تاريخچه ريزپردازنده ها
ريزپردازنده کهCPU همناميده می گردد، پتانسيل های اساسی برای انجام محاسبات و عمليات مورد نظر در يککامپيوتر را فراهم می نمايد. ريزپردازنده از لحاظ فيزيکی يک تراشه است . اولينريزپردازنده در سال 1971 و با نام Intel 4004 معرفیگرديد. ريزپردازنده فوق چندان قدرتمند نبود و صرفا" قادر به انجام عمليات جمع وتفريق چهاربيتیبود. نکته مثبت پردازنده فوق،استفاده از صرفا" يک تراشه بود.قبل از آن مهندسين و طراحان کامپيوتر از چندين تراشهو يا عصر برای توليد کامپيوتر استفاده می کردند.
اولين ريزپردازنده ای که بر روی يک کامپيوتر خانگینصب گرديد، 8080 بود. پردازنده فوق هشتبيتیو بر روی يک تراشه قرار داشت . اين ريزپردازندهدر سال 1974 به بازار عرضه گرديد.اولين پردازنده ای که باعث تحولات اساسی در دنيایکامپيوتر شد ، 8088 بود. ريزپردازنده فوق در سال 1979 توسط شرکتIBM طراحی و اولين نمونه آن در سال 1982 عرضه گرديد. وضعيت توليد ريزپردازنده توسط شرکتهای توليد کننده بسرعت رشد و از مدل 8088 به 80286، 80386 ، 80486 ، پنتيوم ، پنتيومII ،پنتيوم III وپنتيوم 4 رسيده است . تمام پردازنده های فوق توسط شرکت اينتل و ساير شرکت های ذيربط طراحی و عرضه شده است . پردازنده های پنتيوم 4 در مقايسه با پردازنده 8088عمليات مربوطه را با سرعتی به ميزان 5000 بار سريعتر انجام می دهد! جدول زير ويژگیهر يک از پردازنده های فوق بهمراه تفاوت های موجود را نشان می دهد.
|
Name
|
Date
|
Transistors
|
Microns
|
Clock speed
|
Data width
|
MIPS
|
|
8080
|
1974
|
6,000
|
6
|
2 MHz
|
8 bits
|
0.64
|
|
8088
|
1979
|
29,000
|
3
|
5 MHz
|
16 bits
8-bit bus
|
0.33
|
|
80286
|
1982
|
134,000
|
1.5
|
6 MHz
|
16 bits
|
1
|
|
80386
|
1985
|
275,000
|
1.5
|
16 MHz
|
32 bits
|
5
|
|
80486
|
1989
|
1,200,000
|
1
|
25 MHz
|
32 bits
|
20
|
|
Pentium
|
1993
|
3,100,000
|
0.8
|
60 MHz
|
32 bits
64-bit bus
|
100
|
|
Pentium II
|
1997
|
7,500,000
|
0.35
|
233 MHz
|
32 bits
64-bit bus
|
~300
|
|
Pentium III
|
1999
|
9,500,000
|
0.25
|
450 MHz
|
32 bits
64-bit bus
|
~510
|
|
Pentium 4
|
2000
|
42,000,000
|
0.18
|
1.5 GHz
|
32 bits
64-bit bus
|
~1,700
|
توضيحات جدول :
ستون Date نشاندهنده سال عرضهپردازنده است.
ستون Transistors تعدا ترانزيستور موجود بر روی تراشه را مشخص می کند. تعداد ترانزيستور بر روی تراشه در سال های اخير شتاب بيشتری پيدا کرده است .
ستون Micron ضخامت کوچکترين رشته بر روی تراشه را بر حسب ميکرونمشخص می کند. ( ضخامت موی انسان 100 ميکرون است ).ستون Clock Speed حداکثر سرعت Clock تراشه را مشخص می نمايد.
ستون Data Width پهنای باند واحدمنطق و محاسبات (ALU) را نشان می دهد. يک واحد منطق و حسابهشت بيتی قادر به انجام عمليات محاسباتی نظير: جمع،تفريق،ضرب و ... برای اعداد هشت بيتی است. در صورتيکه يک واحدمنطق و حساب 32 بيتی قادر به انجام عمليات بر روی اعداد 32 بيتی است . يک واحدمنطق و حساب 8 بيتی بمنظور جمع دو عدد 32 بيتی می بايست چهار دستورالعمل را انجامداده در صورتيکه يک واحد منطق وحساب 32 بيتی عمليات فوق را صرفا" با اجرای يکدستورالعمل انجام خواهد داد.در اغلب موارد گذرگاه خارجی داده ها مشابه ALU است . وضعيت فوق در تمام موارد صادق نخواهد بود مثلا" پردازنده 8088 دارای واحد منطق وحساب 16 بيتی بوده در حاليکه گذرگاه داده ئی آن هشتبيتی است . در اغلب پردازنده های پنتيوم جديد گذرگاه داده 64 بيتی و واحد منطقوحساب 32 بيتی است . ستون MIPS مخفف کلمات Millions of instruction per Second ( ميليون دستورالعمل در هرثانيه ) بوده و واحدی برای سنجش کارآئی يک پردازنده است.
