بازی آنلاین
آپلود عکس
16-08-2016، 14:53
ریزپرداز یا ریزپردازنده (به انگلیسی: Microprocessor)(میکروپروسسور) تراشه کوچکی است که می‌تواند عملیات حسابی و منطقی را انجام دهد. این تراشه‌ها از تعداد بسیار زیادی ترانزیستور ساخته شده‌اند.
ریزپردازنده قلب هر رایانه دستی یا رومیزی است که به عنوان واحد پردازشگر مرکزی شناخته شده‌است. یک دستگاه محاسبه‌ای کامل است که روی یک تراشه واحد ساخته می‌شود و مجموع دستورهای دستگاه را اجرا می‌کند. سه کار مهم را انجام می‌دهد یکی اینکه از واحد همبستگی منطقی/ حساب، استفاده می‌کند یعنی کارهای وابسته به ریاضی چون جمع، تفریق، ضرب و تقسیم‌کردن را انجام می‌دهد، دوم می‌تواند اطلاعات را از مکان یک حافظه به حافظه دیگر انتقال دهد و سوم اینکه می‌تواند تصمیم بگیرد و به یک سری از دستورهای جدید که براساس آن تصمیمات است جهش کند.
فناوری پردازنده‌ها بر پایه حداقل طول کانال ترانزیستورهای آنها که معمولاً "mosfet" هستند سنجیده می‌شوند.
در واحدهای پردازش مرکزی P۴ عادی این مقدار ۰٫۱۸ میکرون است. در پردازنده‌های جدید این مقدار به ۳۲ نانومتر کاهش پیدا کرده‌است و هم اکنون نیز سعی بر کاهش آن است.
یکی دیگر از معیارهای فناوری پردازنده‌ها حداکثر بسامد پالس ساعت (Clock Pulse) است. هرچه این مقدار بیشتر باشد واحدهای منطقی داخلی سریع تر به ورودی‌ها واکنش می‌دهند.
یکی از مسایل مهم در طراحی ریزپردازنده‌ها، کنترل دمای CPU است. به دلیل افزایش روزافزون سرعت CPU، دمای داخلی هم زیاد می‌شود و احتمال سوختن پردازنده هست. یکی از راهکارهای کاهش گرما نصب گرماخور (Heatsink) روی سطح خارجی CPU و همچنین قرار دادن لوله‌های نازک دارای آب در داخل آن از این قبیل هستند.
ریز پردازنده‌های کوچک فرضی شامل واحدهایی هستند که می‌توانند عملیاتهای حسابی و منطقی را انجام دهند (ALU). ALU، عملکردهای مختلفی مانند جمع، تفریق، و یا دیگر عملیتهای AND or OR را بر عهده دارد. هریک از عملکردهای مجموعه ALU، می‌توانند در این پردازنده‌ها نقش بسزایی داشته باشند برای مثال، ثبات‌ها می‌تواند مسئولیت کنترل سایر عناصر را بر عهده گیرد و نتایج آخرین عملکرد را نشان دهد (صفر، منفی، بیش از حد و غیره). بخش کنترل منطقی می‌تواند دستورالعمل‌هایی برای کدهای عملیاتی از حافظه بازیابی کند و مشخص کند برای هر عملیات چه بخشی باید دستورالعمل را اجاره کند. یک کد مجزای عملیاتی می‌تواند مسیر داده‌ها، ثبت، و دیگر عناصر موجود در پردازنده را بشدت تحت تأثیر قرار دهد.
