Grundlagen der Mikroprozessor-Architektur

Transistoren, erfunden im Jahre 1947, wurden die ersten Mikroprozessoren. William Shockley und John Bardeen, Walter Brattain erhielt den Nobelpreis für diese Erfindung. Ein weiterer Nobelpreisträger, Jack Kilby von Texas, organisiert die Gruppe der Transistoren auf einer einzigen Plattform, den integrierten Chip (IC) zu erfinden. Dies war die Grundlage für die Mikroprozessoren entwickelt wurden. Der Mikroprozessor ist ein single-Chip, der alle Funktionen einer Zentraleinheit (CPU) integriert. Verschiedenen Komponenten verschiedener Hersteller verwenden, aber es gibt einige grundlegenden Komponenten, die alle Mikroprozessoren enthalten.

Arithmetische und logische Einheit

In diesem Teil des Prozessors sind die arithmetische und logische Operationen berechnet. Die arithmetischen und logischen Einheit (ALU) arbeiten zusammen mit der Array registrieren für viele dieser Operationen, konkret den Akkumulator und Flag registriert. Die ALU hat mehrere Sub-Komponenten zum Ausführen verschiedener Aufgaben. Logik-Gatter führen, Addition und Subtraktion, und sie können mit einigen anderen "Kreuzottern," Subtraktion durchführen. Frühere Prozessoren verwendet entweder zusätzliche Chips oder eine andere Methode zur Multiplikation und Division durchführen, aber neuere Prozessoren Operationen mit der Gleitkomma-Hardware innerhalb der CPU. Vergleichsoperationen Vergleichen verschiedener Werte, um eindeutige Korrelation zwischen ihnen. Das Schieberegister führt die sich verändernden Operation in der Bits innerhalb eines Wortes verschoben werden.

Steuergerät

Wie der Name sagt, verwaltet das Steuergerät die Operationen der CPU durch Steuersignale an die anderen Teile der Prozessoren, Planumsätze auf die nächste Aufgabe der ausführenden. Ein Decoder empfangenen Signale übersetzt und bestimmt die nächste Aktion. Der Timer oder Clock sicherzustellen, dass alle Vorgänge zum richtigen Zeitpunkt ausgeführt werden. Es sendet Signale an die anderen Teile der CPU und sorgt dafür, dass die Aktion hinreißen, wenn ein Puls erkannt wird. Steuerelement-Logikschaltungen erstellen die Steuersignale, die ALU und die Register-Array über die nächste Aktion, und was zu tun mit den Ergebnissen zu informieren.

Register-Array

Jedes Register fungiert als eine Erinnerung an die CPU. Es besteht aus vielen verschiedenen Arten von Registern. Der Program Counter (PC) enthält die Adresse der nächsten Anweisung auf die korrekte Ausführung zu gewährleisten. Anleitung registrieren (IR) hält die aktuelle Anweisung in der CPU, während es decodiert und ausgeführt wird. Auf diese Weise beschleunigt die IR den Prozess der Ausführung. Die Akkumulator (A oder ACC) enthält die Ergebnisse von ALU durchgeführt. Jeder erhaltene Anweisung oder Daten werden zunächst in der Memory Buffer Register (MBR) platziert. Nachdem die nächste Anweisung festgelegt ist, werden die Daten an den bestimmten Ort verschoben. Das Flag-Register enthält die geeignete 1-Bit-Status-Flags, die durch Operationen, bei denen die ALU geändert werden.

Systembus

Der System-Bus ist ein System von drei Gruppen der Verkabelung, die die Daten zwischen den CPU-Komponenten trägt. Der Control-Bus überträgt die Signale, die Steuern und koordinieren die verschiedenen Aktivitäten innerhalb der CPU. Den Datenbus ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Peripherie. Weitere Drähte oder "Breite" den Datenbus hat, je größer die Datenmenge, die gleichzeitig übertragen werden können. Die Adresse-Bus verbindet den Mikroprozessor mit dem Gedächtnis. Es trägt die Signale über die Adressen, die die CPU verarbeitet wird.