درون يک پردازنده
بمنظورآشنائی با نحوه عملکرد پردازنده لازماست،نگاهی به درون يکريزپردازنده داشته و با منطق نحوه انجام عمليات بيشتر آشنا شويم. يک ريزپردازندهمجموعه ای از دستورالعمل ها را اجراء می کند. دستورالعمل های فوق ماهيت و نوععمليات مورد نظر را برای پردازنده مشخص خواهند کرد. با توجه به نوع دستورالعمل ها،يک ريزپردازنده سهعمليات اساسی را انجام خواهد داد :
1 - يک ريزپردازنده با استفاده از واحد منطق و حسابخود (ALU) قادر به انجام عمليات محاسباتی نظير: جمع،تفريق،ضرب و تقسيم است. پردازنده های جديد دارای پردازنده های اختصاصی برای انجام عمليات مربوط به اعداداعشاری می باشند.
2 - يک ريزپردازنده قادر به انتقال داده از يک محلحافظهبه محل ديگر است .
3 - يک ريزپردازنده قادر به اتخاذ تصميم ( تصميمگيری ) و پرش به يک محل ديگر برای اجرای دستورالعمل های مربوطه بر اساس تصميم اتخاذشده است .
شکل زير يک پردازنده ساده را نشان می دهد.
پردازنده فوق دارای :
● يک گذرگاه آدرس (Address Bus) است که قادر به ارسال يک آدرس به حافظه است ( گذرگاه فوق می تواند 8 ، 16 و يا 32 بيتی باشد)
● يک گذرگاه داده (Data Bus) است که قادر به ارسال داده به حافظه و يا دريافت داده از حافظه است (گذرگاه فوق می تواند 8 ، 16 و يا 32 بيتی باشد)
● يک خط برای خواندن (RD) و يک خط برای نوشتن (WR) است که آدرسی دهی حافظه را انجام می دهند. آيا قصد نوشتن در يک آدرس خاص وجود داشته و يا مقصود، خواندن اطلاعات از يک آدرس خاص حافظه است؟
● يک خط Clock که ضربان پردازنده را تنظيم خواهد کرد.
● يک خط Reset که مقدار " شمارنده برنامه " را صفر نموده و يا باعث اجرای مجدد يک فرآيند می گردد.
فرض کنيد پردازنده فوق هشت بيتی بوده واز عناصر زير تشکيل شده است:
- ريجسترهای A,B,C نگاهدارنده هائی بوده که از فليپ فلاپ ها ساخته شده اند.
- Address Latch مشابه ريجسترهای A,B,C است .
- شمارنده برنامه (Program Counter) نوع خاصی از يک نگهدارنده اطلاعات است که قابليت افزايش بميزان يک و يا پذيرش مقدار صفر را دارا است
- واحد منطق و حساب (ALU) می تواند يک مدار ساده جمع کننده هشت بيتی بوده و يا مداری است که قابليت انجام عمليات جمع ، تفريق ، ضرب و تقسيم را دارا است .
- ريجستر Test يک نوع خاص نگاهدارنده بوده که قادر به نگهداری نتايج حاصل از انجام مقايسه ها توسط ALU است .ALU قادر به مقايسه دو عدد وتشخيص مساوی و يا نامساوی بودن آنها است . ريجستر Test همچنين قادر به نگهداری يک Carry bit ( ماحصل آخرين مرحله عمليات جمع) است . ريجستر فوق مقادير مورد نظر را در فليپ فلاپ ها ذخيره و در ادامه Instruction Decoder "تشخيص دهنده دستورالعمل ها " با استفاده از مقادير فوق قادر به اتخاذ تصميمات لازم خواهد بود.
- همانگونه که در شکل فوق ، مشاهده می گردد از شش " 3-State" استفاده شده که به آنها "tri-State buffers" می گويند. بافرهای فوق قادر به پاس دادن مقادير صفر و يا يک و يا قطع خروجی مربوطه می باشند.. اين نوع بافرها امکان ارتباط چندين خروجی را از طريق يک Wire فراهم می نمايند. در چنين حالتی فقط يکی از آنها قادر به انتقال ( حرکت ) صفر و يا يک بر روی خط خواهد بود.
- ريجستر Instruction و Instruction Decoder مسئوليت کنترل ساير عناصر را برعهده خواهند داشت . بدين منظور از خطوط کنترلی متفاوتی استفاده می گردد. خطوط فوق در شکل فوق نشان داده نشده اند ولی می بايست قادر به انجام عمليات زير باشند:
|
امتیاز مطلب : 36
|
تعداد امتیازدهندگان : 8
|
مجموع امتیاز : 8
عضو شوید
عضویت سریع
آمار
وب سایت:
آمار مطالب
آمار بازدید
