I chip microprocessori (MPU) sono dispositivi al silicio che servono come unità di elaborazione centrale (CPU) nei computer. Contengono migliaia di componenti elettronici e usano un insieme di istruzioni macchina per eseguire operazioni matematiche e spostare dati da una posizione di memoria all’altra. I microprocessori contengono un bus di indirizzi che invia indirizzi alla memoria, linee di lettura e scrittura, e un bus di dati che può inviare dati alla memoria o ricevere dati dalla memoria. Includono anche una linea di clock che permette un impulso di clock per mettere in sequenza il processore e una linea di reset che resetta il contatore del programma e riavvia l’esecuzione.
Architetture di sistema
I componenti di base del chip del microprocessore includono una o più unità logiche aritmetiche (ALU) e i registri di spostamento. Ci sono due architetture di sistema per i chip microprocessori.
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I dispositivi che usano un design RISC (reduced instruction set computer) processano poche istruzioni semplici invece di molte complesse per velocizzare le operazioni.
Al contrario, i dispositivi che usano un design CISC (complex instruction set computer) forniscono istruzioni di lunghezza variabile, forme multiple di indirizzamento e contengono solo un piccolo numero di registri di uso generale.
Le porte e le interfacce di input/output (I/O) sono connessioni che forniscono un percorso di dati tra i chip del microprocessore (MPU) e dispositivi esterni come tastiere, display e lettori. Il numero di porte I/O è uguale al numero di porte di input, output e general-purpose (linee) combinate. I controllori di comunicazione gestiscono gli ingressi e le uscite dei dati. Convertono anche le uscite di dati per la trasmissione sulle linee di comunicazione ed eseguono tutte le funzioni di controllo necessarie, il controllo degli errori e la sincronizzazione.
Interfacce
Le interfacce per i chip del microprocessore includono:
- Transport control protocol/internet protocol (TCP/IP)
- Interfaccia periferica seriale (SPI)
- Bus Inter-IC (I2C), associazione dati infrarossi (IrDA)
- Controllo sincrono del collegamento dati (SDLC)
- Controllo del collegamento dati di alto livello (HDLC)
- Modulazione della larghezza degli impulsi (PWM).
- Chips di microprocessore (MPU) che usano il bus di gestione del sistema (SMBus)
- Control area network bus (CANbus)
- Porte del bus seriale universale (USB)
Specifiche
Le specifiche importanti da considerare nella scelta dei chip di microprocessore (MPU) includono:
Bus di dati – La maggior parte dei chip del microprocessore sono disponibili con un bus di dati a 8-bit, 16-bit, 24-bit, 32-bit, 64-bit, 128-bit o 256-bit.
Famiglia di microprocessori – Sono comunemente disponibili prodotti di molte famiglie di microprocessori proprietari.
Tensione di alimentazione – Le tensioni di alimentazione vanno da – 5 V a 5 V e comprendono tensioni intermedie come – 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 e 3,6 V.
Velocità di clock – La velocità di clock, la frequenza che determina la velocità di funzionamento dei dispositivi collegati al bus di sistema, è generalmente espressa in megahertz (MHz).
Memoria ad accesso casuale (RAM) – La RAM è generalmente espressa in kilobyte (kB) o megabyte (MB).
Dissipazione di potenza – La dissipazione di potenza, il consumo totale di energia del dispositivo, è generalmente espresso in watt (W) o milliwatt (mW).
Temperatura di esercizio – La temperatura di esercizio è un intervallo completo richiesto.
Tipi di pacchetti
I tipi di pacchetti IC di base includono:
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
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Sono disponibili molte varianti di imballaggio.
- Le varianti BGA includono plastic-ball grid array (PBGA) e tape-ball grid array (TBGA).
- Sono comuni anche i pacchetti Fine-pitch land grid array (FLGA).
- Le varianti QFP includono il pacchetto quadrato piatto a basso profilo (LQFP) e il pacchetto quadrato piatto sottile (TQFP).
- I DIP sono disponibili sia in ceramica (CDIP) che in plastica (PDIP).
Altri tipi di pacchetti IC per chip di microprocessori includono:
- Pacchetto SOP (small outline package)
- Pacchetto TSOP (thin small outline package)
- Pacchetto SSOP (small outline package)
- Pacchetto SZIP (narrow zigzag inline package)
- Pacchetto TVSOP (very small outline package)
- Small outline J-lead (SOJ)
- Plastic leaded chip carrier (PLCC)
- Leadless ceramic chip carrier (LCCC)
Standards
BS 7238 – Glossario per la terminologia relativa ai microprocessori
BS IEC 796-3 – La specifica è usata come interfaccia utilizzata per collegare i componenti del sistema a microprocessore per mezzo del connettore pin and socket (indiretto) tipo backplane.
BS EN 60821 – Un bus backplane ad alte prestazioni per l’uso in sistemi di microcomputer che impiegano microprocessori singoli o multipli.
Credito immagine:
Texas Instruments