Microprocesseur : Schéma bloc et principe de fonctionnement

Un dispositif semi-conducteur fabriqué en VLSI est appelé microprocesseur. Un microprocesseur est l'unité de base de tout système. Lorsqu'il est utilisé comme CPU dans un ordinateur, on l'appelle un micro-ordinateur.

Dans cet article, nous allons découvrir les microprocesseurs à travers leur schéma fonctionnel. Les composants pour réaliser un tel schéma incluent les bus, la RAM, l'EPROM, etc. Nous discuterons également des applications des microprocesseurs. Alors, assurez-vous de tout lire !

Partie 1. Qu'est-ce qu'un microprocesseur ?

Un microprocesseur est considéré comme le cerveau de l'ordinateur. C'est une puce en silicium qui reçoit des informations codées en binaire via des entrées et traite ces informations. La sortie se présente sous forme d'informations stockées dans la mémoire et affichées à l'écran après traitement.

C'est une puce peu coûteuse, ce qui la rend plus utilisable pour les systèmes. Comme les circuits intégrés sont utilisés dans ces microprocesseurs, ils fonctionnent à haute vitesse avec une précision totale. Ces puces programmables sont polyvalentes et peuvent être utilisées à des fins multiples. L'autre avantage de ces puces est leur faible consommation d'énergie. Des semi-conducteurs à oxyde métallique sont utilisés dans ces puces pour les faire fonctionner à faible puissance.

Schéma fonctionnel du microprocesseur

Il y a beaucoup à discuter lorsqu'il s'agit de concevoir un schéma fonctionnel pour un microprocesseur. Il existe plusieurs composants utilisés dans un microprocesseur, chacun ayant ses fonctions et propriétés.

Voici le schéma fonctionnel d'un microprocesseur.

Le schéma fonctionnel du microprocesseur montre son fonctionnement dans son ensemble. Il existe un certain nombre de composants qui ont leur importance. Discutons de tous ces composants.

Les esclaves dans le schéma sont également appelés périphériques. Dans le cas d'un microprocesseur, les périphériques sont l'entrée, la sortie, la RAM et l'EPROM. La RAM et l'EPROM sont utilisées comme emplacements mémoire.

Partie 2. Un bref historique des microprocesseurs

Les microprocesseurs ont gagné en importance en 1971, et le premier microprocesseur a été construit en 1971. Il s'appelait Intel 4004.

Le VLSI a joué un rôle dans l'augmentation de la densité des circuits dans ces microprocesseurs, les rendant plus petits et capables d'effectuer davantage de tâches. Il contient des milliards de circuits électroniques dans cette petite puce.

Ces puces ont permis aux ingénieurs de développer des micro-ordinateurs de taille réduite par rapport aux premiers ordinateurs. La taille du premier ordinateur était plus grande, comme celle d'une chambre à coucher. Ces ordinateurs pouvaient résoudre des mathématiques simples en plusieurs heures. L'invention de ces microprocesseurs a aidé les ingénieurs à construire un ordinateur de petite taille, et ils étaient assez rapides, résolvant des équations complexes en quelques secondes.

La famille de microprocesseurs Pentium a gagné en popularité en 1993, et elle pouvait contenir 3,3 millions de transistors dans une seule puce. Les principales caractéristiques de cette puce étaient une adresse de 32 bits et un bus de données de 64 bits avec deux caches de huit kilo-octets.

La vitesse de ces microprocesseurs se situait entre 60 et 200 MHz, ce qui était assez impressionnant à l'époque. Ces processeurs Pentium ont été mis à niveau vers le Pentium Pro en 1995, le Pentium 2 en 1997, le Pentium 3 en 1999 et le Pentium 4 en 2000.

La famille Core a été introduite en 2006 et comportait également des améliorations. Nous utilisons ces améliorations dans nos ordinateurs portables et ordinateurs quotidiens. La technologie a rendu nos ordinateurs si rapides et précis.

Microprocesseur vs CPU

Chaque appareil électronique possède un CPU. Le CPU (unité centrale de traitement) est comme le cerveau de l'appareil. Il exécute plusieurs fonctions dans le système et prend des décisions sur commande. Chaque CPU est un microprocesseur, mais tous les microprocesseurs ne sont pas des CPU. Il y a donc une légère différence entre les deux.

Un CPU est comme un cerveau humain, qui donne des ordres aux autres parties du corps. Les mains sont utilisées pour saisir et relâcher des objets et effectuer de nombreuses autres tâches. Le pied est important pour que le corps humain se déplace d'un endroit à l'autre. Les yeux servent à voir, et les oreilles sont faites pour écouter les voix autour de nous. Chaque partie du corps a son rôle.

Pendant ce temps, le cerveau est celui qui lie toutes les parties de notre corps. Il communique et aide à accomplir une tâche. C'est ce que fait un CPU.

