Mikroprocessorchips (MPU) är kiselenheter som fungerar som den centrala processorenheten (CPU) i datorer. De innehåller tusentals elektroniska komponenter och använder en samling maskininstruktioner för att utföra matematiska operationer och flytta data från en minnesplats till en annan. Mikroprocessorer innehåller en adressbuss som skickar adresser till minnet, läs- och skrivlinjer och en databuss som kan skicka data till minnet eller ta emot data från minnet. De innehåller också en klockledning som möjliggör en klockpuls för att sekvensera processorn och en återställningsledning som återställer programräknaren och startar om exekveringen.
Systemarkitekturer
De grundläggande komponenterna i mikroprocessorchipen omfattar en eller flera aritmetiska logikenheter (ALU) och skiftregister. Det finns två systemarkitekturer för mikroprocessorchip.
Image Credit: informationtechniciantraining.tpub.com
Enheter som använder sig av en RISC-design (Reduced instruction set computer) bearbetar ett fåtal enkla instruktioner i stället för många komplexa instruktioner för att påskynda verksamheten.
Enheter som använder en komplex instruktionsuppsättningsdator (CISC) ger däremot instruktioner av varierande längd, flera adresseringsformer och innehåller endast ett litet antal register för allmänna ändamål.
Input/output-portar (I/O) och gränssnitt är anslutningar som tillhandahåller en dataväg mellan mikroprocessorchip (MPU) och externa enheter som tangentbord, bildskärmar och läsare. Antalet I/O-portar är lika med antalet ingångs-, utgångs- och allmänna portar (linjer) tillsammans. Kommunikationsstyrenheterna hanterar datainmatningar och -utmatningar. De omvandlar också datautgångar för överföring via kommunikationslinjer och utför alla nödvändiga kontrollfunktioner, felkontroller och synkronisering.
Gränssnitt
Gränssnitt för mikroprocessorchips inkluderar:
- Transportkontrollprotokoll/internetprotokoll (TCP/IP)
- Seriellt perifert gränssnitt (SPI)
- Inter-IC-buss (I2C), infraröd dataassociation (IrDA)
- Synkron datalänkstyrning (SDLC)
- Datalänkstyrning på hög nivå (HDLC)
- Pulsbreddsmodulering (PWM).
- Mikroprocessorchips (MPU) som använder systemhanteringsbuss (SMBus)
- Control area network bus (CANbus)
- Universal serial bus (USB)-portar
Specifikationer
Viktiga specifikationer att ta hänsyn till när man väljer mikroprocessorchips (MPU) är bland annat:
Databuss – De flesta mikroprocessorchip finns med en 8-bitars, 16-bitars, 24-bitars, 32-bitars, 64-bitars, 128-bitars eller 256-bitars databuss.
Mikroprocessorfamilj – Produkter från många proprietära mikroprocessorfamiljer är allmänt tillgängliga.
Spänning – Spänningen varierar från – 5 V till 5 V och inkluderar mellanliggande spänningar 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 och 3,6 V.
Klockhastighet – Klockhastigheten, frekvensen som bestämmer hur snabbt enheter som är anslutna till systembussen fungerar, uttrycks i allmänhet i megahertz (MHz).
Random access memory (RAM) – RAM uttrycks vanligen i kilobyte (kB) eller megabyte (MB).
Effektförlust – Effektförlust, enhetens totala energiförbrukning, uttrycks vanligen i watt (W) eller milliwatts (mW).
Bearbetningstemperatur – Arbetstemperaturen är ett fullt erforderligt intervall.
Packningstyper
De grundläggande IC-packningstyperna omfattar:
- Ball grid array (BGA)
- Quad flat package (QFP)
- Single in-line package (SIP)
- Dual in-line package (DIP)
Bildkredit: micro.magnet.fsu.edu
Många förpackningsvarianter finns tillgängliga.
- BGA-varianter inkluderar plastic-ball grid array (PBGA) och tape-ball grid array (TBGA).
- Fine-pitch land grid array (FLGA) paket är också vanliga.
- QFP-varianter omfattar LQFP (Low-profile quad flat package) och TQFP (thin quad flat package).
- DIP:er finns i antingen keramik (CDIP) eller plast (PDIP).
Andra typer av IC-paket för mikroprocessorchips är t.ex:
- Small outline package (SOP)
- Tunnt small outline package (TSOP)
- Krympt small outline package (SSOP)
- Krympt zigzag inline package (SZIP)
- Tunnt very small outline package (TVSOP)
- Small outline J-.lead (SOJ)
- Plastic leaded chip carrier (PLCC)
- Leadless ceramic chip carrier (LCCC)
Standarder
BS 7238 – Ordlista för terminologi relaterad till mikroprocessorer
BS IEC 796-3 – Specifikationen används som ett gränssnitt som används för att koppla ihop komponenter i ett mikroprocessorsystem med hjälp av ett bakplan av typen stift- och sockelanslutningar (indirekt).
BS EN 60821 – En högpresterande backplane-buss för användning i mikrodatorsystem med en eller flera mikroprocessorer.
Bildkredit:
Texas Instruments