Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι επεξεργαστών: Εφαρμογές και χαρακτηριστικά

Οι επεξεργαστές εφευρέθηκαν από τον Marcian Hoff (28 Οκτωβρίου 1937 στη Νέα Υόρκη). Μερικές από τις εταιρείες παραγωγής επεξεργαστών είναι Intel , AMD, Qualcomm, Motorola, Samsung, IBM κ.λπ. Οι επεξεργαστές είναι μικρά μεγέθη τσιπ κατασκευασμένα από πυρίτιο που τοποθετούνται μέσα στις συσκευές για να εκτελέσουν την εργασία ή τη λειτουργία εντός δευτερολέπτων και η ταχύτητά της μετράται σε όρους megahertz. Η ανάκτηση, αποκωδικοποίηση, εκτέλεση και εγγραφή των οδηγιών είναι οι τέσσερις κύριες βασικές λειτουργίες του επεξεργαστή. Σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, υπολογιστές, πλυντήρια κ.λπ. χρησιμοποιούνται επεξεργαστές. Σε αυτό το άρθρο, συζητούνται οι διαφορετικοί τύποι επεξεργαστών.

Τι είναι ένας επεξεργαστής;

Ορισμός: Ο επεξεργαστής είναι ένα τσιπ ή ένα λογικό κύκλωμα που ανταποκρίνεται και επεξεργάζεται τις βασικές οδηγίες για την οδήγηση ενός συγκεκριμένου υπολογιστή. Οι κύριες λειτουργίες του επεξεργαστή είναι η ανάκτηση, αποκωδικοποίηση, εκτέλεση και καταγραφή των λειτουργιών μιας εντολής. Ο επεξεργαστής ονομάζεται επίσης εγκέφαλος οποιουδήποτε συστήματος που ενσωματώνει υπολογιστές, φορητούς υπολογιστές, smartphone, ενσωματωμένα συστήματα κ.λπ. Η ALU (Arithmetic Logic Unit) και CU (Control Unit) είναι τα δύο μέρη των επεξεργαστών. Η μονάδα αριθμητικής λογικής εκτελεί όλες τις μαθηματικές λειτουργίες όπως προσθήκες, πολλαπλασιασμούς, αφαιρέσεις, διαιρέσεις κ.λπ. και η μονάδα ελέγχου λειτουργεί όπως η τροχαία, διαχειρίζεται την εντολή ή τη λειτουργία των οδηγιών. Ο επεξεργαστής επικοινωνεί με τα άλλα στοιχεία, επίσης, είναι συσκευές εισόδου / εξόδου και συσκευές μνήμης / αποθήκευσης.

Τύποι επεξεργαστών

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι επεξεργαστών στο ενσωματωμένο σύστημα που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Επεξεργαστής γενικού σκοπού

Υπάρχουν πέντε τύποι επεξεργαστών γενικού σκοπού που είναι, Microcontroller, Microprocessor, Embedded Processor, DSP και Media Processor.

Μικροεπεξεργαστής

Οι επεξεργαστές γενικής χρήσης αντιπροσωπεύονται από τον μικροεπεξεργαστή σε ενσωματωμένα συστήματα. Υπάρχουν διαφορετικές ποικιλίες μικροεπεξεργαστών διαθέσιμες στην αγορά από διαφορετικές εταιρείες. Ο μικροεπεξεργαστής είναι επίσης ένας επεξεργαστής γενικής χρήσης που αποτελείται από μια μονάδα ελέγχου, ALU, μια δέσμη καταχωρητών που ονομάζονται επίσης καταχωρητές scratchpad, καταχωρητές ελέγχου και καταχωρητές κατάστασης.

Μπορεί να υπάρχει μνήμη on-chip και ορισμένες διεπαφές για επικοινωνία με τον εξωτερικό κόσμο, όπως γραμμές διακοπής, άλλες γραμμές για τη μνήμη και θύρες για επικοινωνία με τον εξωτερικό κόσμο. Οι θύρες συχνά ονομάζονται προγραμματιζόμενες θύρες που σημαίνει ότι μπορούμε να προγραμματίσουμε αυτές τις θύρες είτε να λειτουργούν ως είσοδος είτε ως έξοδος. Οι επεξεργαστές γενικής χρήσης φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Μικροελεγκτής

Ο μικροελεγκτής είναι βασικά ένας υπολογιστής που διατίθεται σε διάφορα πακέτα και μεγέθη. Η είσοδος ανάγνωσης και η απόκριση στην έξοδο είναι η βασική λειτουργία του μικροελεγκτή. Γενικά, είναι γνωστό ως έξοδος γενικής χρήσης (GPIO). Μερικοί από τους μικροελεγκτές είναι Microchip Atmega328-AU, Microchip P1C16F877A-I / P, Microchip P1C16F1503-I / P, Microchip P1C16F671-I / SN, Microchip P1C18F45K22-I / P κ.λπ.

