La première Microprocesseur comme Intel 4004 a été inventé par Ted Hoff, Masatoshi Shima, Federico Faggin et Stanley Mazor. La taille de ces processeurs est de 8 bits (il ne lit ou n'écrit qu'un octet à la fois), 16 bits (il ne lit ou n'écrit que 2 octets à la fois), 32 bits (il ne lit ou n'écrit que 4 octets à la fois) et 64 bits ( il lit ou écrit le seul octet à la fois). Il effectue toutes les opérations ou fonctions qui dépendent du programme qui est écrit en langage assembleur par le programmeur et sa durée de vie est supérieure à 3000 heures. Presque tous les produits électroniques ménagers contiennent un microprocesseur, certains exemples sont des machines à laver, des réfrigérateurs, des geysers, des systèmes d'alarme, un four à micro-ondes, des ordinateurs portables, etc.
Qu'est-ce qu'un microprocesseur?
Le microprocesseur est principalement utilisé dans applications de contrôle embarquées comme les applications domestiques, les automobiles et les périphériques informatiques. C'est un intégré circuit électrique qui contrôle toutes les fonctions de l'unité centrale ou de l'unité centrale de traitement d'un ordinateur ou d'autres appareils numériques. L'ensemble de la fonction de l'unité centrale est contrôlée par un circuit intégré unique qui accepte des données binaires comme entrée et traite ces données conformément aux instructions données, puis génère la sortie. Ce processeur contient des millions de petits composants comme transistors , registres et diodes. Le schéma fonctionnel de ce processeur est illustré dans la figure ci-dessous.
schéma de principe du microprocesseur
Composants du microprocesseur
Les composants de ce processeur sont l'ALU, l'unité de contrôle, les périphériques d'entrée-sortie et la matrice de registres.
- ALU (unité arithmétique et logique) effectue à la fois des opérations arithmétiques et logiques. Opérations arithmétiques telles que l'addition, la soustraction, les multiplications, les divisions et les opérations logiques telles que NOR, AND, NAND, OR, XOR, NOT, XNOR, etc.
- L'unité de contrôle est utilisée pour contrôler les instructions et elle génère les signaux pour faire fonctionner les autres composants.
- Le tableau de registres se compose de registres. Registres qui sont utilisés par le programmeur pour stocker des données arbitraires sont appelés registres à usage général et les registres qui ne sont pas utilisés par un programmeur pour stocker les données sont appelés registres réservés. La longueur du registre est connue sous le nom de longueur de mot de l'ordinateur.
- Les périphériques d'entrée-sortie sont utilisés pour transférer des données entre des micro-ordinateurs et des périphériques externes.
Comment sont fabriqués les microprocesseurs?
Les microprocesseurs sont en silicium ou en germanium. Le silicium et le germanium sont des semi-conducteurs, presque tous les composants électroniques sont fabriqués par ces semi-conducteurs.
Générations de microprocesseur
Il existe cinq générations de ce processeur qui incluent principalement les suivantes.
- Microprocesseur de première génération : Les processeurs de première génération sont des microprocesseurs 4 bits introduits en 1971 - 1972.
- Deuxième Microprocesseur de génération : Les processeurs de deuxième génération sont des microprocesseurs 8 bits introduits en 1973.
- Troisième Microprocesseur de génération : Les processeurs de troisième génération sont des microprocesseurs 16 bits introduits en 1978.
- Quatrième Microprocesseur de génération : Les processeurs de quatrième génération sont des microprocesseurs 32 bits.
- Cinquième Microprocesseur de génération : Les processeurs de cinquième génération sont des microprocesseurs 64 bits.
Fonctionnement du microprocesseur
Pour obtenir la sortie, le premier microprocesseur récupère les instructions de la mémoire de l'ordinateur, puis les décode et exécute ces instructions sous une forme binaire. La puissance du microprocesseur donné est mesurée en termes de bits.
Ce processeur exécute l'instruction en suivant les étapes suivantes
fonctionnement du microprocesseur
- Récupération (IF): C'est la première étape du microprocesseur qui récupère l'instruction dans la mémoire.
