Микропроцесор

Од Википедија, слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Пентиумски процесор од Intel

Микропроцесор[1][2] (англиски: microprocessor) е главниот дел од сметачот кој е задолжен за извршувањето на наредбите и сметачките програми. Тоа е микрочип кој извршува аритметичко-логички операции. Првите микропроцесори се произведени на почетокот на 70-тите години за употреба во дигитрони користејќи 4-битни зборови. Од тогаш па досега микропроцесорите бележат постојан развој достигнувајќи 64-битна должина на зборовите и неколку гигахерци работна фреквенција.

Микропроцесорите работат со битови, односно просто речено има струја или нема струја. Користат 3 вида на магистрали и тоа адресна, податочна и контролна. За негова успешна работа мора да е поврзан со сметачко памтење и влезно-излезни единици.

Микропроцесорите физички се изградени од милиони делови од силициум. Силициумот се користи бидејќи е полупроводник, па соодветно при различни услови може да биде или проводник или изолатор. Тој содржи милиони транзистори меѓусебно поврзани со тенки жици од алуминиум или бакар. Големината на транзисторите со текот на развитокот се менувала од неколку микрометри па стигна се до моменталната 45nm(нанометарска) технологија која се користи денес.

За директно програмирање на микропроцесорот програмерите го користат програмскиот јазик Асемблер (уште наречен и машински јазик) за комуникација со програмите и нивните задачи. Во денечно време за програмирање може да се искористи било кој од поновите програмски јазици кои имаат соодветен преведувач во машински јазик. Но внатре во микропроцесорот се користи микројазик, врежан во ROM меморијата на микропроцесорот. Микројазикот е микроинструкција која е помала и поедноставна инструкција од асемблерската, која има за цел отварање на одредени порти (врски) во одреден временски момент, внатре во магистралите на процесорот, при што се активираат одредени мемориски регистри. Составена низа од такви микроинструкции дава една асемблерска инструкција.

Историја[уреди]

4-битни процесори[уреди]

Процесор Intel C4004

Првиот микропроцесор е Интеловиот 4004 кој беше измислен во ноември 1971 година. Тој процесираше 4-битни податоци, но неговите наредби беа 8-битни и беше првично наменет за употреба во дигитрон.

Во 1972 Texas Instruments го направи TMS 1000, микропроцесор кој е сличен на Интел-овиот и е прв микропроцесор кој вклучува доволно РАМ Меморија и место за програмска РОМ Меморија за да може да работи самостојно без потреба за додавање на надворешни чипови.

8-битни процесори[уреди]

Наследници на Интел-овиот 4004 биле процесорите 8008/8080 произведени во април 1972 година. Разликата меѓу нив е што 8008 користи 14-битна адресна магистрала додека 8080 користи 16-битна адресна магистрала. И двата имаат 8-битна податочна магистрала. Внатрешно овие процесори имаат седум 8-битни процесорки регистри, еден 16-битен складишен покажувач кон меморијата кај 8080, а 8-битен кај 8008, и 16-битен програмски бројач. Исто така имаат 256 Влезно/Излезни порти, при што Влезно/Излезните единици можат да се приклучат без да се мешаат во адресниот простор на микропроцесорот. Подоцна во 1976 како надоградена верзија на овие процесори Интел го создаде добро познатиот 8085 процесор. Кај овој процесор беа додадени 2 нови инструкции за вклучување/исклучување на 3-те пинови за прекин и Влезно/Излезни-те порти , а и го поедноставе хардверот користејќи само струја од +5V(Волти), како и додавајќи генератор на временски импулси и кола за контрола на магистралите.

16-битни процесори[уреди]

Процесор Intel 8086

Во 1978 Интел го промовира новиот процесор 8086, а година подоцна и 8088 кој од него се разликува само по должината на адресната магистрала. Овој е првиот 16-битен процесор. 8086-ката има 20-битна податочна магистрала што овозможува меморирање на максимум 220=1МБ податоци. За информација овој процесор содржел околу 29 000 транзистори, и од овој чип произлегоа различни процесор кои работаа на 5,6,8 или 10 MHz (мегахерци) работна фреквенција. Новина кај овие процесор своевремено претставуваше сегментирањето на меморискиот простор, односно неговата поделба на 4 сегменти од по 214B (бајти).

  • 80186 е наредниот на листата на Интел-овите процесор произведени во 1980 година. Кај овој микропроцесор немаше некои поголеми подобрувања освен подобрувањето на брзината и речиси и не се употреби во личните сметачи.
  • 80286 го најави Интел во 1982 година. Се состоел од 134 000 транзистори, и имал проширување на мемориската способност до 32MB(мегабајти). Кај овој процесор веќе се забележуваат неколку битни подобрувања како работата со виртуелна меморија,како и можноста да работи повеќе задачи истовремено (multi-tasking). Исто така кај овие процесор била воведена можноста да работи во "реален" режим или во "заштитен" режим. Целта со реалниот режим била да биде компатибилен со минатите процесори.