Ενσωματωμένος επεξεργαστής

Ένας ενσωματωμένος επεξεργαστής είναι ένας τύπος επεξεργαστή που έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο μηχανικών λειτουργιών και ηλεκτρικών λειτουργιών. Αποτελείται από πολλά μπλοκ που είναι ο επεξεργαστής, ο χρονοδιακόπτης, ένας ελεγκτής διακοπής, η μνήμη προγράμματος και η μνήμη δεδομένων, η τροφοδοσία ρεύματος, τα κυκλώματα επαναφοράς και ταλαντωτή ρολογιού, κυκλώματα ειδικής εφαρμογής συστήματος, θύρες και κυκλώματα διασύνδεσης.

Επεξεργαστής ψηφιακού σήματος

Ο επεξεργαστής ψηφιακού σήματος είναι ένας τύπος επεξεργαστή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση, το φιλτράρισμα και / ή τη συμπίεση ψηφιακών ή αναλογικών σημάτων. Η επεξεργασία σήματος σημαίνει ανάλυση και χειρισμός σήματος. Αυτή η επεξεργασία μπορεί να γίνει μέσω υπολογιστή ή Συγκεκριμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα εφαρμογής (ASIC) , Field Programmable Gate Array (FPGA) ή Digital Signal Processor (DSP) για τη λήψη του καθαρού σήματος. Οι επεξεργαστές DSP χρησιμοποιούνται σε παλμογράφο, σαρωτές γραμμωτού κώδικα, κινητά τηλέφωνα, εκτυπωτές κ.λπ. Αυτοί οι επεξεργαστές είναι γρήγοροι και χρησιμοποιούνται για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο. Το τυπικό σύστημα DSP φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

τυπικοί επεξεργαστές συστήματος-ψηφιακού σήματος

Οι επεξεργαστές ψηφιακού σήματος φαίνονται στον παρακάτω πίνακα

Εφαρμογές του DSP

Οι εφαρμογές του επεξεργαστής ψηφιακού σήματος είναι

• Επεξεργασία ομιλίας
• ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ
• Ιατρική επεξεργασία
• Βιομετρική επεξεργασία
• Σεισμολογία
• Ραντάρ

Επεξεργαστής πολυμέσων

Ο επεξεργαστής εικόνας / βίντεο είναι ο επεξεργαστής πολυμέσων που έχει σχεδιαστεί ή δημιουργηθεί για να χειρίζεται τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Η διεπαφή χρήστη φωνής και ο επαγγελματικός ήχος είναι οι εφαρμογές του επεξεργαστή ήχου. Μερικοί από τους επεξεργαστές μέσων είναι TN2302AP IP, IN2602 AP IP, DM3730, DM3725, DM37385, DM388, TMS320DM6467, TMS320DM6431, κ.λπ.

Επεξεργαστές συστήματος για συγκεκριμένες εφαρμογές (ASSPs)

Ο ειδικός για την εφαρμογή επεξεργαστής συστήματος είναι ένας ημιαγωγός ενσωματωμένο κύκλωμα προϊόν που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή μιας συγκεκριμένης λειτουργίας. Η απόδοση, τα χαρακτηριστικά και το μέγεθος μήτρας του επεξεργαστή συστήματος για συγκεκριμένη εφαρμογή είναι τα ίδια με το ASIC. Τα ASSP χρησιμοποιούνται σε διάφορους τύπους βιομηχανιών για την εκτέλεση κωδικοποίησης βίντεο ή αποκωδικοποίησης και κωδικοποίησης ή αποκωδικοποίησης ήχου. Στη θέση του ενσωματωμένου λογισμικού, ο επεξεργαστής συστήματος για συγκεκριμένη εφαρμογή χρησιμοποιείται για την εκτέλεση της εφαρμογής και παρέχει τη λύση γρηγορότερα. Παράδειγμα: IIM7100, W3100A

Επεξεργαστές σετ συγκεκριμένων εφαρμογών (ASIPs)

Οι επεξεργαστές σετ εντολών για συγκεκριμένες εφαρμογές έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτοί οι επεξεργαστές έχουν χαμηλή κατανάλωση ισχύος, υψηλή υπολογιστική ταχύτητα και καλή ευελιξία. Λόγω της δυνατότητας προγραμματισμού, η χρήση της διαδρομής δεδομένων είναι υψηλή σε ASIP και η απόδοση αυτού του επεξεργαστή συνόλου εντολών είναι καλή.