همان‌طور که تکنولوژی در مدارها پیشرفت می‌کند، این امکان وجود دارد تا پردازنده‌های پیچیده‌تر و بیشتری را در یک تراشه قرار داد. اندازهٔ داده‌ها می‌تواند بزرگتر شود، و در اینصورت ترانزیستورهای بیشتری می‌توانند در تراشه قرار داده شوند و در نتیجه اندازه لغات می‌تواند از ۴ بیت به ۸ بیت افزایش یابد و در نتیجه به ۶۴ بیت برسد. ویژگیهای بیشتری وجود دارد که می‌توان به معماری پردازنده اضافه نمود، ثبات‌ها می‌توانند سرعت برنامه‌ها را افزایش دهد، و از دستورالعمل‌های پیچیده برای ساخت برنامه‌های فشرده تر استفاده کنند. برای مثال، حساب ممیز اغلب در میکرو پردازنده‌های ۸ بیتی در دسترس نیست، اما می‌توان از راه نرم‌افزارها انرا اجرا نمود. ادغام واحدهای ممیز شناور را در آغاز می‌توان بعنوان مدارهای مجتمع جداگانه بررسی کرد و سپس انرا بعنوان بخشی از تراشه‌های میکرو پردازنده مشابه در نظر گرفت، و محاسبات ممیز شناور را افزایش داد. گاهی اوقات، محدودیتهای فیزیکی مدارهای مجتمع می‌توانند رویکردهای خاصی بوجود آورند. بجای پردازش تمام کلمات می‌توان از یک مدار مجتمع استفاده نمود، مدارهای متعدد در زیر مجموعه‌های پردازش داده می‌توانند بصورت موازی قرار گیرند. در حالیکه این کار نیازمند اصول منطقی دیگر می‌باشد، برای مثال، در هر بخش می‌توان کلمات بیشتری داشت، در نتیجه یک سیستم ۳۲ بیتی می‌تواند از مدارهای یکپارچه همراه با ظرفیت ۴ بیتی برای هر بخش استفاده کند. با در نظر گرفتن توانایی قرار دادن ترانزیستورها ی بیشتر در تراشه، این امکان وجود دارد تا حافظه را به سهولت روی یک Die پردازنده یکپارچه سازی کرد. این حافظه نهان دارای مزیتهای بسیاری است و می‌تواند دستیابی به حافظه تراشه را آسان تر کند، و در نتیجه افزایش سرعت پردازش را ممکن سازد، در گذشته پردازنده با تأخیر و به آهستگی می‌توانست به حافظه خارجی دسترسی داشته باشد.
اولین استفاده از واژه ریزپردازنده به سیستمهای کامپیوتری Viatron بر می‌گردد که به شرح مدارهای مجتمع مورد استفاده در سیستمهای ۲۱ می‌پردازند، این سیستمها کامپیوترهای کوچکی بودند که در ۱۹۶۸ معرفی شدند.
اینتل اولین ریز پردازنده ۴ بیتی خود (۴۰۰۴) را در ۱۹۷۱معرفی و ریزپردازنده ۸ بیتی (۸۰۰۸) خود را در ۱۹۷۲ معرفی کرد. درطول دهه ۱۹۶۰، ریزپردازنده‌های کامپیوتری در مقیاسهای کوچک و متوسط ساخته شدند (IC)، و هر کدام شامل صدها و هزاران ترانزیستور بودند. این ترانزیستورها بر روی تخته‌ها و مدارها قرار گرفتند، و اغلب به تابلوهای متعدد متصل شدند. تعداد زیادی از گیتهای منطقی گسسته با توانهای الکتریکی متفاوت مورد استفاده قرار گرفتند و بنابراین حرارت بیشتری ایجاد کردند. فاصله ایی که سیگنالها باید طی کنند تا به میان IC ها و تخته‌ها برسند می‌تواند سرعت عملیاتی کامپیوتر را با محدودیت مواجه کند.
در ماموریت‌های فضایی ناسا به ماه در دهه ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰، تمام محاسبات پردازنده‌ها برای راهنمایی‌های اولیه و کنترل توسط یک پردازنده کوچک بنام "The Apollo Guidance Computer" انجام شد. درواقع نوعی استفاده از عناصر منطقی در مدارها که دارای سه ورودی NOR در گیت‌ها بود.
اولین ریز پردازنده در اوایل دهه ۱۹۷۰ بوجود آمد و برای محاسبات الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفت، همچنین از رمز دو دویی برای معماری پردازنده ۴ بیتی استفاده شد. دیگر استفاده از ریز پردازنده‌های ۴ و ۸ بیتی، مانند ترمینال‌ها، پرینترها، و انواع ابزارهای خودکار بوده است. ریز پردارنده‌های ۸ بیتی و ۱۶ بیتی در دهه ۱۹۷۰ توانستند اهداف کلی را در نظر بگیرند و بر اساس ان عمل کنند.
از آنجا که در سال ۱۹۷۰، افزایش ظرفیت ریزپردازنده‌ها با تبعیت از قانون مور انجام شد، و این امر پیشنهاد می‌دهد که تعداد عناصر مورد استفاده در هر تراشه را می‌توان مورد بررسی قرار داد و در هر سال به دوبرابر رساند. با وجود تکنولوژی‌های اخیر، در هر دو سال، تغییر کرده است که در هر بار قانون مور هم مورد ارزیابی قرار گرفت.
منبع : ویکی پدیا
ریزپردازنده قلب هر رایانه دستی یا رومیزی است که به عنوان واحد پردازشگر مرکزی شناخته شده‌است. یک دستگاه محاسبه‌ای کامل است که روی یک تراشه واحد ساخته می‌شود و مجموع دستورهای دستگاه را اجرا می‌کند. سه کار مهم را انجام می‌دهد یکی اینکه از واحد همبستگی منطقی/ حساب، استفاده می‌کند یعنی کارهای وابسته به ریاضی چون جمع، تفریق، ضرب و تقسیم‌کردن را انجام می‌دهد، دوم می‌تواند اطلاعات را از مکان یک حافظه به حافظه دیگر انتقال دهد و سوم اینکه می‌تواند تصمیم بگیرد و به یک سری از دستورهای جدید که براساس آن تصمیمات است جهش کند.
