Computer’s Central Processing Unit (CPU) gebouwd op een enkel Integrated Circuit (IC) wordt een microprocessor genoemd.

Een digitale computer met één microprocessor die als CPU fungeert, wordt microcomputer genoemd.

Het is een programmeerbaar, veelzijdig, klokgestuurd, register-gebaseerd elektronisch apparaat dat binaire instructies leest van een opslagapparaat dat geheugen wordt genoemd, binaire gegevens als invoer accepteert en gegevens verwerkt volgens die instructies en resultaten levert als uitvoer.

De microprocessor bevat miljoenen kleine componenten zoals transistors, registers en diodes die samenwerken.

Blokdiagram van een microcomputer

Microprocessor Introductie

Een microprocessor bestaat uit een ALU, een besturingseenheid en een registerarray. De ALU voert rekenkundige en logische bewerkingen uit op de gegevens die hij van een invoerapparaat of geheugen ontvangt. De regeleenheid regelt de instructies en de gegevensstroom binnen de computer. En, register array bestaat uit registers geïdentificeerd door letters als B, C, D, E, H, L, en accumulator.

Evolutie van Microprocessors

We kunnen de microprocessor categoriseren volgens de generaties of volgens de grootte van de microprocessor:

Eerste generatie (4 – bit Microprocessors)

De eerste generatie microprocessors werden geïntroduceerd in het jaar 1971-1972 door Intel Corporation. Hij werd Intel 4004 genoemd omdat het een 4-bit processor was.

Het was een processor op een enkele chip. Hij kon eenvoudige rekenkundige en logische bewerkingen uitvoeren, zoals optellen, aftrekken, Boolean OR en Boolean AND.

Ik had een controle-eenheid die in staat was om controlefuncties uit te voeren, zoals het ophalen van een instructie uit het opslaggeheugen, het decoderen ervan, en dan het genereren van controlepulsen om het uit te voeren.

Tweede Generatie (8 – bit Microprocessor)

De tweede generatie microprocessoren werden in 1973 opnieuw door Intel geïntroduceerd. Het was een eerste 8 – bit microprocessor die rekenkundige en logische bewerkingen kon uitvoeren op 8 – bit woorden. Het was Intel 8008, en een andere verbeterde versie was Intel 8088.

Derde generatie (16 – bit Microprocessor)

De derde generatie microprocessoren, geïntroduceerd in 1978 werden vertegenwoordigd door Intel’s 8086, Zilog Z800 en 80286, die 16 – bit processoren waren met een prestatie als minicomputers.

Vierde Generatie (32 – bit Microprocessoren)

Er waren verschillende bedrijven die de 32 – bit microprocessoren introduceerden, maar de meest populaire is de Intel 80386.

Vijfde Generatie (64 – bit Microprocessoren)

Van 1995 tot nu zitten we in de vijfde generatie. Na 80856 kwam Intel met een nieuwe processor namelijk Pentium processor gevolgd door Pentium Pro CPU, die meerdere CPU’s in een enkel systeem mogelijk maakt om multiprocessing te bereiken.

Andere verbeterde 64-bit processoren zijn Celeron, Dual, Quad, Octa Core processoren.

Tabel: Belangrijke Intel Microprocessors

Microprocessor Jaar van uitvinding Woordlengte Geheugen adresseringscapaciteit Pinnen Klok Opmerkingen
4004 1971 4-bit 1 KB 16 750 KHz Eerste microprocessor
8085 1976 8-bit 64 KB 40 3-6 MHz Populaire 8-bit Microprocessor
8086 1978 16-bit 1MB 40 5-8 MHz Wijdverbreid gebruikt in PC/XT
80286 1982 16-bit 16MB reëel, 4 GB virtueel 68 6-12.5 MHz Wijdverbreid gebruikt in PC/AT
80386 1985 32-bit 4 GB reëel, 64TB virtueel 132 14X14 PGA 20-33 MHz Bevat MMU op chip
80486 1989 32-bit 4 GB reëel, 64TB virtueel 168 17X17 PGA 25-100 MHz Bevat MMU, cache en FPU, 1.2 miljoen transistors
Pentium 1993 32-bit 4GB real,32-bit address,64-bit data bus 237 PGA 60-200 Bevat 2 ALUs,2 Caches, FPU, 3.3 Miljoen transistors, 3.3 V, 7,5 miljoen transistors
Pentium Pro 1995 32-bit 64 GB reëel, 36-bit adresbus 387 PGA 150-200 MHz Het is een datastroomprocessor. Het bevat tweede niveau cache ook,3,3 V
Pentium II 1997 32-bit – 233-400 MHz Alle kenmerken Pentium pro plus MMX-technologie,3.3 V, 7,5 miljoen transistoren
Pentium III 1999 32-bit 64 GB 370 PGA 600-1.3 MHz Verbeterde versie van Pentium II; 70 nieuwe SIMD-instructies
Pentium 4 2000 32-bit 64 GB 423 PGA 600-1.3 GHz Verbeterde versie van Pentium III
Itanium 2001 64-bit 64 adreslijnen 423 PGA 733 MHz-1.3 GHz 64-bit EPIC Processor