- Décodage (ID): C'est la deuxième étape du microprocesseur utilisé pour décoder l'instruction.
- Exécution (EX): C'est la dernière étape de ce processeur qui exécute les instructions et la sortie.
Types de microprocesseurs
Types de processeurs sont illustrés dans la figure ci-dessous.
- Processeurs vectoriels: Le processeur vectoriel est conçu pour les calculs vectoriels et il s'agit d'un tableau d'opérandes. C'est le processus qui consiste à utiliser des vecteurs pour stocker un grand nombre de variables pour un traitement de données à haute intensité. Les prévisions météorologiques, la cartographie du génome humain, les données SIG sont quelques exemples de processeurs vectoriels tels que IBM 390 / VF, DEC’S vax 9000, etc.
- Processeurs ou processeurs SIMD: Un processeur de tableau est également conçu pour les calculs vectoriels et il s'agit d'un processeur de données multiples à instruction unique (SIMD). Les applications de SIMD incluent le traitement d'image, le rendu 3D, la reconnaissance vocale, la mise en réseau, les fonctions DSP, etc.
types de microprocesseur
- Processeurs scalaires et superscalaires: Le processeur qui exécute des données scalaires est appelé processeur scalaire. Les processeurs scalaires sont peut-être le processeur scalaire RISC ou le processeur scalaire CISC. Le processeur superscalaire exécute plus d'une instruction par cycle d'horloge et dispose de plusieurs pipelines.
- Processeurs de signaux numériques: Les processeurs de signaux numériques sont utilisés pour traiter les signaux sous forme numérique. Les applications du DSP sont le traitement du signal audio, le traitement d'image numérique, la compression vidéo, la compression audio, le traitement et la reconnaissance de la parole, etc. Les processeurs de signaux numériques sont Motorola 56000, national lm 32900 etc.
- Processeurs RISC: La forme complète de RISC est un ordinateur à jeu d'instructions réduit. Les instructions de ce processeur ne sont pas complexes. Il est utilisé dans des applications haut de gamme telles que le traitement vidéo, les télécommunications et le traitement d'images.
- Processeurs CISC: La forme complète du CISC est un ordinateur complexe d'instructions. Les instructions de ce processeur sont complexes. Il nécessite une mémoire externe pour les calculs. L'architecture CISC est utilisée dans les applications bas de gamme telles que les systèmes de sécurité, la domotique, etc.
- Processeurs ASIC: ASIC est synonyme de circuits intégrés spécifiques à l'application. Il est implémenté pour des fonctions ou applications spéciales.
Meilleures entreprises de microprocesseur
AMD (micro-périphériques avancés), Intel, Nvidia, le groupe technologique Marvell, Enoceangmbh, Ensilica, ARM, Adapteva sont quelques-unes des meilleures entreprises de ce processeur. La société AMD (Advanced Micro Devices) a récemment implémenté AMD Ryzen 9 3900x, AMD Ryzen 5 2600x, etc. et le meilleur microprocesseur Intel est Intel Core i9-9900k.
Applications
Les applications de ce processeur sont les suivantes.
- Jeux
- navigation sur le Web
- Créer des documents
- Calculs mathématiques
- Des simulations
- retouche photo
- Appareils ménagers
- Dans l'électronique automobile
- En comptage
- Dans l'électronique mobile
- Dans automatisation du bâtiment etc
Avantages
Les avantages de ce processeur sont les suivants
- À bas prix
- Grande vitesse
- Petite taille
- Faible consommation d'énergie
- Polyvalent
- Fiable
- Portable
- Facile à mettre en œuvre
- Facile à modifier
Désavantages
Les inconvénients de ce processeur sont les suivants.
- Les opérations à virgule flottante ne sont pas prises en charge.
- Parfois, il peut surchauffer.
Il s'agit donc d'un aperçu de la microprocesseur . Comme nous le savons, ce processeur est l'une des meilleures technologies pouvant être utilisée dans presque tous les produits électroniques. Son utilisation augmente de jour en jour, par rapport à d'autres technologies, le coût est moindre et la vitesse du microprocesseur est élevée. Voici une question pour vous: qu'utilise actuellement le microprocesseur avancé?
