Vergleich von Mikroprozessor und integriertem Schaltkreis: Was ist der Unterschied zwischen ihnen?
August 23 2023 
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Mikroprozessoren und integrierte Schaltkreise (ICs) sind beide wichtige Bestandteile der modernen Elektronik, obwohl sie unterschiedlichen Zwecken dienen und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. In diesem Blog wird der Unterschied zwischen einem Mikroprozessor und einem integrierten Schaltkreis erläutert. Wir werden auch die grundlegenden Konzepte von Mikroprozessoren und integrierten Schaltkreisen, ihre Architektur, ihre Funktionsweise usw. durchgehen.
Was ist ein Mikroprozessor?
Ein Mikroprozessor ist ein Computerprozessortyp, bei dem die Logik und Steuerung für die Datenverarbeitung auf einem einzigen integrierten Schaltkreis (IC) oder einigen wenigen ICs untergebracht sind. Die Hardware, die zur Ausführung der Operationen der zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) eines Computers erforderlich ist, ist im Mikroprozessor enthalten. Der IC kann Programmbefehle lesen, verstehen und ausführen sowie mathematische Operationen durchführen. Der Mikroprozessor ist ein multifunktionaler, taktgesteuerter, registerbasierter, digitaler integrierter Schaltkreis. Er empfängt binäre Daten als Eingabe, verarbeitet sie gemäß den in seinem Speicher gespeicherten Anweisungen und gibt die Ergebnisse (ebenfalls in binärer Form) aus. Kombinatorische und sequentielle digitale Logik sind beide in Mikroprozessoren vorhanden, die das binäre Zahlensystem verwenden, um Zahlen und Symbole darzustellen.
Mikroprozessorarchitektur
Das Design eines Mikroprozessors, einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), die auf einem einzelnen integrierten Schaltkreis (IC) untergebracht ist, wird als Mikroprozessorarchitektur bezeichnet. Die Leistung, der Stromverbrauch und der Preis eines Mikroprozessors werden alle von seiner Architektur beeinflusst. Die wichtigsten Elemente einer Mikroprozessorarchitektur sind:- Befehlssatz: Was der Mikroprozessor verstehen und ausführen kann, wird als Befehlssatz bezeichnet.
- Registerdatei: Eine Gruppe von Hochgeschwindigkeitsspeicherregistern, die als Registerdatei bezeichnet wird, dient zum Speichern von Daten und Befehlen.
- Arithmetisch-logische Einheit (ALU): ALU oder arithmetisch-logische Einheit: Die arithmetisch-logische Einheit oder ALU des Mikroprozessors übernimmt diese Aufgaben.
- Steuereinheit (CU): Die Steuereinheit (CU), eine Komponente des Mikroprozessors, verwaltet, wie Anweisungen ausgeführt werden.
- Speicher: Der Mikroprozessor speichert Daten und Anweisungen im Speicher.
Was ist ein integrierter Schaltkreis (IC)?
Ein integrierter Schaltkreis (IC), auch Chip, Mikrochip oder mikroelektronischer Schaltkreis genannt, ist ein Halbleiterwafer, auf dem Zehntausende oder Hundertmillionen winziger Transistoren, Dioden, Kondensatoren und Widerstände hergestellt werden. Ein IC kann als Mikrocontroller, Oszillator, Timer, Zähler, Logikgatter, Computerspeicher oder Prozessor fungieren. Alle modernen elektronischen Geräte werden mit einem IC als Grundkomponente konstruiert. Es handelt sich, wie der Name schon sagt, um ein integriertes System, das aus einer Anzahl kleiner, verbundener Komponenten besteht, die in einem dünnen Halbleitersubstrat, häufig Siliziumkristall, eingekapselt sind.
Architektur integrierter Schaltkreise
Die Hauptkomponenten einer IC-Architektur sind:- Logikgatter: Logikgatter sind die grundlegenden Komponenten digitaler Schaltkreise. Sie führen elementare logische Operationen wie UND, ODER und NICHT aus.
- Flipflops: Daten werden auf Flipflops gespeichert. Sie können zum Aufbau von Zählern, Registern und Speichern verwendet werden.