Waar,

  • PGA – Pin Grid Array
  • MMX – MultiMedia eXtensions
  • EPIC – Explicly Parallel Instruction Computing
  • SIMD – Single Instruction Multiple Data
  • ALU – Arithmetic and Logic Unit
  • MMU – Memory Management Unit
  • FPU – Floating Point Unit

Basic Terms used in Microprocessor

Hier volgt een lijst van enkele basistermen die in microprocessor worden gebruikt:

Instructieset – De groep commando’s die de microprocessor kan begrijpen wordt Instructieset genoemd. Het is een interface tussen hardware en software.

Bus – Set van geleiders bedoeld om gegevens, adres of controle-informatie over te brengen naar verschillende elementen in een microprocessor. Een microprocessor heeft drie soorten bussen, namelijk de databus, de adresbus en de besturingsbus.

IPC (Instructions Per Cycle) – Het is een maatstaf voor het aantal instructies dat een CPU in één klok kan uitvoeren.

Kloksnelheid – Het is het aantal bewerkingen per seconde dat de processor kan uitvoeren. Het kan worden uitgedrukt in megahertz (MHz) of gigahertz (GHz). Het wordt ook wel de kloksnelheid genoemd.

Bandbreedte – Het aantal bits dat in een enkele instructie wordt verwerkt, wordt bandbreedte genoemd.

Woordlengte – Het aantal bits dat de processor per keer kan verwerken, wordt de woordlengte van de processor genoemd. Een 8-bits microprocessor kan 8-bits data per keer verwerken. De woordlengte varieert van 4 bits tot 64 bits, afhankelijk van het type microcomputer.

Gegevens – De microprocessor ondersteunt meerdere gegevenstypen, zoals binaire, ASCII, getekende en niet-getekende getallen.

Werking van de microprocessor

De microprocessor volgt een reeks om de instructie uit te voeren: Fetch, Decode, en dan Execute.

In eerste instantie worden de instructies in opeenvolgende volgorde in het geheugen van de computer opgeslagen. De microprocessor haalt die instructies op uit het opgeslagen gebied (geheugen), decodeert ze dan en voert die instructies uit tot aan de STOP-instructie is voldaan. Daarna zendt hij het resultaat in binaire vorm naar de uitvoerpoort. Tussen deze processen in slaat het register de tijdelijke gegevens op en voert de ALU (rekenkundige en logische eenheid) de rekenfuncties uit.

Features of Microprocessor

  • Lage kosten – Dankzij de technologie van geïntegreerde schakelingen zijn microprocessoren tegen zeer lage kosten verkrijgbaar. Het zal de kosten van een computersysteem drukken.
  • Hoge snelheid – Wegens de technologie die er bij betrokken is, kan de microprocessor aan zeer hoge snelheid werken. Hij kan miljoenen instructies per seconde uitvoeren.
  • Kleine afmetingen – Een microprocessor wordt op zeer kleine voetafdrukken gefabriceerd dankzij zeer grootschalige en ultragrootschalige integratietechnologie. Hierdoor wordt de omvang van het computersysteem kleiner.
  • Veelzijdig – Dezelfde chip kan voor verschillende toepassingen worden gebruikt, daarom zijn microprocessoren veelzijdig.
  • Laag stroomverbruik – Microprocessoren maken gebruik van metaaloxide-halfgeleidertechnologie, die minder stroom verbruikt.
  • Minder warmteontwikkeling – Microprocessoren maakt gebruik van halfgeleidertechnologie, die niet veel warmte afgeeft in vergelijking met vacuümbuisapparatuur.
  • Betrouwbaar – Aangezien microprocessoren gebruik maken van halfgeleidertechnologie, is de kans op storingen zeer gering. Daarom is het zeer betrouwbaar.
  • Draagbaar – Door de kleine omvang en het lage stroomverbruik zijn microprocessoren draagbaar.