Mikroprocesorové čipy (MPU) jsou křemíková zařízení, která slouží jako centrální výpočetní jednotka (CPU) v počítačích. Obsahují tisíce elektronických součástek a používají soubor strojových instrukcí k provádění matematických operací a přesouvání dat z jednoho místa v paměti na druhé. Mikroprocesory obsahují adresovou sběrnici, která posílá adresy do paměti, linky pro čtení a zápis, a datovou sběrnici, která může posílat data do paměti nebo přijímat data z paměti. Obsahují také hodinovou linku, která umožňuje hodinový impulz pro sekvenci procesoru, a resetovací linku, která resetuje čítač programu a znovu spouští jeho provádění.
Systémové architektury
Základní součásti mikroprocesorových čipů zahrnují jednu nebo více aritmeticko-logických jednotek (ALU) a posuvné registry. Existují dvě systémové architektury mikroprocesorových čipů.
Obrázek: informationtechniciantraining.tpub.com
Zařízení, která používají návrh počítače s redukovanou sadou instrukcí (RISC), zpracovávají několik jednoduchých instrukcí namísto mnoha složitých, aby urychlila operace.
Zařízení, která používají návrh počítače se složitou instrukční sadou (CISC), naopak poskytují instrukce s proměnlivou délkou, více formami adresování a obsahují pouze malý počet registrů pro všeobecné použití.
Vstupně-výstupní (I/O) porty a rozhraní jsou spojení, která zajišťují cestu dat mezi mikroprocesorovými čipy (MPU) a externími zařízeními, jako jsou klávesnice, displeje a čtečky. Počet I/O portů se rovná počtu vstupních, výstupních a univerzálních portů (linek) dohromady. Řadiče komunikace spravují vstupy a výstupy dat. Převádějí také datové výstupy pro přenos po komunikačních linkách a provádějí všechny potřebné řídicí funkce, kontrolu chyb a synchronizaci.
Rozhraní
Mezi rozhraní pro mikroprocesorové čipy patří např:
- Protokol řízení přenosu/internetový protokol (TCP/IP)
- Sériové periferní rozhraní (SPI)
- Sběrnice I2C (Inter-IC), infračervená datová asociace (IrDA)
- Synchronní řízení datového spoje (SDLC)
- Vysokoúrovňové řízení datového spoje (HDLC)
- Šířková modulace impulsů (PWM).
- Mikroprocesorové čipy (MPU), které využívají sběrnici pro správu systému (SMBus)
- Sběrnici řídicí sítě (CANbus)
- Univerzální sériové porty (USB)
Specifikace
Mezi důležité specifikace, které je třeba vzít v úvahu při výběru mikroprocesorových čipů (MPU), patří:
Datová sběrnice – Většina mikroprocesorových čipů je k dispozici s 8bitovou, 16bitovou, 24bitovou, 32bitovou, 64bitovou, 128bitovou nebo 256bitovou datovou sběrnicí.
Rodina mikroprocesorů – Běžně jsou k dispozici produkty z mnoha patentovaných rodin mikroprocesorů.
Napájecí napětí – Napájecí napětí se pohybuje v rozmezí od – 5 V do 5 V a zahrnuje přechodná napětí, jako jsou – 4,5 V, – 3,3 V, – 3 V, 1,2 V, 1,5 V, 1,8 V, 2,5 V, 3 V, 3,3 V a 3,6 V.
Taktovací rychlost – Taktovací rychlost, frekvence, která určuje, jak rychle pracují zařízení připojená k systémové sběrnici, se obvykle vyjadřuje v megahertzích (MHz).
Paměť RAM (Random Access Memory) – Paměť RAM se obvykle vyjadřuje v kilobajtech (kB) nebo megabajtech (MB).
Rozptyl energie – Rozptyl energie, celková spotřeba zařízení, se obvykle vyjadřuje ve wattech (W) nebo miliwattech (mW).
Provozní teplota – Provozní teplota je plně požadovaný rozsah.
Typy obalů
Mezi základní typy obalů integrovaných obvodů patří:
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
Obrázek kredit: micro.magnet.fsu.edu
K dispozici je mnoho variant balení.
- Varianty BGA zahrnují plastové kuličkové mřížkové pole (PBGA) a páskové kuličkové mřížkové pole (TBGA).
- Běžná jsou také balení FLGA (Fine-pitch land grid array).
- Varianty QFP zahrnují nízkoprofilové čtyřnásobné ploché pouzdro (LQFP) a tenké čtyřnásobné ploché pouzdro (TQFP).
- DIP jsou k dispozici v keramickém (CDIP) nebo plastovém (PDIP) provedení.
Mezi další typy obalů integrovaných obvodů pro mikroprocesorové čipy patří např:
- Pouzdro s malým obrysem (SOP)
- Tenké pouzdro s malým obrysem (TSOP)
- Shrink small outline package (SSOP)
- Shrink zigzag inline package (SZIP)
- Tenké pouzdro s velmi malým obrysem (TVSOP)
- Malé pouzdro J-lead (SOJ)
- Plastový nosič čipů (PLCC)
- Bezolovnatý keramický nosič čipů (LCCC)
Normy
BS 7238 – Slovník terminologie týkající se mikroprocesorů
BS IEC 796-3 – Specifikace se používá jako rozhraní používané pro připojení mikroprocesorových systémových komponent pomocí konektoru typu pin and socket (indirect) backplane.
BS EN 60821 – Vysoce výkonná páteřní sběrnice pro použití v mikropočítačových systémech, které využívají jeden nebo více mikroprocesorů.
Obrázek kredit:
Texas Instruments
.