Mikroprocesor

Mikroprocesor je elektrotechnická součástka malých až miniaturnách rozměrů. Podle názvu mikro-procesor je zřejmé, že jeho předchůdcem byl procesor, patrně větších rozměrů. Ale jak funguje a k čemu se hodí?

Ke své činnosti potřebuje elektrickou energii, stejnosměrné napětí nízké úrovně dodávané ze sítě po transformaci a uměrnění nebo je nájen z baterií.

Hodí se téměř ke všemu, respektive, dá se použít (skoro) všude.

• Co vlastně mikroprocesor dělá ?

Pracuje, cyklicky a neúnavně. Stále dokola zpracovává program, který je v něm uložen nebo si jej načítá z vnější paměti.

• Zpracovává program pokaždé celý ?

Může a nemusí. Podle situace zpracuje jen tu část programu, která odpovídá dané situaci.

• Jak se mikroprocesor dozví co se děje okolo něj ?

K tomu má vstupní signály, které jsou napojeny na prostředí okolo něj.

• A co to je?

Klávesnice, myš, čtečka čárového kódu, ale i signály vyjadřující stav zapnuto/vypnuto, analogové signály, komunikační sítě a další.

• Jak mikroprocesor předá výsedek své činosti okolnímu světu ?

K tomu má výstupní signály, kterými ovlivňuje prostředí okolo něj.

• A co to je?

Obrazovka, tiskárna, ale i signály vyjadřující stav zapnuto/vypnuto, analogové signály, komunikační sítě a další.

• Co když se na mikroprocesor sesype více požadavků současně ?

Pak záleží na tom, co to je za požadavky. Mohou být požadavky, které je nutno zpracovat dříve než ostatní, tyto mají prioritu zpracování. Ostatní požadavky musí počkat ve frontě.

• A nemůže se nějak zahtit nebo ucpat?

Ano může, požadavky, které se nevejdou do fronty se prostě ztratí.

• Ale PC se někdy úplně "sekne".

To je spíše chyba operačního systému, ne procesoru pokud je správně navržen a odladěn.

• Proč mikroprocesor pracuje někdy rychleji a někdy pomaleji ?

Nepracuje ani rychleji ani pomaleji pokud není zrovna poškozen. Pracuje stále stejně rychle, pouze některé operace vyžadují více času na zpracování.

• A co jej tedy zpomalí?

Je to trochu nelogické, ale zpomalují jej například antivirové programy, které trvale sledují činnost PC a hlídají změny.

• Může mikroprocesor při zpracování programu zabloudit ?

Nemůže, dělá pouze to, co je požadováno programem. Pokud je špatně napsán program, je špatný i výsledek zpracování.

• Hlídá mikroprocesor někdo z venku ?

Ano i ne, záleží na důležitosti aplikace. U důležitých aplikacích je činnost hlídána časovým obvodem a pokud mikroprocesor o sobě nedá vědět nějaký časový úsek, je to známka toho, že není něco v pořádku.

• Co s mikroprocesorem, který s námi přestal mluvit ?

Resetovat jej, třeba se probudí a zase začne pracovat, pokud ne, tak jej vyhodit.

• Ví mikroprocesor kolik je hodin ?

Některé ano pokud mají přesný zdroj časových impulsů nebo si čas přečte z nějakého zdroje.

• A co kalendář ?

Pokud má hodiny, může mít i kalendář, obráceně to moc smysl nemá.

• Umí mikroprocesor něco jako přestat žehlit a zvednout telefon když zazvoní?

Doslova ne, ale dokáže přerušit svoji činnost, přesněji rozpracovanou úlohu (to žehlení) a věnovat se požadavku, který jeho činnost přerušil (zvonění telefonu).

• Nezapomene v takovém případě co dělal předtím ?

Nezapomene, uloží si do šuplíku (zásobníku) co právě dělal (žehlil límec) a po vyřízení přerušení (telefonátu) se k žehlení zase vrátí.

• Ale to toho nesmí mít na starosti moc, jinak se zahltí?

Dá se říci, že ano, viz výše.

• Co když je těch přerušení (telefonátů) hodně, zbrzdí to jeho základní činnost (žehlení)?

Určitě ano, proto také manželky, co mají hodně kamarádek s telefonem dlouho žehlí.

• Kolik takových přerušení najednou zvládne ?

To záleží na tom, jak má velký zásobník (šuplík) na odkládání rozpracovaných úloh. Pokud je jich mnoho tak přestane reagovat na další přerušení (zvonění telefonu).

• Měří se nějak výkon, kolik toho skrz mikroprocesor proteče?

Určitě, na jednoproudé silnici to moc nejede, na dvouproudové je to lepší, na tříproudové ještě lepší atd... mikroprocesory začínaly se šířkou datové sběrnice 4 bity, pak 8 bitů, 16 bitů, dnes 32 a 64 bitů.

• A co kdyby těch mikroprocesorů bylo víc pohromadě?

To je trochu složitější na koordinaci činnosti, představte si dvě manželky v jedné domácnosti, obě by chtěly zvedat telefony a žádná žehlit. Mnohoženství je stejně u nás zakázané.

• Někde je mnohoženství povoleno, ne?

Taky máme víceprocesorové systémy nebo dvoujádrové, čtyřjádrové procesory.

• A nějak aby z venčí vypadala jako jedna a uvnitř byly dvě?

To by šlo, a máme tu dvoujádrový mikroprocesor. Jedna hlava žehlí a druhá telefonuje. Prakricky se dvě jádra podělí o požadavky na zpracovní úloh a tím se zvýší výkon. Např. jedno jádro vykonává základní činnost (žehlí), druhé jádro se stará o přerušení (zvedá telefony) a nebo obě jádra postupně zpracovávají jednotlivé části zadání (žehlení + ukládání do skříně).

• Co paměť?

Ano, bez ní to také nejde. Dokonce je několik druhů pamětí. Dnešní mikropocesory mají malou (relativně malou) ale rychlou vnitřní (interní) vyrovnávací paměť do které si ukládají informace, které často používají nebo předpokládají, že je budou používat. Pak je vnější (externí) paměť, která je větší než interní ale je zase pomalejší.

• Jak mikroprocesor komunikuje s pamětí?

Pomocí adresové sběrnice. Na této nastaví adresu paměťové buňky a na datové sběrnici si přečte hodnotu uloženou v paměti nebo ji tam naopak zapíše. Adresu si můžete představit jako telefonní číslo a hodnotu jako jméno pod tímto číslem.