Mikroprocesor

Autor: Martin Chalupa

Klíčová slova: procesor, hardware, počítač, paměť, frekvence

Synonyma: procesor, CPU, řídící jednotka

Související pojmy:

nadřazené - počítače, hardware

podřazené - ALU, řadič, registry,

Charakteristika

Mikroprocesor neboli procesor, ale také CPU (Central Processing Unit) Je nedílnou součástí a srdcem počítače, ale i ostatních zařízení. Je nejdůležitějším čipem na základní desce. Mikroprocesor je malý křemíkový čip, který obsahuje milióny velmi malých součástí incuding tranzistory, odporníky a diody, které pracují spolu. Mikroprocesor je tvořen ALU (Arithmetic Logic Unit, aritmeticko logickou jednotkou), která vykonává výpočty, řadičem (Control Unit, řídící jednotka) řídícím práci jak ALU, tak i ostatních jednotek počítače a registry, což jsou v podstatě vnitřní paměti CPU. Rozhoduje o výkonnosti a jeho rychlost určuje celkové schopnosti zařízení – od procesoru se odvíjí další komponenty. CPU nám rozhoduje a řídí ostatní části a provádí veškeré výpočty co se dějí. Buď je provádí sám a nebo s pomocí různých komponent jako u PC např. operační paměť, sběrnice,monitor apod.) Procesory vyrábí několik výrobců a mají několik řad. Nejznámějšími výrobci jsou Intel a AMD. Mikroprocesor je v podstatě procesor ale miniaturizován. Vše je integrováno do jediného integrovaného obvodu na ploše o několika cm3.

Historie

První mikroprocesor od společnosti Intel se nazýval 4004 a to roku 1971. „Nebyl dostatečně výkonný pro víceúčelový počítač, ale byl dostatečně dobrý pro průmyslové využití – k řízení věcí, jako byla například dopravní signalizace a řízení automatických praček.“ .

Základní rozlišení

Jádrem každého procesoru je logický obvod, který zpracovává instrukce. Procesor je vybaven instukční sadou , jelikož sepsat program pouze na základě miniistrukcí je velmi složité. Instrukční sada neboli architektura procesoru obsahuje organizační, funkční a provozní příkazy. Ve zkratce je to takový balík schopností co procesor umí. Mikroprocesory můžeme rozdělit podle velikostí právě těchto instrukčních sad:

– CISC (Complex Instruction Set Computer) - procesor je vybaven co nejúplnější instrukční sadou

– RISC (Reduced Instruction Set Computer) – obsahuje pouze základní mikroinstrukce

– VLIW (Very Long Instruction Word)

– MISC (Minimum Instruction Set Computer).

Vlastnosti CPU

Rychlost CPU - rychlost říká kolik operací provede procesor za jednu sekundu. Zde se často mluví o frekvenci procesorů v řádech MHz a GHz

Účinnost mikrokódu - udává kolik kroků potřebuje procesor pro vynásobení dvou čísel

Šířka slova - znamená jaké největší číslo dokáže procesor zpracovat. Zde můžeme rozdělit mikroprocesory do několika kategorií.

• 4 - 8 bitové mikroprocesory – jedná se o jednoduché nenáročné procesory, které jsou obsaženy např v kalkulačkách, dálkových ovladačích, v kuchyňských spotřebičích apod.
• 8 – 16 bitové mikroprocesory – herní automaty, mobilní telefony
• 32 bitové mikroprocesory – tyto mikroprocesory jsou již v dnešní době obsaženy ve smartphonech a starších počítačích.
• 64 bitové mikroprocesory - počítače

Numerický koprocesor - provádí často číselné operace v pohyblivé desetinné čárce

Počet instrukčních kanálů - udává kolik procesů současně procesor vykoná

Interní pamět cache - rychlá paměť procesoru

Šířka toku dat - jaké číslo lze do CPU přesunout v jedné operaci

Maximum paměti - jaké množství paměti spolupracuje s čipem