- Speicher: Speicher ist ein Datenspeichergerät. Es gibt sie sowohl in flüchtiger als auch in nichtflüchtiger Ausführung. Beim Abschalten der Stromversorgung gehen die Daten im flüchtigen Speicher verloren, die Daten im nichtflüchtigen Speicher bleiben jedoch erhalten.
- Analoge Schaltkreise: Analoge Signale werden mit analogen Schaltkreisen verarbeitet. Sie werden beispielsweise in Programmen zur Audio- und Videoverarbeitung eingesetzt.
- Digitale Schaltkreise: Digitale Signale werden mit digitalen Schaltkreisen verarbeitet. Sie werden in Programmen für Geräte wie Computer und Mobiltelefone eingesetzt.
Wie unterscheidet sich ein Mikroprozessor von einem integrierten Schaltkreis?
Der Hauptunterschied zwischen einem integrierten Schaltkreis (IC) und einem Mikroprozessor besteht darin, dass ein IC eine Sammlung elektronischer Teile ist, die zum Bau einer Reihe von Geräten verwendet werden können, während ein IC ein vollständiger Computerprozessor ist. Die arithmetisch-logische Einheit (ALU), die Steuereinheit und die Register sind alle in einem Mikroprozessor enthalten, der eine Art Computerprozessor ist. Mathematische Prozesse wie Addition und Subtraktion werden von der ALU gehandhabt. Die Aufgabe, Anweisungen aus dem Speicher abzurufen und in Maschinencode zu übersetzen, wird von der Steuereinheit ausgeführt. Daten und Anweisungen werden in den Registern gespeichert. Im Gegensatz dazu kann ein IC eine beliebige Anzahl elektronischer Teile haben; es ist jedoch nicht erforderlich, alle Teile zu haben, aus denen ein Mikroprozessor besteht. Beispielsweise kann ein IC eine kleine Anzahl oder Millionen von Transistoren haben. Die wichtigsten Unterschiede zwischen Mikroprozessoren und integrierten Schaltkreisen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:| Merkmal | Mikroprozessor | Integrierter Schaltkreis |
| Definition | Die zentrale Prozessoreinheit (CPU) befindet sich auf einem einzelnen integrierten Schaltkreis (IC) und ist das Gehirn eines Computers. | Ein Chip mit mehreren Transistoren, Dioden und Widerständen sowie anderen elektronischen Komponenten |
| Funktion | Führt die im Speicher des Computers gespeicherten Anweisungen aus | Kann zur Herstellung einer Reihe elektronischer Geräte verwendet werden, darunter Sensoren, Speicherchips und Mikroprozessoren. |
| Komplexität | Komplexer als ein IC | Weniger komplex als ein Mikroprozessor |
| Größe | Kleiner als ein IC | Größer als ein Mikroprozessor |
| Kosten | Teurer als ein IC | Weniger teuer als ein Mikroprozessor |
Wie funktioniert ein Mikroprozessor?
Ein Mikroprozessor funktioniert, indem er Anweisungen aus dem Speicher abruft, dekodiert und ausführt. Binärcode, der aus einer Folge von Nullen und Einsen besteht, wird zum Speichern der Anweisungen verwendet. Der Mikroprozessor ruft nacheinander Anweisungen aus dem Speicher ab. Die Anweisung wird dann nach der Dekodierung ausgeführt. Das Ausführen einer Anweisung kann das Durchführen einer mathematischen Operation, das Übertragen von Daten zwischen zwei Speicherorten oder das Verwalten anderer Computerkomponenten umfassen. Dieser Vorgang wird vom Mikroprozessor wiederholt, bis das Programm abgeschlossen ist.Wie funktioniert ein integrierter Schaltkreis?