فناوری پردازنده‌ها بر پایه حداقل طول کانال ترانزیستورهای آنها که معمولاً "mosfet" هستند سنجیده می‌شوند.
در واحدهای پردازش مرکزی P۴ عادی این مقدار ۰٫۱۸ میکرون است. در پردازنده‌های جدید این مقدار به ۳۲ نانومتر کاهش پیدا کرده‌است و هم اکنون نیز سعی بر کاهش آن است.
یکی دیگر از معیارهای فناوری پردازنده‌ها حداکثر بسامد پالس ساعت (Clock Pulse) است. هرچه این مقدار بیشتر باشد واحدهای منطقی داخلی سریع تر به ورودی‌ها واکنش می‌دهند.
یکی از مسایل مهم در طراحی ریزپردازنده‌ها، کنترل دمای CPU است. به دلیل افزایش روزافزون سرعت CPU، دمای داخلی هم زیاد می‌شود و احتمال سوختن پردازنده هست. یکی از راهکارهای کاهش گرما نصب گرماخور (Heatsink) روی سطح خارجی CPU و همچنین قرار دادن لوله‌های نازک دارای آب در داخل آن از این قبیل هستند.
ساختار
آرایش درونی یک ریز پردازنده بر اساس سن طراحی و اهداف مد نظر گرفته شده در آن بسیار متفاوت است. پیچیدگی مدار مجتمع همراه است با محدودیتهای فیزیکی مانند، تعداد ترانزیستورهایی که می‌توان آنها را در یک تراشه قرار داد، تعداد بسته بندیهای نهایی که می‌توانند پردازنده را به دیگر بخشهای سیستم متصل کنند، تعداد اتصالات ممکن در تراشه، و میزان حرارتی که تراشه می‌تواند ساطع کند. تکنولوژی پیشرفته تراشه‌های قدرتمند تر و پیچیده تری را امروزه ارائه می‌کنند.ریز پردازنده‌های کوچک فرضی شامل واحدهایی هستند که می‌توانند عملیاتهای حسابی و منطقی را انجام دهند (ALU). ALU، عملکردهای مختلفی مانند جمع، تفریق، و یا دیگر عملیتهای AND or OR را بر عهده دارد. هریک از عملکردهای مجموعه ALU، می‌توانند در این پردازنده‌ها نقش بسزایی داشته باشند برای مثال، ثبات‌ها می‌تواند مسئولیت کنترل سایر عناصر را بر عهده گیرد و نتایج آخرین عملکرد را نشان دهد (صفر، منفی، بیش از حد و غیره). بخش کنترل منطقی می‌تواند دستورالعمل‌هایی برای کدهای عملیاتی از حافظه بازیابی کند و مشخص کند برای هر عملیات چه بخشی باید دستورالعمل را اجاره کند. یک کد مجزای عملیاتی می‌تواند مسیر داده‌ها، ثبت، و دیگر عناصر موجود در پردازنده را بشدت تحت تأثیر قرار دهد.
همان‌طور که تکنولوژی در مدارها پیشرفت می‌کند، این امکان وجود دارد تا پردازنده‌های پیچیده‌تر و بیشتری را در یک تراشه قرار داد. اندازهٔ داده‌ها می‌تواند بزرگتر شود، و در اینصورت ترانزیستورهای بیشتری می‌توانند در تراشه قرار داده شوند و در نتیجه اندازه لغات می‌تواند از ۴ بیت به ۸ بیت افزایش یابد و در نتیجه به ۶۴ بیت برسد. ویژگیهای بیشتری وجود دارد که می‌توان به معماری پردازنده اضافه نمود، ثبات‌ها می‌توانند سرعت برنامه‌ها را افزایش دهد، و از دستورالعمل‌های پیچیده برای ساخت برنامه‌های فشرده تر استفاده کنند. برای مثال، حساب ممیز اغلب در میکرو پردازنده‌های ۸ بیتی در دسترس نیست، اما می‌توان از راه نرم‌افزارها انرا اجرا نمود. ادغام واحدهای ممیز شناور را در آغاز می‌توان بعنوان مدارهای مجتمع جداگانه بررسی کرد و سپس انرا بعنوان بخشی از تراشه‌های میکرو پردازنده مشابه در نظر گرفت، و محاسبات ممیز شناور را افزایش داد. گاهی اوقات، محدودیتهای فیزیکی مدارهای مجتمع می‌توانند رویکردهای خاصی بوجود آورند. بجای پردازش تمام کلمات می‌توان از یک مدار مجتمع استفاده نمود، مدارهای متعدد در زیر مجموعه‌های پردازش داده می‌توانند بصورت موازی قرار گیرند. در حالیکه این کار نیازمند اصول منطقی دیگر می‌باشد، برای مثال، در هر بخش می‌توان کلمات بیشتری داشت، در نتیجه یک سیستم ۳۲ بیتی می‌تواند از مدارهای یکپارچه همراه با ظرفیت ۴ بیتی برای هر بخش استفاده کند. با در نظر گرفتن توانایی قرار دادن ترانزیستورها ی بیشتر در تراشه، این امکان وجود دارد تا حافظه را به سهولت روی یک Die پردازنده یکپارچه سازی کرد. این حافظه نهان دارای مزیتهای بسیاری است و می‌تواند دستیابی به حافظه تراشه را آسان تر کند، و در نتیجه افزایش سرعت پردازش را ممکن سازد، در گذشته پردازنده با تأخیر و به آهستگی می‌توانست به حافظه خارجی دسترسی داشته باشد.
