Общее устройство микропроцессора

Микропроцессор является интегральной схемой со сверхбольшой степенью интеграции элементов (транзисторов). Внутри одного современного микропроцессора может находиться более 800 млн. транзисторов. Структура микропроцессора показана на рис.3.1.

Микросхема состоит из нескольких слоёв.

Защитный слой - слой диэлектрика для защиты микросхемы от внешних воздействий.

Металлические слои - это межтранзисторные соединения, обеспечивающие электрическое подключение электронных компонентов микросхемы друг с другом в требуемом порядке.

Полупроводниковые элементы - простейшие электронные приборы (транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы), выполняющие различные функции, печатаются на кремниевой подложке с использованием точно дозируемых химических примесей, газов и ультрафиолетового облучения, образуют трёхмерную структуру из более двадцати слоёв, сложным образом соединённых между собой.

Кремниевая подложка - пластина из химически чистого кремния, подвергнутая тончайшей обработке. С подложки начинается изготовление микросхемы.

Корпус - предохраняет кремниевый кристалл микропроцессора от внешних механических воздействий. Корпус современных микропроцессоров имеет металлическую крышку- интегрированный теплорассеиватель IHS (Integrated Heat Spreader), соприкасающийся с поверхностью кристалла процессора. Теплорассеиватель представляет собой медную пластину толщиной около 2 мм, покрытую тонким слоем никеля. Это улучшает теплообмен процессора с системой охлаждения и обеспечивает механическую защищенность процессорного кристалла при продольных нагрузках.

Рассматривая микропроцессор в общем виде, то можно выделить его три основных устройства:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее все арифметические и логические операции;
• устройство управления (УУ)- управляющее работой АЛУ и других устройств компьютера;
• регистры- ячейки внутренней памяти микропроцессора, в которых временно хранятся операнды, команды, адреса ячеек оперативной памяти с операндами, а также признаки состояния компьютера (флаги). В регистрах микропроцессор выполняет обработку информации: например, при сложении двух чисел, одно из них помещается в регистр, затем туда же добавляется другое число, оставшаяся в регистре сумма затем переносится из микропроцессора в оперативную память.

Микропроцессоры характеризуются тактовой частотой, разрядностью и архитектурой.