9. Procesor

9. Procesory

Centrální část počítačů (CPU), napojený na paměť. Procesor je v informatice označení základní elektronické součásti v počítači, která umí vykonávat strojové instrukce, ze kterých je tvořen počítačový program a obsluhovat jeho vstupy a výstupy. Historicky byl CPU složen z velmi mnoha elektronických součástek, avšak kolem roku 1970 byly všechny potřebné obvody sloučeny do jednoho integrovaného obvodu, který je označován jako mikroprocesor.

Von Neumannův model

1 paměť společná pro programy i pro data. Používá jednu sběrnici, na kterou jsou připojeny všechny aktivní prvky (procesor, paměť, vstupy a výstupy).

Harwardská architektura

Fyzicky oddělená paměť pro program a pro data.

2 sběrnicové systémy: programy - flash paměť

data - RWM, EEPROM => energeticky nezávislé/závislé

Mikrokontrolér - jednočipový počítač - (SoC - system on chip) - časovače, čítače, paměti

Procesor obsahuje:

Dekodér instrukcí

- strojový kód

- vnitřní kod procesoru

Řadič - podle vnitřního kódu procesoru řídí posloupnost vykonávané instrukce

ALU - aritmeticko logická jednotka - část co provádí aritmeticko-logické operace operandy (porovnávání,...

Registry

- vnitřní paměťové místo RWM pro každé uložené 1 slovo (8b, 16, 32)

- univerzální - o jejich použití rozhoduje programátor

- specializované - PC - čítač instrukcí

- SP - stack point (paměť LIFO)

Instrukční sada (sada instrukcí)

• množina všech instrukcí, které umí procesor zpracovat a vykonat

• instrukce přenosů z registrů do registrů

• i. práce s pamětí

• i. pro aritmetické a log. operace

• i. pro větvení programu

• i. pro volání podprogramů

Typy procesorů

a) MCU (Micro Controller Unit) - nejjednodušší skupina procesorů, tzv. mikrořadiče, jejichž uplatnění je velmi široké, od běžné spotřební elektroniky až po výkonné počítače. Mezi výhody těchto čipů patří nízká cena, malé rozměry a nízká spotřeba energie. Tyto procesory jsou vyráběny pro přesně určenou specifickou činnost a mají jen malou možnost rozšíření. Rovněž ve výkonnosti nedosahují vysokých hodnot.

b) CPU (Central Processor Unit) - tvoří základní řídící jednotku počítače. Oproti předcházející skupině mají mnohem vyšší výkon, větší rozměry, je možné je díky jejich otevřené architektuře a velkému množství vyvedených signálů lépe rozšiřovat. Samozřejmě tyto výhody jsou zaplaceny vyšší spotřebou a ztrátovým výkonem, rovněž cena je vyšší než v předchozím případě.

c) DSP (Digital Signal Processor) - je určitým kompromisem mezi oběma předcházejícími skupinami procesorů. Signálové procesory se většinou vyznačují vysokým výkonem v oblasti zpracování matematických výpočtů a schopností zpracovávat velké objemy dat. Součástí těchto procesorů jsou často i digitálně-analogové a analogově-digitální převodníky. DSP se používají například v oblasti měřící techniky (digitální osciloskop, atd.), ve zvukových kartách, atd.