تاریخچه
ظهور کامپیوترهایی با قیمت پایین در مدارهای مجتمع توانست جامعه مدرن را تغییر دهد. ریز پردازنده‌های چند منظوره در کامپیوترهای شخصی برای محاسبات، ویرایش متن، صفحه نمایشهای چند رسانه ایی، و ارتباط از طریق کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. ریزپردازنده‌های بسیاری هستند که در این سیستمها قرار داده شده‌اند، و کنترل دیجیتالی روی بسیاری از تلفن‌های همراه و فرایندهای صنعتی و لوازم اتومبیل دارند.اولین استفاده از واژه ریزپردازنده به سیستمهای کامپیوتری Viatron بر می‌گردد که به شرح مدارهای مجتمع مورد استفاده در سیستمهای ۲۱ می‌پردازند، این سیستمها کامپیوترهای کوچکی بودند که در ۱۹۶۸ معرفی شدند.
اینتل اولین ریز پردازنده ۴ بیتی خود (۴۰۰۴) را در ۱۹۷۱معرفی و ریزپردازنده ۸ بیتی (۸۰۰۸) خود را در ۱۹۷۲ معرفی کرد. درطول دهه ۱۹۶۰، ریزپردازنده‌های کامپیوتری در مقیاسهای کوچک و متوسط ساخته شدند (IC)، و هر کدام شامل صدها و هزاران ترانزیستور بودند. این ترانزیستورها بر روی تخته‌ها و مدارها قرار گرفتند، و اغلب به تابلوهای متعدد متصل شدند. تعداد زیادی از گیتهای منطقی گسسته با توانهای الکتریکی متفاوت مورد استفاده قرار گرفتند و بنابراین حرارت بیشتری ایجاد کردند. فاصله ایی که سیگنالها باید طی کنند تا به میان IC ها و تخته‌ها برسند می‌تواند سرعت عملیاتی کامپیوتر را با محدودیت مواجه کند.
در ماموریت‌های فضایی ناسا به ماه در دهه ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰، تمام محاسبات پردازنده‌ها برای راهنمایی‌های اولیه و کنترل توسط یک پردازنده کوچک بنام "The Apollo Guidance Computer" انجام شد. درواقع نوعی استفاده از عناصر منطقی در مدارها که دارای سه ورودی NOR در گیت‌ها بود.
اولین ریز پردازنده در اوایل دهه ۱۹۷۰ بوجود آمد و برای محاسبات الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفت، همچنین از رمز دو دویی برای معماری پردازنده ۴ بیتی استفاده شد. دیگر استفاده از ریز پردازنده‌های ۴ و ۸ بیتی، مانند ترمینال‌ها، پرینترها، و انواع ابزارهای خودکار بوده است. ریز پردارنده‌های ۸ بیتی و ۱۶ بیتی در دهه ۱۹۷۰ توانستند اهداف کلی را در نظر بگیرند و بر اساس ان عمل کنند.
از آنجا که در سال ۱۹۷۰، افزایش ظرفیت ریزپردازنده‌ها با تبعیت از قانون مور انجام شد، و این امر پیشنهاد می‌دهد که تعداد عناصر مورد استفاده در هر تراشه را می‌توان مورد بررسی قرار داد و در هر سال به دوبرابر رساند. با وجود تکنولوژی‌های اخیر، در هر دو سال، تغییر کرده است که در هر بار قانون مور هم مورد ارزیابی قرار گرفت.
منبع : ویکی پدیا
![[-]](http://www.flashkhor.com/forum/images/collapse.gif "[-]")
