Microprocessorchips (MPU) zijn siliciumapparaten die dienst doen als de centrale verwerkingseenheid (CPU) in computers. Zij bevatten duizenden elektronische componenten en gebruiken een verzameling van machine-instructies om wiskundige bewerkingen uit te voeren en gegevens van de ene geheugenplaats naar de andere te verplaatsen. Microprocessoren bevatten een adresbus die adressen naar het geheugen stuurt, lees- en schrijflijnen, en een databus die gegevens naar het geheugen kan sturen of gegevens uit het geheugen kan ontvangen. Zij bevatten ook een kloklijn die een klokpuls mogelijk maakt om de processor op te starten en een resetlijn die de programmateller op nul zet en de uitvoering opnieuw start.
Systeemarchitecturen
Basiscomponenten van microprocessorchips omvatten een of meer rekenkundige logische eenheden (ALU) en schuifregisters. Er zijn twee systeemarchitecturen voor microprocessorchips.
Image Credit: informationtechniciantraining.tpub.com
Devices die gebruik maken van een reduced instruction set computer (RISC) ontwerp verwerken een paar eenvoudige instructies in plaats van veel complexe instructies om de bewerkingen te versnellen.
Apparaten die daarentegen een complex instruction set computer (CISC) ontwerp gebruiken, bieden instructies van variabele lengte, meerdere adresseringsvormen, en bevatten slechts een klein aantal registers voor algemeen gebruik.
Input/output (I/O) poorten en interfaces zijn verbindingen die een datapad bieden tussen microprocessorchips (MPU) en externe apparaten zoals toetsenborden, displays en lezers. Het aantal I/O-poorten is gelijk aan het aantal input-, output- en general-purpose-poorten (lijnen) samen. Communicatiecontrollers beheren de gegevensinputs en -outputs. Zij zetten ook de gegevensoutput om voor transmissie via communicatielijnen en voeren alle noodzakelijke controlefuncties, foutcontrole en synchronisatie uit.
Interfaces
Interfaces voor microprocessorchips omvatten:
- Transport control protocol/internet protocol (TCP/IP)
- Serial peripheral interface (SPI)
- Inter-IC (I2C) bus, infrarood data association (IrDA)
- Synchrone data link control (SDLC)
- High-level data link control (HDLC)
- Pulse width modulation (PWM).
- Microprocessorchips (MPU) die gebruikmaken van systeembeheerbus (SMBus)
- Control Area Network Bus (CANbus)
- Universele seriële bus (USB)-poorten
Specificaties
Belangrijke specificaties waarmee rekening moet worden gehouden bij de selectie van microprocessorchips (MPU) zijn onder meer:
Gegevensbus – De meeste microprocessorchips zijn verkrijgbaar met een 8-bit, 16-bit, 24-bit, 32-bit, 64-bit, 128-bit, of 256-bit gegevensbus.
Microprocessorfamilie – Producten van vele eigen microprocessorfamilies zijn algemeen verkrijgbaar.
Voedingsspanning – Voedingsspanningen variëren van – 5 V tot 5 V en omvatten tussenspanningen zoals – 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, en 3,6 V.
Kloksnelheid – De kloksnelheid, de frequentie die bepaalt hoe snel de op de systeembus aangesloten apparaten werken, wordt gewoonlijk uitgedrukt in megahertz (MHz).
Random access memory (RAM) – RAM wordt gewoonlijk uitgedrukt in kilobytes (kB) of megabytes (MB).
Vermogensdissipatie – De vermogensdissipatie, het totale stroomverbruik van het apparaat, wordt gewoonlijk uitgedrukt in watts (W) of milliwatt (mW).
Bedrijfstemperatuur – De bedrijfstemperatuur is een volledig-vereist bereik.
Package Types
Basis IC package types omvatten:
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
Image credit: micro.magnet.fsu.edu
Veel verpakkingsvarianten zijn beschikbaar.
- BGA-varianten omvatten plastic-ball grid array (PBGA) en tape-ball grid array (TBGA).
- Fine-pitch land grid array (FLGA) pakketten zijn ook gebruikelijk.
- QFP-varianten omvatten low-profile quad flat package (LQFP) en thin quad flat package (TQFP).
- DIP’s zijn verkrijgbaar in keramiek (CDIP) of kunststof (PDIP).
Andere IC-pakettypen voor microprocessorchips zijn onder meer:
- Small outline package (SOP)
- Thin small outline package (TSOP)
- Shrink small outline package (SSOP)
- Shrink zigzag inline package (SZIP)
- Thin very small outline package (TVSOP)
- Small outline J-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 – De specificatie wordt gebruikt als interface voor het aansluiten van systeemcomponenten van microprocessors door middel van het type pin and socket (indirect) connector backplane.
BS EN 60821 – Een backplane bus met hoge prestaties voor gebruik in microcomputersystemen die gebruik maken van enkele of meervoudige microprocessoren.
Image credit:
Texas Instruments