微处理器基础


单芯片上的处理器称为微处理器,它可以处理微指令。以0和1形式存在的指令称为微指令。微处理器是微型计算机的CPU部分,它也可以作为一个单一的集成电路。因此,作为主要组件,微处理器将拥有微型计算机的控制单元(CU)和算术逻辑单元(ALU)。例如Intel 8085微处理器。除了微处理器的特性外,微型计算机还将具有以下附加特性:

  • ROM/PROM/EPROM/EEPROM用于存储程序

  • RAM用于存储数据、中间结果和最终结果

  • I/O设备用于与外部世界通信

  • I/O端口用于与I/O设备通信。

在当今世界,微处理器被广泛使用。在微处理器发明之前,逻辑设计是使用门、触发器等硬件完成的。小型计算机过于昂贵。随着微处理器的出现,使用硬件进行逻辑设计已被大部分取代。它提供了灵活的仪器仪表,可以通过更改软件来更改系统的特性。此外,还出现了几代新的应用程序,这些应用程序以前由于小型计算机的成本过高或使用硬件进行逻辑设计的复杂性而无法想象。

下面列出了一些使用微处理器的应用:

  • 商业应用,例如桌面出版

  • 工业应用,例如发电厂控制

  • 测量仪器,例如万用表

  • 家用电器,例如洗衣机

  • 医疗设备,例如血压计

  • 国防设备,例如轻型战斗机

  • 计算机,例如个人电脑。

微处理器是如何工作的?

微处理器遵循一个序列:取指令、译码,然后执行。

最初,指令按顺序存储在内存中。微处理器从内存中获取这些指令,然后对其进行解码并执行这些指令,直到遇到STOP指令。之后,它将结果以二进制形式发送到输出端口。在这些过程之间,寄存器存储临时数据,ALU执行计算功能。

微处理器中使用的术语列表

以下是微处理器中一些常用术语的列表:

  • 指令集 - 微处理器可以理解的指令集。

  • 带宽 - 单条指令中处理的位数。

  • 时钟速度 - 确定处理器每秒可以执行的操作数。以兆赫兹 (MHz) 或千兆赫兹 (GHz) 表示。也称为时钟频率。

  • 字长 - 取决于内部数据总线、寄存器、ALU等的宽度。8位微处理器一次可以处理8位数据。字长范围从4位到64位,具体取决于微型计算机的类型。

  • 数据类型 - 微处理器有多种数据类型格式,例如二进制、BCD、ASCII、有符号数和无符号数。

微处理器的特性

以下是任何微处理器的一些最突出的特性:

  • 经济高效 - 微处理器芯片价格低廉,成本低。

  • 尺寸小巧 - 微处理器芯片尺寸小巧,便于携带。

  • 低功耗 - 微处理器采用金属氧化物半导体技术制造,功耗低。

  • 通用性强 - 微处理器通用性强,我们可以通过配置软件程序在许多应用程序中使用相同的芯片。

  • 可靠性高 - 微处理器中IC的故障率非常低,因此可靠性高。

更新于:2020年6月27日

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