Quali sono le funzioni di un microprocessore?

I microprocessori sono il primo tentativo riuscito di un "cervello artificiale". La funzione principale del microprocessore è di istruire o esercitare il controllo digitale su altri dispositivi.

In effetti, il microprocessore è fondamentalmente il cervello di un'ampia varietà di dispositivi elettronici, dai più semplici come estati, orologi manuali, telefoni cellulari, giocattoli; anche automobili, attrezzature automatizzate specializzate e macchinari di grandi dimensioni.

Il primo microprocessore o chip multiuso fu lanciato da Intel nel 1971, chiamato Intel 4004. Funzionava a 4 bit di dati alla volta con una velocità di clock o frequenza di 108 kilo Hertz (kHz).

I microprocessori di oggi operano a migliaia e milioni di volte a quella velocità, in base al loro uso sono presentati in diverse forme, dimensioni e livelli di sofisticazione.

Un saggio pubblicato su UKessays.com fa riferimento al ruolo del microprocessore nell'informatizzazione del ventesimo secolo e lo cataloga come "strumento per generare saggezza" per questo ventunesimo secolo.

Analizziamo le principali funzioni di un microprocessore e rivediamo la sua definizione, evoluzione e importanza.

Assicurati di leggere: Elementi di base sui microprocessori

Che cos'è un microprocessore?

Un microprocessore o semplicemente un processore è un'unità di elaborazione di uno o più circuiti integrati (IC) che ha funzioni di unità di elaborazione.

Possiamo considerare il microprocessore come un circuito integrato, digitale e multiuso che riceve i dati binari come input, li elabora secondo le istruzioni memorizzate e offre i dati come output.

Techwalla.com definisce il microprocessore come un circuito elettrico integrato in grado di eseguire le istruzioni di un software o di un'applicazione. Come circuito integrato, riceve istruzioni da un programma, elabora o interpreta queste istruzioni ed esegue una serie di azioni come output.

In breve, un microprocessore o un chip multiuso è un circuito integrale programmabile che memorizza le istruzioni nella sua memoria, esegue queste istruzioni nei processi di dati digitali ed esercita il controllo su altri terminali come il resto dei componenti all'interno di un computer e i suoi dispositivi di input e output.

Il microprocessore è programmato per dare e ricevere istruzioni da altri componenti del dispositivo, funzionando come un cervello artificiale. Non sorprendentemente in termini colloquiali si chiama "cervello" del computer.

Assicurati di leggere: Vantaggi e svantaggi dei microprocessori

Caratteristiche del microprocessore

I microprocessori funzionano in base alla logica digitale. I tre componenti che formano le principali caratteristiche del microprocessore sono una serie di istruzioni digitali, una certa larghezza di banda misurata in larghezza o " dimensione della parola " e la velocità o "frequenza di clock" che misura il numero di istruzioni che un microprocessore può correre

Il microprocessore riceve una serie di istruzioni digitali sulla macchina. L'unità aritmetica logica (ALU) del processore esegue una serie di calcoli in base alle istruzioni ricevute.

Inoltre, l'unità sposta le informazioni da una memoria all'altra e ha la capacità di passare da un set di istruzioni a un altro. L'efficienza con cui opera dipenderà dalle suddette caratteristiche; valutiamo un po 'più di dettaglio.

Qual è la larghezza della parola di un processore?

I processori possono essere scelti in base alla larghezza della parola o alla " dimensione della parola ", possiamo vederlo come una misura della sua complessità computazionale.

Ricordiamo che una o più parole nel contesto dell'informatica sono una sequenza finita di bit, la stragrande maggioranza dei microprocessori moderni ha larghezze di parole comprese tra 16 e 64 bit.

Il motivo per cui è rappresentato in multipli di otto è perché un byte contiene 8 bit continui, quindi la parola è un insieme di 16 bit raggruppati in 2 byte di ordine alto e basso (byte di ordine elevato e byte di ordine basso ).

