A mikroprocesszor chipek (MPU) olyan szilícium eszközök, amelyek a számítógépek központi feldolgozóegységeként (CPU) szolgálnak. Több ezer elektronikus alkatrészt tartalmaznak, és gépi utasítások gyűjteményét használják a matematikai műveletek elvégzésére és az adatok egyik memóriahelyről a másikra történő áthelyezésére. A mikroprocesszorok tartalmaznak egy címbuszt, amely címeket küld a memóriába, olvasási és írási vonalakat, valamint egy adatbuszt, amely adatokat küldhet a memóriába, illetve adatokat fogadhat a memóriából. Tartalmaznak továbbá egy órajelvezetéket, amely lehetővé teszi, hogy óraimpulzusokkal szekvenciát adjon a processzornak, valamint egy reset vonalat, amely visszaállítja a programszámlálót és újraindítja a végrehajtást.
Rendszerarchitektúrák
A mikroprocesszor chip alapvető elemei közé tartozik egy vagy több aritmetikai logikai egység (ALU) és eltolási regiszter. A mikroprocesszorchipeknek kétféle rendszerarchitektúrája létezik.
Image Credit: informationtechniciantraining.tpub.com
A csökkentett utasításkészletű számítógép (RISC) kialakítását használó eszközök a műveletek gyorsítása érdekében sok összetett utasítás helyett néhány egyszerű utasítást dolgoznak fel.
A komplex utasításkészletű számítógép (CISC) kialakítást használó eszközök ezzel szemben változó hosszúságú utasításokat, többféle címzési formát biztosítanak, és csak kevés általános célú regisztert tartalmaznak.
A bemeneti/kimeneti (I/O) portok és interfészek olyan kapcsolatok, amelyek adatutat biztosítanak a mikroprocesszor chipek (MPU) és külső eszközök, például billentyűzetek, kijelzők és olvasók között. Az I/O portok száma megegyezik a bemeneti, kimeneti és általános célú portok (vonalak) együttes számával. A kommunikációs vezérlők kezelik az adatok be- és kimenetét. Emellett átalakítják az adatkimeneteket a kommunikációs vonalakon történő továbbításhoz, és elvégzik az összes szükséges vezérlési funkciót, hibaellenőrzést és szinkronizálást.
Interfészek
A mikroprocesszor chipek interfészei közé tartoznak:
- Transport control protocol/internet protocol (TCP/IP)
- Serial peripheral interface (SPI)
- Inter-IC (I2C) busz, infrared data association (IrDA)
- Synchronous data link control (SDLC)
- High-level data link control (HDLC)
- Pulse width modulation (PWM).
- Mikroprocesszor chipek (MPU), amelyek rendszerkezelő buszt (SMBus)
- Control area network bus (CANbus)
- Univerzális soros busz (USB) portok
Specifikációk
A mikroprocesszor chipek (MPU) kiválasztásakor figyelembe veendő fontos specifikációk a következők:
Adatbusz – A legtöbb mikroprocesszorchip 8 bites, 16 bites, 24 bites, 32 bites, 64 bites, 128 bites vagy 256 bites adatbusszal kapható.
Mikroprocesszorcsalád – Általában számos saját mikroprocesszorcsalád termékei állnak rendelkezésre.
Tápfeszültség – A tápfeszültségek – 5 V-tól 5 V-ig terjednek, és tartalmaznak köztes feszültségeket, például – 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 és 3,6 V feszültséget.
Tempósebesség – Az órajelsebességet, vagyis azt a frekvenciát, amely meghatározza, hogy a rendszerbuszra csatlakoztatott eszközök milyen gyorsan működnek, általában megahertzben (MHz) fejezik ki.
Random access memory (RAM) – A RAM-ot általában kilobájtban (kB) vagy megabájtban (MB) fejezik ki.
Teljesítményleadás – A teljesítményleadást, vagyis az eszköz teljes energiafogyasztását általában wattban (W) vagy milliwattban (mW) fejezik ki.
Működési hőmérséklet – Az üzemi hőmérséklet a teljes előírt tartományt jelenti.
Package Types
Az alapvető IC csomagtípusok közé tartoznak:
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
Image credit: micro.magnet.fsu.edu
Sokféle csomagolási változat áll rendelkezésre.
- A BGA-változatok közé tartozik a műanyaggolyós rácsos tömb (PBGA) és a szalaggolyós rácsos tömb (TBGA).
- A FLGA (Fine-pitch land grid array) csomagok is elterjedtek.
- AQFP változatok közé tartozik az alacsony profilú négylapos lapos csomag (LQFP) és a vékony négylapos lapos csomag (TQFP).
- A DIP-ek kerámia (CDIP) vagy műanyag (PDIP) kivitelben kaphatók.
A mikroprocesszor chipek további IC csomagolási típusai a következők:
- Kis kontúrú csomag (SOP)
- Vékony kis kontúrú csomag (TSOP)
- Szűkített kis kontúrú csomag (SSOP)
- Szűkített cikkcakkos inline csomag (SZIP)
- Vékony nagyon kis kontúrú csomag (TVSOP)
- Kis kontúrú J-alakú csomag (J-alakú csomag).lead (SOJ)
- Plastic leaded chip carrier (PLCC)
- Leadless ceramic chip carrier (LCCC)
Standards
BS 7238 – Glossary for terminology related to microprocessors
BS IEC 796-3 – A specifikáció a mikroprocesszoros rendszerelemek pin and socket (indirekt) csatlakozó típusú háttértárral történő összekapcsolására használt interfész.
BS EN 60821 – Egy vagy több mikroprocesszort alkalmazó mikroszámítógépes rendszerekben használható nagy teljesítményű hátlapi busz.
Képhitel:
Texas Instruments
.