Mikroprocessorn - mikrodatorns hjärna
av Ulf Gustafsson Forum 1979-10, sida 18-19, 06.06.1979
NW” Mikroprocessorn är vanligen konstruerad med avancerad halvledarteknik på en enda tunn kiselskiva (engelskans ”cehip”) med ca 1/2 cm långa sidor. En sådan liten kiselskiva kan innehålla tiotusentals små elektroniska element som tex transistorer, dioder och resistorer.
Det elektriska tillståndet hos dessa element motsvaras av ett kodsystem där våra vanliga siffror är uttryckta i logiska ettor och nollor. De elektroniska elementen uppfattar dessa ettor och nollor som strömförande eller icke-strömförande pulser.
Mikroprocessorns komponenter
En typisk mikroprocessor eller CPU (Central Processing Unit) består av en avkodare eller kontrollenhet som omvandlar de logiska ettorna och nollorna till styrsignaler för grindöppningarna i mikroprocessorn (CPU) när de kommer som instruktioner från minnet. (Minnet upplagrar både data och instruktioner i binärform).
CPU består dessutom av den aritmetiska och logiska enheten ALU (Arithmetic Logic Unit) som innehåller adderaren och de olika registren som uppbevarar data under processens gång. ALU står också i omedelbar samverkan med ett ackumulatorminne. En programräknare håller reda på vilken instruktion som utförs, och varifrån nästa skall hämtas.
Mikroprocessorns utförande varierar emellertid myc 1 ket beroende på vilken halvledarteknik som användes och vem som är tillverkaren.
Mikrodatorn
Förutom mikroprocessorn behövs det tiotals andra komponenter för att bygga upp en fullständig mikrodator. Av dessa komponenter är de viktigaste de olika minnena, och = in/ut-kretsarna.
En mikrodator monteras vanligen på ett kretskort. Idag har man redan lyckats framställa en mikrodator på en enda kiselskiva.
Program
För att mikrodatorn skall utföra en speciell uppgift måste problemet utformas efter de förutsättningar som datorn har. Man måste fundera ut en algoritm, en logisk uppställning som passar datorn. När algoritmen är funnen, skrivs den ut som ett program på det programspråk som datorn har i sitt minne,
Programmet utgör en serie instruktioner som stegvis instruerar mikroprocessorn vad den skall göra, tex: ”Sök data från in-kretsen och placera det i register A”, ”Multiplicera register A med register B” osv. Programmet kan tex läsas in med ett magnetband i programminnet.
Hårdvara och mjukvara
Med hårdvara (hardware) avses det mekaniska i datorn dvs de integrerad kretsarna, ledningarna, kretskortet och apparaturuppbyggnaden.
Med mjukvara (software)
Mikroprocessvir - mikrodatorn
Mikroprocessorn är mikrodatorns centrala processenhet dvs den komponent i mikrodatorn som behandlar det inkommande dataflödet aritmetiskt eller logiskt.
Den aritmetiska behandlingen sker med hjälp av integrerade kretsar (IC) i en adderare. Genom att komplettera adderaren med skiftregister och andra logiska kretsar kan mikroprocessorn utföra de olika räknesätten och logiska operationer som t ex OCH eller
ELLER.
avses det som gör att maskinen kan utnyttjas meningsfullt, dvs program, handböcker 0 sv.
Ett program som lagras i ett minne är mjukvara, medan minnet som mekanisk konstruktion är hårdvara.
Nivåindelning efter hårdvara och mjukvara:
Hårdvara Mjukvara Kiselskiva Binär maskinkod (chip) (logiska ettor och nollor) Moduler Hexadecimalspråk (Elementär mjukvara) Små data- Enkla språk system för av hög nivå personligt tex BASIC och hobbybruk.
Hårdvara Mjukvara Fullt Högre utvecklade språk tex datasystem FORTRAN, BASIC, PL/M Multipro- Systemcessorsystem koordinering och distribution
IN/UT, RAM, ROM och PROM
På en enda kiselskiva (chip) integreras tiotusen små separata elektroniska element som tex transistorer, kapacitorer, dioder och resistorer. En sådan kiselskiva kan utgöra förutom en mikroprocessor en in/utkrets eller ett minne av typen RAM, ROM eller PROM.
In/ut-kretsarna (Input/ Output eller 1/0) anpassar till datorn informationsflödet som i form av strömoch icke-strömpulser kom Mikroprocessorer ”installerade”: Intels kortdatorfamilj 1ISBC (Intel Single Board Computer).
FORUM 10/7 hjärn mer från kontakterna (yttervärlden).
RAM (Random <:Access Memory) är ett läs/skrivminne som både kan avläsas och ifyllass I RAM lagras data, men det används också till att lagra instruktioner vid utvecklingen av mikrodatorsystem. ROM (Read Only Memory) är ett fast programmerat minne som endast kan avläsas. I ROM lagras vanligen programmet. I ROM lagras också vissa hjälpprogram som tex kontrollerar och underlättar felsökningen i det ordinarie programmet. PROM är ett programmerbart ROM.
Tillämpning
Mikrodatorn ersätter fast kopplad logik, som tidigare skötts av reläer, programverk eller TTL-kretsar. Därför lämpar den sig särskilt för olika former av styroch reglerutrustning samt för kommunikationsteknik. Räkne-, disk-, tvätt- och symaskiner, trafikljussystem, satelliter, flygplan, bilar, telefoner, industrirobotar, datavisionssystem, leksaker samt mätinstrument är bara axplock ur den rika flora tekniska aggregat som mikrodatorn redan har vunnit eller häller på att vinna tillträde till.
En uppfattning om dess förmåga får man om man tänker sej en våg som efter inslagning av kilopriset på ett tangentbord direkt anger priset på den uppvägda varan, Den utför endast en multiplikation efter ett fast program som kan lyda: ”Hämta kilopriset från det programmerbara minnet (PROM) och för in det i register A”. ”Hämta den uppvägda varans vikt från in-kretsen och placera den i register B”. ”Multiplicera A med B och för det till utkretsen, varvid priset står att avläsa på avläsningstavlan”.
Denna procedur fodrar ett program på tre instruktioner. Ett vanligt enkelt program för mikrodatorer innehåller 50—200 st instruktioner.
Ulf Gustalsson = [5
FORUM 10/79
Karjala öl I