Una parola di doppio gruppo è una parola di 32 bit , quindi dimensioni di parole più grandi consentono al processore di eseguire più calcoli per ogni "ciclo di clock".

Più ampia è la parola, maggiore è l'efficienza del microprocessore durante la ricezione, il calcolo e la restituzione dei dati.

Decenni fa, la larghezza a 64 bit era riservata a server e mainframe o computer centrali. Oggi i sistemi a 64 bit sono disponibili su qualsiasi computer.

Qual è la frequenza di clock in un processore?

La frequenza o la frequenza di clock di un microprocessore è la frequenza con cui i transistor che lo integrano commutano l'apertura e la chiusura dei passaggi correnti. Viene misurato in Hertz e rappresenta i cicli o il numero di oscillazioni al secondo.

Il primo microprocessore famoso e disponibile in commercio è l'Intel 4004 del 1971, aveva una frequenza compresa tra 108 KHz e un massimo di 740 KHz, da 108.000 a 740.000 volte al secondo.

L'Intel Core i7-7920HQ, lanciato nel 2017, ad esempio, funziona a 4, 1 GHz o 4.100.000.000 di cicli al secondo.

La frequenza di clock non deve essere collegata al numero di operazioni che un microprocessore può eseguire al secondo. Poiché un'istruzione o un'operazione può comportare una quantità finita di operazioni logiche che portano a un numero maggiore di interruttori che i transistor devono eseguire.

La frequenza di clock come misura delle prestazioni del processore è stata messa in discussione negli ultimi anni, perché sebbene la frequenza sia stata mantenuta per oltre un decennio tra 1, 5 e 4, 3 GHz essendo l'apparecchiatura prodotta più di recente hanno rendimenti più elevati rispetto ai primi che hanno raggiunto tale obiettivo.

La risposta potrebbe essere nella pratica di incorporare più " core " o core all'interno della stessa capsula (Dual-Core o Muti-Core) un'architettura parallela che migliora l'efficienza.

Tuttavia, è ancora un dato di fatto che maggiore è la frequenza di clock, maggiore è il rendimento dell'apparecchiatura.

Memoria del processore

Il microprocessore funziona attraverso due memorie. La memoria di sola lettura, o ROM, è un programma con una serie di istruzioni fisse ed è programmato da una serie di byte fissi.

L'altro è RAM, o memoria ad accesso casuale (acronimo in inglese). Il numero di byte in questa memoria è variabile e hanno una breve durata. Se la corrente si spegne, la RAM viene pulita.

La ROM ha un piccolo programma interno chiamato BIOS (acronimo di Basic Input Output System). Il BIOS verifica l'hardware della macchina all'avvio. Quindi, cerca un altro programma nella ROM chiamato settore di avvio.

Il settore di avvio esegue una serie di istruzioni che aiutano a utilizzare il computer in modo efficace.

Assicurati di leggere: Tipi e velocità dei processori

Un po 'di storia del microprocessore

Nei primi e primi anni '70 i componenti che integravano il microprocessore funzionavano separatamente, era obbligatorio disporre di tre chip per configurare un'unità di elaborazione centrale:

Una unità di logica aritmetica o ALU ( Aritmetical Logic Unit ) un'altra separa l'unità di controllo (CU Control Unit ) e accanto a loro la memoria del bank di registro ( Register Bank ).

Tre aziende hanno lavorato alla sfida di consolidare i tre componenti in un unico circuito elettronico: Intel, Texas Instruments e Garrett Air Research . Tuttavia, la gara è stata vinta da Intel che nel 1971 ha introdotto il microprocessore Intel 4004.

Per convenzione, Intel 4004 è generalmente accettato come il primo. Il prodotto è stato rilasciato dalla società nel novembre 1971. Conteneva 2.600 transistor che garantivano un massimo di 740 KHz. Con una dimensione della parola di soli 4 bit.

