• Datenblöcke können als Befehl oder Daten-Byte interpretiert und folgerichtig abgearbeitet werden (das erste von der CPU erreichbare Byte muss also ein Befehl sein)
• die Aktivierung vieler Signale geschieht über logisches "L" - das liegt an der N-Kanal-MOS-Technologie bzw. in moderneren CPUs an der CMOS-Technologie
• Reihenfolge der Interruptbearbeitung der einzelnen Geräte - dadurch ergibt sich eine Interrupt-Kaskade

interner Computeraufbau - WOM gefällt mir selbst am besten

Im kleinen Anwender-Museum sind bis heute einige kleine Wertstücke plaziert, von denen man natürlich erst einmal wissen muss, dass es solche sind. Aber im Bestand ist noch ein echter ►74181 - das war eine Rechnerzentraleinheit, bevor an Mikroprozessoren überhaupt zu denken war. Auch ein ►U808 - nie außer der Testphase bim VEB Mikroelektronik Erfurt - aktiv gewesen, fristet hier ein stilles Dasein ;-)

Eine vorrangige Aufgabe von Mikroprozessoren besteht darin, den Signalverarbeitungsablauf in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen zu steuern (deshalb die Bezeichnung Prozessor). Er realisiert folgende Hauptfunktionen:

• steuert alle Funktionen, die die anderen Einheiten eines Mikrorechners ausführen, insbesondere übernimmt er die Bussteuerung des Mikrorechners

• holt Befehle in definierter zeitlicher Reihenfolge aus dem Programmspeicher, dekodiert ihren Inhalt und führt die Befehle aus

• erkennt äußere Steuersignale und reagiert auf sie (z. B. Interrupt, Wait und NMI). 

• hat Zugriff zu Speicherbausteinen und zur Eingabe/Ausgabeeinheit.

Diese Funktionen lassen sich kurz in die beiden Komplexe 

1. Programmausführung und

2. Steuerung des busorganisierten Systems zusammenfassen.

Jeder Mikroprozessor und Mikrorechner hat eine charakteristische Wortlänge. Gegenwärtig sind 32-bit-Mikroprozessoren am häufigsten. Hierbei haben der Akkumulator und der Datenbus eine Wortlänge von 32 Bit. In der Zukunft werden in zunehmendem Maße 64-bit- und später auch 128-bit-Mikroprozessoren Verwendung finden.
Konstruktiv sind die meisten Mikroprozessoren Einchipausführungen mit typisch 18 bis 40 Anschlüssen. Es gibt auch Multichipprozessoren (Bitscheibenprozessoren, Bit-Slice, kaskadierbare Bausteine). Sie enthalten Rechen- und Registerelemente von 2 oder 4 Bit Breite und lassen sich zu nahezu beliebig umfangreichen Wortlängen zusammensetzen.
Ein Mikroprozessor ist in der Regel mit einem „fest eingebauten" Befehlssatz versehen. Außerdem gibt es mikroprogrammierbare Typen. Bei ihnen kann der Anwender den benötigten Befehlssatz durch Kombinieren einzelner „Mikrobefehle" selbst erzeugen. Dieses Mikroprogramm ist in einem ROM gespeichert.

Architektur

Die innere Struktur eines Mikroprozessors zeigen die Bilder oben. Jeder Mikroprozessor ist aus Registern, einer Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) und aus Steuerschaltungen aufgebaut. Arithmetik-Logik-Einheit (ALU). Sie ist die wichtigste Einheit des Mikroprozessors (das Rechenwerk). In diesem kombinatorischen Netzwerk werden arithmetische oder logische Operationen mit den über den internen Datenbus zugeführten Daten vorgenommen. Sie ermöglicht die Addition, oft auch die hardwaremäßige Subtraktion, Boolesche logische Verknüpfungen, Verschiebeoperationen u. a. m. In Mikroprozessoren und Einchipmikrorechnern enthaltene ALUs sind in der Regel „abgerüstete" Varianten.

Typischerweise befindet sich ein Prozessor im Gesamtsystem, jedoch ermöglichen verschiedene Konzepte und Betriebssysteme auch den Einsatz mehrer Prozessoren in einem Rechner - bis hin zu Rechnerfeldern.

• Adress-BUS
• Daten-BUS
• Steuer-BUS

hier eine Zusammenstellung von Beispielsignalbildern

das Interruptsystem gestaltet sich ungleich komplexer:

Ziel ist hier, die CPU von lästigen Abfragen der Peripheriezustände zu entbinden - statt dessen sagen die Bausteine selbst "Bescheid", wenn ein Ausnahmezustand vorliegt

Das Befehlsspiel schon einfacher Prozessoren sowie Microcontroller ist extrem kompliziert. Grundsätzlich muss man bei Analyse selbiger heute beachten, dass dazu noch REFRESH für D-RAM-Einheiten und Befehlspipeling kommen. Wir konzentrieren uns also auf vereinfachende. aber reale Zustandsbeschreibungen.

Die Befehlsabarbeitung wird hier im Wesentlichen korrekt wieder gegeben

Prozessorprogramierung ist die ganz hohe Schule. Hier vereinigen sich solche Begriffe wie Zahlensysteme, Adressderechnung, Peripherie- und Interruptprogrammierung auf unterstem Niveau. Allerdings ist selbiges in der Abarbeitungsgschwindigkeit nicht zu schlagen, weshalb gilt: soll's extrem schnell sein, dann Echtzeitprogrammierung. Dis kann auch auf Assembler-Ebene geschehen.

Die grundlegende Programmierung wird hier im Wesentlichen korrekt wieder gegeben

Jeder Logik-Entwickler kennt das: ab einem bestimmten Komplexitätsgrad ist es einfach zu aufwändig, eine Schaltalgbra für den speziellen Zweck zu konstruieren, die dann auch nur eine Enfall-Lösung ist - also nicht mehr so ohne weiteres an andere Umgebungen angepasst werden kann. Hier sind Prozessoren bzw. heutzutage schon Microcontroller echte und kostengüstigere Altenativen.

Die Befehlsabarbeitung wird hier im Wesentlichen korrekt wieder gegeben

Der Mikroprozessor als Herzstück des Computers. 2006 keine 36 Jahre alt, hat erst einmal unmittelbar nach seiner Geburt für Verwirrung gesorgt - keiner wollte ihn haben "... und wozu soll das Ding gut sein?" war noch eine der vorsichtigen Formulierung

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

Diese Seite wurde ohne Zusatz irgendwelcher Konversationsstoffe erstellt ;-)