Mikroprocessorchips (MPU) er silicium-enheder, der fungerer som den centrale procesenhed (CPU) i computere. De indeholder tusindvis af elektroniske komponenter og bruger en samling maskininstruktioner til at udføre matematiske operationer og flytte data fra en hukommelsesplacering til en anden. Mikroprocessorer indeholder en adressebus, der sender adresser til hukommelsen, læse- og skrivelinjer, og en databus, der kan sende data til hukommelsen eller modtage data fra hukommelsen. De indeholder også en clocklinje, der muliggør en clockpuls til at sekventere processoren, og en reset-linje, der nulstiller programtælleren og genstarter eksekveringen.
Systemarkitekturer
Basiselementerne i mikroprocessorchips omfatter en eller flere aritmetiske logiske enheder (ALU) og skiftregistre. Der findes to systemarkitekturer for mikroprocessorchips.
Image Credit: informationtechniciantraining.tpub.com
Enheder, der anvender et RISC-design (reduced instruction set computer), behandler nogle få enkle instruktioner i stedet for mange komplekse instruktioner for at fremskynde operationer.
I modsætning hertil giver enheder, der anvender et komplekst instruktionssæt-computerdesign (CISC), instruktioner af variabel længde, flere adresseringsformer og indeholder kun et lille antal registre til generelle formål.
Input/output (I/O)-porte og -grænseflader er forbindelser, der giver en datavej mellem mikroprocessorchips (MPU) og eksterne enheder som f.eks. tastaturer, skærme og læsere. Antallet af I/O-porte er lig med antallet af input-, output- og universalporte (linjer) tilsammen. Kommunikationscontrollere styrer dataindgange og -udgange. De konverterer også dataudgange til transmission over kommunikationslinjer og udfører alle de nødvendige kontrolfunktioner, fejlkontrol og synkronisering.
Interfaces
Interfaces til mikroprocessorchips omfatter bl.a:
- Transportkontrolprotokol/internetprotokol (TCP/IP)
- Seriel periferisk grænseflade (SPI)
- Inter-IC (I2C)-bus, infrarød dataforening (IrDA)
- Synkron data link control (SDLC)
- High-level data link control (HDLC)
- Pulsbreddemodulation (PWM).
- Mikroprocessorchips (MPU), der bruger system management bus (SMBus)
- Control area network bus (CANbus)
- Universal serial bus (USB) porte
Specifikationer
Vigtige specifikationer, der skal tages i betragtning ved valg af mikroprocessorchips (MPU), omfatter:
Databus – De fleste mikroprocessorchips fås med en 8-bit, 16-bit, 24-bit, 32-bit, 64-bit, 128-bit eller 256-bit databus.
Mikroprocessorfamilie – Produkter fra mange proprietære mikroprocessorfamilier er almindeligt tilgængelige.
Spænding – Forsyningsspændinger – Forsyningsspændingerne spænder fra – 5 V til 5 V og omfatter mellemliggende spændinger som – 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 og 3,6 V.
Klokhastighed – Klokhastighed, den frekvens, der bestemmer, hvor hurtigt enheder, der er tilsluttet systembussen, fungerer, udtrykkes generelt i megahertz (MHz).
Random access memory (RAM) – RAM udtrykkes normalt i kilobyte (kB) eller megabyte (MB).
Effekttab – Effekttab, enhedens samlede effektforbrug, udtrykkes generelt i watt (W) eller milliwatt (mW).
Betjeningstemperatur – Betjeningstemperaturen er et fuldt påkrævet område.
Pakningstyper
Basis-IC-pakningstyper omfatter:
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
Billedkredit: micro.magnet.fsu.edu
Der findes mange indpakningsvarianter.
- BGA-varianter omfatter plastic-ball grid array (PBGA) og tape-ball grid array (TBGA).
- Fine-pitch land grid array (FLGA) pakninger er også almindelige.
- QFP-varianter omfatter low-profile quad flat package (LQFP) og thin quad flat package (TQFP).
- DIP’er fås enten i keramik (CDIP) eller plast (PDIP).
Andre IC-pakettyper til mikroprocessorchips omfatter bl.a:
- Small outline package (SOP)
- Tynd small outline package (TSOP)
- Shrink small outline package (SSOP)
- Shrink zigzag inline package (SZIP)
- Tynd very small outline package (TVSOP)
- Small outline J-lead (SOJ)
- Plastic leaded chip carrier (PLCC)
- Leadless ceramic chip carrier (LCCC)
Standarder
BS 7238 – Ordliste over terminologi vedrørende mikroprocessorer
BS IEC 796-3 – Specifikationen anvendes som en grænseflade, der bruges til at forbinde mikroprocessorsystemkomponenter ved hjælp af en backplane af typen pin and socket (indirekte) stik.
BS EN 60821 – En højtydende backplane-bus til brug i mikrocomputersystemer, der anvender en enkelt eller flere mikroprocessorer.
Billedkredit:
Texas Instruments