitř procesoru a mezi procesorem a pamětí. Procesor s dobrým výkonem v pevné řádové čárce bude vhodný všude tam, kde je žádán výkon v kancelářských aplikacích, v databázových serverech nebo souborových serverech.

Operace v pohyblivé řádové čárce slouží k matematickým výpočtům. Procesor s dobrým výkonem v pohyblivé řádové čárce bude vhodný zvláště při matematických výpočtech, multimediálních výpočtech (např. Adobe Photoshop, MP3, 3D Studio Max) nebo ve hrách.

10.09.2007, 18:24 vytvořil Administrator