I primi microprocessori

I processori lanciati tra il 1971 e il 1972 presentavano queste caratteristiche e venivano considerati la prima generazione di microprocessori .

Nel 1972, la tecnologia a 8 bit appare con Intel 8008 e nel 1973 con Intel 8080.

Il 1978 segna l'ingresso dei microprocessori con dimensioni di parola di 16 bit, con Intel 8086 e 8088 contenevano circa 29.000 transistor.

L'Intel 80286 appare nel 1982, con esso parliamo di una velocità di clock di 16 Mega Hertz, con circa 130.000 transistor ancora a 16 bit. Si dice che circa 15 milioni sono stati venduti per computer in tutto il mondo.

L'Intel 80386 appare come il primo processore a 32 bit nel 1985. Si parlava già di 285.000 transistor.

Intel Pentium appare nel 1993 ed è stato il primo processore con 64 bit di dimensioni della parola, 3, 1 milioni di transistor nella sua composizione, raggiunto la frequenza di 300 MHz. Fuori produzione verso il 1999.

Processori moderni

Il salto alla frequenza di clock di Giga Hertz si verifica con il Pentium III nel 1999 con 9, 1 milioni di transistor.

Inter Core Duo è stato rilasciato nel 2006 con la novità di 2 core di esecuzione per una maggiore efficienza. Raggiunse 2, 5 GHz con 151 milioni di transistor all'interno. È sospeso due anni dopo.

La famiglia Intel Core i7 esce nel 2008 con quattro core di architettura x86-64 bit. Alcuni dei suoi membri sono ancora in vigore oggi come Intel Core i7-7920HQ, un moderno processore che raggiunge la velocità di clock di 4, 1 GHz.

Non smettere di leggere: spiegazione sulla velocità del processore

Funzioni a microprocessore

La funzione principale del microprocessore è quella di ricevere dati ed eseguire istruzioni.

Gli utenti di computer usano il mouse e il mouse come dispositivi di input di base, consapevoli o no, stiamo inserendo dati o istruzioni.

Il processore riceve queste istruzioni, cambia le operazioni logiche ed esegue gli ordini su altri dispositivi come output, archiviazione e produce anche dati elaborati per l'utente.

Secondo Engadget.com, il microprocessore di un computer facilita immediatamente lo sviluppo di migliaia di calcoli ed è uno dei motivi per cui i computer andranno sempre oltre la portata umana.

Il microprocessore riceve l'istruzione di memoria principale dalla prima sorgente, la decodifica e determina il tipo di azione da eseguire. A sua volta, monitorerà i dispositivi di input e output durante l'esecuzione.

I computer non sono semplicemente elaboratori di informazioni. I microprocessori sono in grado di eseguire istruzioni in formati di informazioni, audio e video.

Un moderno microprocessore supporta una vasta gamma di effetti multimediali. Un processore a 32 bit è essenziale per supportare il software multimediale.

Con il vantaggio di Internet, i microprocessori si sono evoluti per supportare la memoria virtuale e fisica. Il primo ha lavorato come processori di segnale digitale (DSP) per gestire formati di riproduzione, audio e video trasferiti in tempo reale. I microprocessori più veloci e moderni non richiedono un DSP.

Il processore o il chip multifunzione non è solo una questione di computer. In questa era digitale, ci sono pochissimi dispositivi elettronici che non contengono un microprocessore .

I progressi in medicina, previsioni meteorologiche, automobili, comunicazioni, design ed esperimenti scientifici sono stati il ​​risultato dello sviluppo di dispositivi tecnologici con microprocessore .

L'automazione di lavori manuali difficili è possibile grazie al microprocessore, le operazioni nano-metriche che non supportano il margine di errore vengono eseguite con il loro supporto.

La logica digitale dei microprocessori ha portato a grande efficienza e velocità in tutti gli aspetti della vita. Il potenziale del suo utilizzo del microprocessore è quindi immenso.

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