Les puces de microprocesseur (MPU) sont des dispositifs en silicium qui servent d’unité centrale de traitement (CPU) dans les ordinateurs. Elles contiennent des milliers de composants électroniques et utilisent un ensemble d’instructions machine pour effectuer des opérations mathématiques et déplacer des données d’un emplacement mémoire à un autre. Les microprocesseurs contiennent un bus d’adresses qui envoie des adresses à la mémoire, des lignes de lecture et d’écriture, et un bus de données qui peut envoyer des données à la mémoire ou recevoir des données de la mémoire. Ils comprennent également une ligne d’horloge qui permet à une impulsion d’horloge de séquencer le processeur et une ligne de réinitialisation qui remet à zéro le compteur de programme et relance l’exécution.
Architectures de système
Les composants de base des puces de microprocesseur comprennent une ou plusieurs unités arithmétiques logiques (ALU) et des registres à décalage. Il existe deux architectures de système pour les puces de microprocesseur.
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Les appareils qui utilisent une conception d’ordinateur à jeu d’instructions réduit (RISC) traitent quelques instructions simples au lieu de nombreuses instructions complexes afin d’accélérer les opérations.
En revanche, les dispositifs qui utilisent une conception d’ordinateur à jeu d’instructions complexe (CISC) fournissent des instructions de longueur variable, des formes d’adressage multiples et ne contiennent qu’un petit nombre de registres à usage général.
Les ports et interfaces d’entrée/sortie (E/S) sont des connexions qui fournissent un chemin de données entre les puces de microprocesseur (MPU) et les dispositifs externes tels que les claviers, les écrans et les lecteurs. Le nombre de ports d’E/S est égal au nombre de ports d’entrée, de sortie et d’usage général (lignes) combinés. Les contrôleurs de communication gèrent les entrées et les sorties de données. Ils convertissent également les sorties de données pour la transmission sur les lignes de communication et exécutent toutes les fonctions de contrôle, de vérification des erreurs et de synchronisation nécessaires.
Interfaces
Les interfaces pour les puces à microprocesseur comprennent :
- Protocole de contrôle de transport/protocole Internet (TCP/IP)
- Interface périphérique série (SPI)
- Bus Inter-IC (I2C), association de données infrarouges (IrDA)
- Contrôle de liaison de données synchrone (SDLC)
- Contrôle de liaison de données de haut niveau (HDLC)
- Modulation de largeur d’impulsion (PWM).
- Puces à microprocesseur (MPU) qui utilisent le bus de gestion du système (SMBus)
- Bus de réseau de zone de contrôle (CANbus)
- Ports de bus série universel (USB)
Spécifications
Les spécifications importantes à prendre en compte lors de la sélection de puces à microprocesseur (MPU) comprennent :
Bus de données – La plupart des puces de microprocesseur sont disponibles avec un bus de données de 8 bits, 16 bits, 24 bits, 32 bits, 64 bits, 128 bits ou 256 bits.
Famille de microprocesseurs – Les produits de nombreuses familles de microprocesseurs propriétaires sont couramment disponibles.
Tension d’alimentation – Les tensions d’alimentation vont de – 5 V à 5 V et comprennent des tensions intermédiaires telles que – 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 et 3,6 V.
Vitesse d’horloge – La vitesse d’horloge, la fréquence qui détermine la vitesse de fonctionnement des dispositifs connectés au bus système, est généralement exprimée en mégahertz (MHz).
Mémoire vive (RAM) – La RAM est généralement exprimée en kilooctets (ko) ou en mégaoctets (Mo).
Dissipation d’énergie – La dissipation d’énergie, la consommation totale d’énergie du dispositif, est généralement exprimée en watts (W) ou en milliwatts (mW).
Température de fonctionnement – La température de fonctionnement est une gamme complète requise.
Types de boîtiers
Les types de boîtiers de CI de base comprennent :
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
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De nombreuses variantes de conditionnement sont disponibles.
- Les variantes de BGA comprennent le plastic-ball grid array (PBGA) et le tape-ball grid array (TBGA).
- Les boîtiers FLGA (fine-pitch land grid array) sont également courants.
- Les variantes de QFP comprennent le boîtier quadruple plat à profil bas (LQFP) et le boîtier quadruple plat mince (TQFP).
- Les DIP sont disponibles en céramique (CDIP) ou en plastique (PDIP).
Les autres types de boîtiers de CI pour les puces de microprocesseurs comprennent :
- Paquet à petit profil (SOP)
- Paquet à petit profil mince (TSOP)
- Paquet à petit profil rétractable (SSOP)
- Paquet en ligne zigzag rétractable (SZIP)
- Paquet à très petit profil mince (TVSOP)
- Paquet à petit profil J-.lead (SOJ)
- Porte-puce à plomb en plastique (PLCC)
- Porte-puce en céramique sans plomb (LCCC)
Normes
BS 7238 – Glossaire de la terminologie relative aux microprocesseurs
BS IEC 796-3 – La spécification est utilisée comme interface servant à connecter des composants de systèmes à microprocesseur au moyen du fond de panier de type connecteur à broches et douilles (indirect).
BS EN 60821 – Un bus de fond de panier à haute performance destiné à être utilisé dans les systèmes de micro-ordinateurs qui emploient un ou plusieurs microprocesseurs.
Crédit image:
Texas Instruments
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