Επεξεργαστές ASIC

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικά για την εφαρμογή είναι κατασκευασμένα για συγκεκριμένες εφαρμογές. Αυτά τα τσιπ είναι μικρά σε μέγεθος και καταναλώνουν χαμηλή ισχύ. Το κόστος σχεδιασμού της ASIC είναι υψηλό και αυτό είναι το κύριο μειονέκτημα. Τα τσιπ ολοκληρωμένου κυκλώματος για συγκεκριμένες εφαρμογές χρησιμοποιούνται σε δορυφόρους, μόντεμ, υπολογιστές κ.λπ. Ορισμένες από τις κορυφαίες εταιρείες παραγωγής ASIC είναι η Ams AG. Εισηγμένη Εταιρεία, Bitfury. Ιδιωτική εταιρεία, XMOS Ημιαγωγός Private Company, Analogix Semiconductor Private Company, EDAptive Computing Private Company, Lumen Radio Private Company, Integrated Device Technology, Hookit. Ιδιωτική εταιρεία κ.λπ.

Πολυεπεξεργαστής

Ο πολυεπεξεργαστής είναι ένας υπολογιστής με περισσότερες από μία CPU, ο καθένας μοιράζεται την κύρια μνήμη, ένα δίαυλο υπολογιστή και περιφερειακά για την ταυτόχρονη επεξεργασία των προγραμμάτων και αυτά τα συστήματα είναι επίσης γνωστά ως σφιχτά συζευγμένα συστήματα. Τα πλεονεκτήματα των πολυεπεξεργαστών είναι αυξημένη απόδοση, αυξημένη αξιοπιστία και οικονομία κλίμακας. Αυτοί οι επεξεργαστές χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται πολύ υψηλή ταχύτητα για την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων. Ο συμμετρικός πολυεπεξεργαστής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

συμμετρικοί-πολυεπεξεργαστές

Χαρακτηριστικά Πολυεπεξεργαστών

Τα χαρακτηριστικά του Πολυεπεξεργαστή είναι

• Οι πολυεπεξεργαστές αποτελούνται από περισσότερους από δύο επεξεργαστές ή δύο επεξεργαστές που είναι παρόμοιοι
• Εγκαταστάσεις μνήμης και εισόδου / εξόδου που μοιράζονται οι επεξεργαστές
• Ο χρόνος πρόσβασης στη μνήμη είναι ο ίδιος για κάθε επεξεργαστή, επειδή οι επεξεργαστές συνδέονται μέσω διαύλου
• Η πρόσβαση στις συσκευές εισόδου / εξόδου μοιράζεται από τους επεξεργαστές
• Η ίδια λειτουργία εκτελείται από όλους τους επεξεργαστές

Συχνές ερωτήσεις

1). Τι είναι ένας μικροελεγκτής;

Ο μικροελεγκτής είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) που έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί συγκεκριμένες λειτουργίες σε ένα ενσωματωμένο σύστημα.

2). Ποιοι είναι οι τύποι μικροεπεξεργαστών;

Υπάρχουν πέντε τύποι μικροεπεξεργαστών που είναι DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), RISC (Reduced Instruction Set Computing), CISC (Complex Instruction Set Computing) και Super Scalar Επεξεργαστής .

3). Ποια είναι η ανάγκη του επεξεργαστή DSP;

Οι επεξεργαστές ψηφιακού σήματος πρέπει να φιλτράρουν και να συμπιέζουν τα αναλογικά σήματα και να χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των σφαλμάτων.

4). Ποιος είναι ο πυρήνας;

Ο πυρήνας είναι ο εγκέφαλος της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι πυρήνων που είναι οκταπυρήνας, διπλός πυρήνας, τετραπύρηνος κ.λπ.

5). Ποια είναι η κύρια μνήμη του υπολογιστή;

Η μνήμη τυχαίας προσπέλασης είναι η κύρια μνήμη σε έναν υπολογιστή, ο οποίος χρησιμοποιείται για την αποθήκευση του λογισμικού OS (Λειτουργικό σύστημα) και των άλλων αρχείων δεδομένων ή δεδομένων για τη μονάδα.

Σε αυτό το άρθρο, συζητούνται οι τύποι επεξεργαστών. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιοι τύποι επεξεργαστών χρησιμοποιούνται σε smartphone;