32-битни процесори[уреди]

  • 80386 произведен од Интел во 1985-та година веќе донесува големи подобрувања во технологијата. Тој е првиот Интелов 32-битен процесор и предвесник на една експлозивна ера на полето на микропроцесорите. Содржејќи 275 000 транзистори овој процесор е произведуван во 16,20,25 и 33 мегахерцни верзии. 32-битната адресна магистрала овозможува адресирање на мемориски простор од 232B=4GB РАМ Меморија или 64TB на виртуелна меморија. Овој процесор покрај "реален" и "заштитен" режим може да работи и во "виртуелен" режим што го користат оперативните системи што извршуваат повеќе задачи истовремено(multitasking).
  • 80486-ката е наредниот процесор на Интел кој е двапати побрз од 386-ката. Тој е првиот процесор со над милион транзистори, и не доведува до некои поголеми промени.
  • Во 1993-та година Интел го исфрла во употреба добро познатиот Пентиум процесор почетно со 60MHz а подоцна достигнувајќи и до 300 мегахерцни верзии. Интересно е да се напомене дека како наследник на 486-ка првично бил нарекуван 586-ка но поради одлуката на судот да не ги именува со бројки Интел решил да го прекрсти во Пентиум, означувајќи ја петтата генерација на процесор што на грчки "пенте" значи "пет".

Тогаш Интел го добива првиот реален конкурент АМД К5 произведен од страна на компанијата АМД. Интересно е што овие процесори одговараат совршено и можат да се користат на Интеловата матична плоча за Пентиум процесорите.

Подоцна следуваат Интеловите Пентиум 2,Пентиум 3 и Пентиум 4 32-битни процесори кои ќе бидат уште посовршени и преминувајќи ја брзината над 1GHz (гигахерц). Во меѓувреме и АМД вади нови процесори во моделите K6 и К7 регистрирајќи ги под брендот Атлон.

64-битни процесори[уреди]

Иако 64-битните процесори се измислени и користени уште во раните 1990-ти години, нивната експанзија на пазарот започнува после 2000-та година.

Во 2003-та година АМД следен од Интел ја претстави 64-битната процесорка архитектура потполно компатибилна со минатите 32-битни процесори и со тоа започнува ерата на 64-битните процесори. Тие соодветно ги нарекоа АМД64 и Интел64. И двете архитектури подржуваат 32-битни апликации. Веќе со создавањето на 64-битните оперативни системи Windows XP x64, Windows Vista x64, Linux i MAC OS X започна и создавање на 64-битни програми кои целосно ќе ги искористат можностите на овие процесори.

Со преминот кон 64-битни процесори не само што се зголеме должината на регистарскиот збор на 64 бита, туку и двојно се зголемиа регистрите за општа намена.

Повеќејадрени процесори[уреди]

AMD Athlon 64 X2 3600 процесор со две јадра

Со константното подобрување на процесорите дојде време кога се достигнаа крајните физичките можности на технологијата. Меѓутоа производителите за да останат на маркетот и да продолжи нивната огромна продажба смислија нов пристап за нивно подобрување. Тоа е принципот на спојување на повеќе процесори со цел да вршат поефикасна работа, односно ги измислија повеќејадрените процесори.

Повеќејадрен процесор [3] е чип кој содржи повеќе од едно процесорко јадро и со тоа ја зголемува ефикасноста на работата на степен еднаков со бројот на јадрата (доколку се две јадра ефикасноста се зголемува дупло, ако се три тројно итн.). Се разбира ако соодветните програми се направени за целосно да го искористат овој систем. Некои заеднички работи како посредникот на магистралата и кеш меморијата од второ ниво се делат меѓу процесорите.

На пазарот првите двојадрени процесори се појавија во 2005 година а веќе до 2007 најдоа широка употреба на пазарот. Денес постојат 4-јадрени [4], 8-јадрени а секојдневно се најавува постојано зголемување на бројот на јадрата од страна производителите.

Наводи[уреди]

  1. Д-р Марјан Гушев "Современи Компјутерски Системи", ПМФ-Скопје, УКИМ, 1998 Медис Информатика
  2. Д-р. Марјан Гушев "Архитектура и организација на компјутери" - ПМФ Скопје, УКИМ, 2004
  3. Костадин Солаков, Повеќејадрени процесори, ЕМИТЕР Македонско списание за популаризација и примена на науката и техниката, рубрика:Информатика, 3/2006
  4. Костадин Солаков, Четиријадрени процесори, ЕМИТЕР Македонско списание за популаризација и примена на науката и техниката, рубрика:Информатика, 4/2007

Извори[уреди]