D'autre part, un microprocesseur est un peu plus complexe. En prenant le corps humain comme exemple, les parties du corps, comme les yeux, les pieds et les mains, ont des puces plus petites qui exécutent les actions. Ces puces sont appelées microprocesseurs. Chaque composant de l'ordinateur, comme la RAM, le périphérique d'entrée et de sortie, possède un microprocesseur qui gère toutes les actions données.

Le dernier système, ou un MacBook, contient environ 5 milliards à 25 milliards de transistors, ce qui signifie que le système peut effectuer 25 milliards d'actions en une seule seconde. C'est assez remarquable et inimaginable. Tout cela se produit grâce aux microprocesseurs.

Partie 3. Fonctionnement d'un microprocesseur

Le fonctionnement d'un microprocesseur est mieux compris lorsque vous examinez comment il est construit. Un microprocesseur se compose de trois fonctions de base.

1. L'UAL, ou unité arithmétique et logique, effectue toutes les mathématiques dans le système, comme la soustraction, l'addition, la division et la multiplication. Le microprocesseur moderne peut résoudre des équations complexes en fractions de millisecondes.
2. Un microprocesseur est utilisé pour envoyer des informations d'une partie à l'autre via des lignes de mémoire. Ils déplacent les informations d'un emplacement mémoire à l'autre en un temps rapide.
3. Il saute d'un ensemble d'instructions à un autre, et cette propriété spécifique du microprocesseur le rend unique et plus rapide.

Il existe de nombreuses autres opérations qu'un microprocesseur effectue, mais ces trois fonctions sont les bases pour avoir une référence. Le schéma fonctionnel du microprocesseur donné ci-dessus montre toutes les fonctions qu'un seul microprocesseur effectue.

Partie 4. Applications des microprocesseurs

Il existe un certain nombre d'applications dont vous ne connaissez peut-être même pas l'existence. Ils sont utilisés dans tous les appareils électroniques que nous pourrions avoir dans nos maisons. Voici quelques-unes des applications des microprocesseurs.

Appareils domestiques

Un thermostat qui maintient la température selon la température réglée possède un microprocesseur. Le microprocesseur détecte la température et allume et éteint l'appareil lorsque la température souhaitée est atteinte.

D'autres appareils domestiques comme les téléviseurs, les fours à micro-ondes, les fers à repasser, les cuisinières, les réfrigérateurs et tous les autres appareils contiennent des microprocesseurs.

Appareils industriels

Les microprocesseurs sont utilisés dans les voitures, les avions, les bateaux, les unités de traitement de cartes de crédit, les pompes, les unités de contrôle de la circulation et tous types de machines lourdes.

Appareils médicaux

Les microprocesseurs sont également utilisés dans les appareils médicaux comme les kits d'insuline et d'autres instruments utilisés pour vérifier la température, le rythme cardiaque, la pression artérielle et d'autres appareils utilisés pour stocker des instruments médicaux.

Instrumentation

Tous les types de générateurs de fonctions, oscilloscopes, analyseurs, microscopes, etc., utilisent des microprocesseurs. Ils sont essentiels pour effectuer une tâche avec une précision totale dans des délais plus courts.

Divertissement

Les jouets électriques et les voitures que les enfants adorent utiliser contiennent ces microprocesseurs. Les avions télécommandés et les caméras de drones utilisent des microprocesseurs, ce qui les fait fonctionner parfaitement bien.

Communication par satellite

Les microprocesseurs sont les parties les plus importantes de la communication, en particulier dans la communication téléphonique et par satellite. Ces appareils nous aident à communiquer avec des personnes très éloignées de nous.

Partie 5. Comment dessiner un tel schéma fonctionnel ?

Voici un guide complet pour créer un schéma fonctionnel à l'aide d'un modèle. Suivez ces étapes.

Étape 1 : Cliquez pour télécharger ce modèle et ouvrez le fichier.

Étape 2 : Supprimez les blocs et lignes indésirables du fichier modèle et ajustez les blocs selon vos besoins.

Étape 3 : Disposez les blocs et étiquetez-les selon votre modèle. Connectez les blocs avec les lignes correctes.

Le schéma fonctionnel est prêt et vous pourrez l'imprimer si nécessaire.

Conclusion

Les microprocesseurs évoluent jour après jour et ont une importance dans notre vie quotidienne également. Ils ont facilité la vie en effectuant des tâches difficiles plus facilement. Le schéma fonctionnel du microprocesseur a clarifié son fonctionnement et ses fonctionnalités. Ces schémas pourraient nous aider à comprendre un modèle et voir comment fonctionne un système.

Ces schémas pourraient être difficiles à réaliser, mais un modèle comportant tous les composants peut aider de meilleure façon. Donc, si vous voulez créer quelque chose comme ça, optez pour un modèle au lieu de choisir une méthode conventionnelle pour dessiner chaque composant du schéma. Cela rendra votre travail bien plus facile que vous ne le pensez.