Microprocesorul

Procesorul este inima calculatorului indiferent de tipul acestuia: desktop, server sau laptop. Cele mai cunoscute firme producatoare de procesoare sunt Intel cu procesorul Intel si AMD cu procesorul AMD. Mai putin cunoscuti sunt producatorii Cyrix, Motorola si NexGen. Indiferent însa de producator procesoarele îndeplinesc aceleasi functii în cadrul sistemului de calcul si au principii de functionare identice, difera doar arhitectura acestora. Procesorul mai este cunoscut sub numele de CPU (Central Processing Unit) sau microprocesor.

Procesoarele INTEL:

De ce Intel? Compania Intel a realizat primul microprocessor Intel 4004 (vezi imaginea alaturata) aparut în 1971. Acesta suporta doar operatii de adunare si scadere si procesa 4 biti odata. Pâna la aparitia micropocesoarelor inginerii utilizau tranzistoarele legate unul de celalalt. AMD, Cyrix, NexGen au realizat procesoare clone ale procesoarelor Intel. Încet, încet au dezvoltat o arhitectura proprie, dar compatibila cu arhitectura Intel.

Primul procesor care a fost utilizat în calculatoarele personale (PC) este Intel 8080 (vezi imaginea alaturata), realizat în 1974. Acesta a fost urmat de Intel 8088 în 1979 si inclus în calculatoarele IBM PC aparute în jurul anului 1982. A fost primul procesor care a fost comercializat pe scara larga.

Ulterior au aparut procesoarele 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4 si cea mai recenta varianta Pentium 4 „Prescott”.

Evolutia acestora, alaturi de câteva caracteristici este evidentiata în tabelul urmator:

Evolutia procesoarelor urmeaza legea lui Moore (cofondatorul companiei Intel) care spune ca numarul tranzistoarelor de pe o placa se dubleaza la fiecare 24 de luni tinând cont de costul minim de fabricatie.

Functiile procesorului sunt de a realiza:

- operatii de prelucrare a informatiilor;

- operatii de citire sau scriere de informatii din si în memoria interna;

- operatii de coordonare si control pentru dispozitivele I/O;

Procesorul are trei componente:

- unitatea aritmetico logica (UAL) sau în engleza Arithmetic Logical Unit (ALU) reprezinta componenta de executie si realizeaza calcule aritmetice si logice;

- componenta de comanda-control (UCC) realizeaza prelucrarea ordonata a instructiunilor programelor si coordoneaza functionarea celorlalte componente;

- memoria interna, care are rolul de a memora date, instructiuni, rezultate intermediare de lucru si rezultate finale. Memoria interna este formata din registre;

Analizând structura procesorului putem spune pe buna dreptate ca acesta este un calculator în miniatura.

Memoria interna a procesorului este o mica memorie alcatuita din 14 registre la procesoarele pâna la modelul 386 si 16 registre dupa acest model. Putem asemana registrele cu o tabla scolara pe care procesorul o foloseste pentru calcule, a pastra temporar date, adrese de memorie, informatii de stare si control si memorarea rezultatelor. Unele registre sunt dedicate unei anumite sarcini, altele sunt de uz general. Ele sunt utilizate de programatorii în limbajul de asamblare.

Alaturi de memoria interna procesorul utilizeaza si memoria externa pentru realizarea de operatii: CACHE, ROM, RAM.

Unitatea aritmetico-logica (UAL sau ALU)

Cel care a propus conceptul de unitate aritmetico logic (ALU) este matematicianul John Von Neumann (modelul von Neumann) în 1945, considerând ca orice computer va avea de executat operatii matematice de baza (adunare, scadere, înmultire, împartire) deci calculatorul trebuie sa contina componente specializate pentru aceste operatii. Cu alte cuvinte calculatorul are ca sarcina principala executia programelor utilizatorilor. Programul este adus în starea de a putea fi executat de calculator cu ajutorul compilatoarelor limbajelor de programare. Acestea prelucreaza instructiunile programului sursa sintactic si semantic, le transforma în program obiect care la rândul lui este prelucrat rezultând programul executabil. Acest program executabil este în limbaj masina, limbajul pe care îl “(re)cunoaste” procesorul.

O schema simbol al unui circuit ALU este urmatoarea, unde A si B reprezinta operanzii, R este rezultatul, F este intrare pentru unitatea de control si D este starea de iesire.

ALU este un circuit digital care efectueaza o operatie aritmetica (adunare, scadere, etc.) si operatii logice (AND, OR, XOR) între doua numere. ALU este unitatea de baza a constructiei unui procesor indiferent daca acesta este procesorul unui calculator personal sau un simplu ceas digital. Placile grafice, placile de sunet, CD-playere, televizoarele HDTV (High Definition TV) contin la rândul lor circuite ALU.

Evolutia procesoarelor, caracteristicile acestora. ALU, IRQ, DMA, BUS.