Mikroprocesory

Mikroprocesor jest wynalazkiem II połowy XX wieku .Jest on ,,sercem'' każdego komputera. Aby dokładnie wyjaśnić to pojęcie przedstawię skrócony rozwój rynku komputerowego. Pierwsze komputery zostały skonstruowane bezpośrednio po zakończeniu II Wojny Światowej, w epoce lamp elektronowych. Procesor był zbudowany z kilkunastu tysięcy lamp. Miał duże rozmiary i wymagał potężnych układów zasilających i chłodzących. W latach pięćdziesiątych pojawiły się nowe elementy- tranzystory, dzięki którym komputery stały się szybsze, mniejsze, pochłaniały mniej energii i nie wymagały już tak intensywnego chłodzenia. W latach sześćdziesiątych zostały wprowadzone do użytku układy scalone. Początkowo były to układy o małym stopniu scalenia zawierające kilkaset tranzystorów w jednym mikroukładzie i wreszcie, na początku lat siedemdziesiątych- układy o wielkim stopniu scalenia zawierające kilka tysięcy tranzystorów. Szybkość współczesnych mikroprocesorów daleko przekracza milion operacji (dodawań) na sekundę, a moc zasilania zmalała do kilku watów .To właśnie procesor zajmuje się wykonywaniem rozkazów (uruchamianie programów )i przetwarzaniem danych . W poniższym tekście przedstawię historie procesorów od najstarszych do tych najnowszych i najszybszych.

Na początku były mikroprocesory 8-bitowe. Prekursorem tego rodzaju procesorów był mikroprocesor 8080 firmy Intel. Architektura 8080 była prosta.

domowych komputerów osobistych. Jest sercem takich komputerów jak ZX 80/81, ZX Spectrum, Amstrad CPC, Spectravideo. Mało kto wie, że w ten procesor był również wyposażony Commodore 128 .Uniwersalność tego procesora potwierdza fakt, że znalazł on również zastosowanie w wielu innych układach, m.in. w regulatorach przemysłowych (np. MRP-41), sprzęcie pomiarowym itp. Na świecie produkowało go wiele firm, również tych z krajów socjalistycznych. Mikroprocesor Z 80 cechuje się dużą szybkością pracy (najbardziej rozpowszechniona wersja Z80A taktowana była zegarem 4MHz), bogatym zestawem wykonywanych rozkazów, wbudowanym systemem przerwań, zgodnością programową z procesorem 8080 (Intel) oraz wbudowanym układem odświeżania pamięci dynamicznych RAM. Konstruktorzy wzorowali się na procesorze 8080.

Po Z80 ukazał się HD 64180.Ten mikroprocesor składa się z dwóch procesorów. Było można go wprowadzać w stany oszczędzania energii. W stanie SLEEP (nie pracuje mikroprocesor, pracują natomiast układy we-wy) oszczędność poboru mocy wynosi ok. 40 [%], w stanie STOP oszczędność poboru mocy wynosi ok. 75 [%], w stanie pracy natomiast pobór mocy równy jest 50 [mw]. Umieszczenie wielu pomocniczych układów w strukturze HD 64180 powoduje, że może on w łatwy sposób obsługiwać



-pamięć DRAM (do 256 [KB]), monitor ekranowy ,drukarkę, modem, ploter ,miękkie dyski .Wszystkie te udogodnienia upraszczają przetwarzanie danych (konstrukcję komputerów osobistych).

Następcami mikroprocesorów 8-bitowych były 16-bitowe.Procesor 8086 jest jednym z pierwszych mikroprocesorów 16-bitowych. W porównaniu z mikroprocesorami 8-bitowymi cechuje go znacznie większa moc przetwarzania.

Częstotliwość zegara taktującego 5[MHz] (standardowo) lub w wersjach specjalnych 8, 10 i 12[MHz]. Istotna cecha architektury 8086 jest duże podobieństwo do 8-bitowego mikroprocesora 8080. W firmie Motorola opracowano mikroprocesor MC 68000.Nie zrobił on jednak wielkiego sukcesu na rynku procesorów w ówczesnych latach. Mikroprocesor 80286 opracowano w firmie Intel jako układ zwiększający możliwości popularnego mikroprocesora 16-bitowego 8086. Przeznaczono go do konstrukcji mikroprocesorów o dużej mocy przetwarzania. Mikroprocesor 80286 zaprojektowano niegdyś z myślą o wykorzystaniu w systemach wielodostępnych i wielozadaniowych.

Mikroprocesor 80286 jest wszak już dość starym rozwiązaniem układowym, wypieranym przez nowsze konstrukcje (w komputerach PC), lecz nieraz jeszcze jego struktura i parametry wystarczają w zupełności do małych, nieskomplikowanych zadań .

Po procesorach 16-bitowych przyszła pora na 32-bitowe. Firma Motorola opracowała rodzinę mikroprocesorów 16/32-bitowych oznaczonych symbolem MC 68000. ARM opracowali konstruktorzy z firmy Acorn, znanej z produkcji komputerów osobistych, dlatego tez jest on przeznaczony do stosowania w mikrokomputerach i komputerowych stanowiskach pracy. ARM można tarkować jako przykład typowego mikroprocesora o zredukowanym zestawie rozkazów.

Mikroprocesor 80386 jest układem z rodziny iAPX 86, rozszerzającym funkcje i możliwości układu 80286. Mimo, ze jest to mikroprocesor 32-bitowy, zachowano pełna zgodność programowa z pozostałymi układami rodziny iAPX 86. Częstotliwość pracy zegara to 16[MHz].

Układ 80386 SX opracowany przez Intela wyznaczył drogę rozwojową serii x86.

Kolejne procesory - 486, Pentium i nawet Pentium Pro - operują praktycznie listą rozkazów 386. Końcowy etap ery 386 zdominowały szybkie i tanie układy AMD taktowane zegarem 40 MHz (Intel nigdy nie wyszedł poza 33 MHz).Następcą

386 był 486 .Został on wyposażony w 32 bitowe rejestry i 32 bitową szynę danych.

AMD i Cyrix do perfekcji opanowali technikę podwajania częstotliwości wprowadzoną przez Intela w układach 486DX2/ 50, DX2/66 i potem potrajania - DX4/100. Pasujące do płyt 486 procesory AMD i Cyrixa oznaczone symbolami 5x86 przewyższały wydajnością nawet wcześniejsze modele Pentium. W takiej sytuacji Intel postanowił zaprzestać produkcji 486 i uciec do przodu i skoncentrował się na rozwoju Pentium. Pentium, podobnie jak 486, od strony oprogramowania nie różni się prawie niczym