第一个像Intel 4004这样的微处理器是由Ted Hoff、Masatoshi Shima、Federico Faggin和Stanley Mazor发明的。这些处理器的大小是8位处理器（一次只读取或写入1个字节）、16位处理器（每次只读取或写2个字节），32位处理器（次只读取和写入4个字节）和64位处理器（一次性只读取和写唯一的字节）。它执行的所有操作或功能取决于程序员用汇编语言编写的程序，其使用寿命超过3000小时。几乎所有的家用电子产品都含有微处理器，例如洗衣机、冰箱、间歇泉、警报系统、微波炉、笔记本电脑等。


什么是微处理器？

微处理器主要用于嵌入式控制应用，如家用应用、汽车和计算机外围设备。它是一种集成电子电路，控制计算机或其他数字设备的CPU或中央处理单元的所有功能。CPU的整个功能由单个集成电路控制，该集成电路接受二进制数据作为输入，并根据给定的指令处理该数据，然后生成输出。这个处理器包含数百万个微小的组件，如晶体管、寄存器和二极管。该处理器的框图如下图所示。


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微处理器方框图

微处理器组件

该处理器的组件包括ALU、控制单元、输入输出设备和寄存器阵列。


  • ALU（算术逻辑单元）执行算术和逻辑运算。算术运算，如加法、减法、乘法、除法，以及逻辑运算，如NOR、and、NAND、OR、XOR、NOT、XNOR等。

  • 控制单元用于控制指令，并生成操作其他组件的信号。

  • 寄存器阵列由寄存器组成。程序员用来存储任意数据的寄存器被称为通用寄存器，而程序员不用来存储数据的寄存器则被称为保留寄存器。寄存器的长度被称为计算机的字长。

  • 输入输出设备用于在微型计算机和外部设备之间传输数据。

微处理器是如何制造的？

微处理器是由硅或锗制成的。硅和锗是半导体，几乎所有的电子元件都是由这些半导体制成的。


几代微处理器

该处理器共有五代，主要包括以下几代。


  • 第一代微处理器：第一代处理器是1971年至1972年推出的4位微处理器。

  • 第二 生成微处理器：第二代处理器是1973年推出的8位微处理器。

  • 第三 生成微处理器：第三代处理器是1978年推出的16位微处理器。

  • 第四 生成微处理器：第四代处理器是32位微处理器。

  • 第五 生成微处理器：第五代处理器是64位微处理器。

微处理器的工作

为了获得输出，第一个微处理器从计算机存储器中取出指令，然后对其进行解码，并以二进制形式执行这些指令。给定微处理器的功率是用比特来衡量的。


此处理器使用以下步骤执行指令


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微处理器的工作

  • 提取（IF）：这是微处理器从存储器中取出指令的第一步。

  • 解码（ID）：这是用于对指令进行解码的微处理器的第二步。

  • 执行（EX）：这是这个处理器执行指令和输出的最后一步。

微处理器的类型

处理器的类型如下图所示。


  • 矢量处理器：矢量处理器是为矢量计算而设计的，它是一个操作数数组。它是使用向量存储大量变量以进行高强度数据处理的过程。天气预报、人类基因组绘图、GIS数据是矢量处理器的一些例子，如IBM 390/VF、DEC的vax 9000等。

  • 处理器或SIMD处理器：阵列处理器也被设计用于矢量计算，它是一个单指令多数据（SIMD）处理器。SIMD的应用包括图像处理、三维绘制、语音识别、网络、DSP功能等。

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微处理器类型

  • 标量和超标量处理器：执行标量数据的处理器被称为标量处理器。标量处理器可能是RISC标量处理器或CISC标量处理器。超标量处理器每个时钟周期执行一条以上的指令，并且它有多个流水线。

  • 数字信号处理器：数字信号处理器用于处理数字形式的信号。DSP的应用包括音频信号处理、数字图像处理、视频压缩、音频压缩、语音处理和识别等。数字信号处理器有摩托罗拉56000、国家lm 32900等。

  • RISC处理器：RISC的完整形式是精简指令集计算机。这个处理器中的指令并不复杂。它被用于视频处理、电信和图像处理等高端应用。

  • CISC处理器：CISC的完整形式是一台复杂的指令集计算机。这个处理器中的指令很复杂。它需要一个外部存储器来进行计算。CISC体系结构用于低端应用，如安全系统、家庭自动化等。

  • ASIC处理器：ASIC代表专用集成电路。它是为特殊功能或应用程序而实现的。

微处理器最佳公司

AMD（先进微器件）、英特尔、英伟达、漫威科技集团、Enoceangmbh、Ensilica、ARM、Adapteva是该处理器的一些最佳公司。AMD（高级微器件）公司最近推出了AMD ryzen 9 3900x、AMD ryzen5 2600x等，英特尔最好的微处理器是英特尔酷睿i9-9900k。


应用

此处理器的应用程序包括以下内容。


  • 游戏

  • 网页浏览

  • 创建文档

  • 数学计算

  • 模拟

  • 照片编辑

  • 家用电器

  • 在汽车电子领域

  • 在计量中

  • 在移动电子领域

  • 内部建筑自动化等

优势

这种处理器的优点包括以下几点


  • 低成本

  • 高速

  • 小尺寸

  • 低功耗

  • 多才多艺的

  • 可信赖的

  • 便携式的

  • 易于实施

  • 易于修改

缺点

这种处理器的缺点包括以下几点。


  • 不支持浮点运算。

  • 有时它可能会过热。

因此，这一切都是关于微处理器的概述。正如我们所知，这种处理器是最好的技术之一，几乎可以用于所有电子产品。它的使用量与日俱增，与其他技术相比，成本更低，微处理器的速度也很高。这里有一个问题要问你——高级微处理器目前使用的是什么？