微處理器基礎
單晶片上的處理器稱為微處理器,它可以處理微指令。以0和1形式存在的指令稱為微指令。微處理器是微型計算機的CPU部分,它也可以作為一個單一的積體電路。因此,作為主要元件,微處理器將擁有微型計算機的控制單元(CU)和算術邏輯單元(ALU)。例如Intel 8085微處理器。除了微處理器的特性外,微型計算機還將具有以下附加特性:
ROM/PROM/EPROM/EEPROM用於儲存程式
RAM用於儲存資料、中間結果和最終結果
I/O裝置用於與外部世界通訊
I/O埠用於與I/O裝置通訊。
在當今世界,微處理器被廣泛使用。在微處理器發明之前,邏輯設計是使用門、觸發器等硬體完成的。小型計算機過於昂貴。隨著微處理器的出現,使用硬體進行邏輯設計已被大部分取代。它提供了靈活的儀器儀表,可以透過更改軟體來更改系統的特性。此外,還出現了幾代新的應用程式,這些應用程式以前由於小型計算機的成本過高或使用硬體進行邏輯設計的複雜性而無法想象。
下面列出了一些使用微處理器的應用:
商業應用,例如桌面出版
工業應用,例如發電廠控制
測量儀器,例如萬用表
家用電器,例如洗衣機
醫療裝置,例如血壓計
國防裝置,例如輕型戰鬥機
計算機,例如個人電腦。
微處理器是如何工作的?
微處理器遵循一個序列:取指令、譯碼,然後執行。
最初,指令按順序儲存在記憶體中。微處理器從記憶體中獲取這些指令,然後對其進行解碼並執行這些指令,直到遇到STOP指令。之後,它將結果以二進位制形式傳送到輸出埠。在這些過程之間,暫存器儲存臨時資料,ALU執行計算功能。
微處理器中使用的術語列表
以下是微處理器中一些常用術語的列表:
指令集 - 微處理器可以理解的指令集。
頻寬 - 單條指令中處理的位數。
時鐘速度 - 確定處理器每秒可以執行的運算元。以兆赫茲 (MHz) 或千兆赫茲 (GHz) 表示。也稱為時鐘頻率。
字長 - 取決於內部資料匯流排、暫存器、ALU等的寬度。8位微處理器一次可以處理8位資料。字長範圍從4位到64位,具體取決於微型計算機的型別。
資料型別 - 微處理器有多種資料型別格式,例如二進位制、BCD、ASCII、有符號數和無符號數。
微處理器的特性
以下是任何微處理器的一些最突出的特性:
經濟高效 - 微處理器芯片價格低廉,成本低。
尺寸小巧 - 微處理器晶片尺寸小巧,便於攜帶。
低功耗 - 微處理器採用金氧半導體技術製造,功耗低。
通用性強 - 微處理器通用性強,我們可以透過配置軟體程式在許多應用程式中使用相同的晶片。
可靠性高 - 微處理器中IC的故障率非常低,因此可靠性高。