Ein integrierter Schaltkreis funktioniert ähnlich wie ein Oszillator, ein Mikroprozessor, ein Verstärker, ein Zeitgeber und ein Computerspeicher. Ein integrierter Schaltkreis (IC) ist ein kompakter Wafer aus Silizium, der Tausende von Teilen enthält, darunter Widerstände, Transistoren, Kondensatoren usw. Dies sind winzige Teile, die verschiedene Berechnungen durchführen können, um Daten mithilfe analoger oder digitaler Technologien zu speichern. Die in digitalen integrierten Schaltkreisen verwendeten Logikgatter benötigen nur Nullen und Einsen als Werte. Ein digitaler integrierter Schaltkreis (IC) kann ein niedriges Signal an eine Komponente übertragen, die einen Nullwert erzeugt, während ein hohes Signal einen Eins-Wert erzeugt. Computer, Netzwerkgeräte und Unterhaltungselektronik verwenden häufig digitale integrierte Schaltkreise. Verschiedene integrierte Schaltkreise, wie lineare und analoge, haben feste Werte, was bedeutet, dass eine an einen linearen IC angeschlossene elektronische Komponente jede Art von Wert verwenden und einen anderen Wert ausgeben kann. Daher wird die lineare Funktion der Eingänge als Ausgangswert für den linearen IC verwendet. Normalerweise werden bei der HF- und Audioverstärkung lineare ICs verwendet.Video zum Thema „Funktionsweise integrierter Schaltkreise“
Beispiele für Mikroprozessoren
- Intel 8088: Der erste in Personalcomputern verwendete Mikroprozessor war der Intel 8088. Er hatte einen 8-Bit-Datenbus und wurde 1979 verfügbar gemacht.
- Intel 80386: Der Intel 80386 war der erste 32-Bit-Mikroprozessor und kam 1985 auf den Markt. Er wurde auf zahlreichen Workstations und PCs verwendet.
- AMD Ryzen 7 5800X: Hochleistungscomputer verwenden den AMD Ryzen 7 5800X, einen hochmodernen Mikroprozessor. Er kann mit bis zu 4,7 GHz arbeiten und verfügt über 8 Kerne und 16 Threads.
- Apple M1: Die Laptops MacBook Pro, MacBook Air und Mac mini von Apple sind alle mit der Apple M1-CPU ausgestattet. Es ist auf Leistung und Effizienz ausgelegt und verwendet die ARM-Architektur.
- Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1: Ein Android-Smartphone verwendet den Chipsatz Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1. Es wurde mit Blick auf Leistung und Energieeffizienz entwickelt und basiert auf der ARM-Architektur.
Beispiele für integrierte Schaltkreise
- Mikroprozessoren: Ein integrierter Schaltkreis (IC) mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) ist ein Mikroprozessor. Sie dienen als Gehirn elektronischer Geräte wie Computer.
- Speicherchips: Speicherchips sind integrierte Schaltkreise (ICs), die Daten speichern. Computer, Smartphones und andere elektronische Geräte verwenden sie alle.
- Logikgatter: Logikgatter sind integrierte Schaltkreise (ICs), die grundlegende logische Operationen wie UND, ODER und NICHT ausführen. Sie werden in zahlreichen elektrischen Geräten verwendet, darunter Computer, Router und Waschmaschinen.
- Verstärker: ICs, die die Leistung eines elektrischen Signals verstärken, werden als Verstärker bezeichnet. Sie werden in einer Vielzahl von elektrischen Geräten verwendet, darunter Lautsprecher, Verstärker und Radios.
- Sensoren: ICs, die physikalische Phänomene wie Temperatur, Licht und Druck überwachen, werden als Sensoren bezeichnet. Sie werden in einer Vielzahl von elektrischen Geräten verwendet, darunter Airbags, Kameras und Thermostate.
Fazit
Mikroprozessoren sind wesentliche Komponenten moderner elektronischer Geräte. Sie sind für die Ausführung einer Reihe von Aufgaben zuständig, von der Steuerung des Betriebs eines einfachen Geräts bis hin zur Verwaltung komplexer Softwareprogramme. Mikroprozessoren werden im Laufe ihrer Entwicklung immer leistungsfähiger und effektiver. Dadurch können sie in noch anspruchsvolleren Anwendungen wie maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz eingesetzt werden. What is a MicroprocessorMicroprocessor ArchitectureWhat is an Integrated Circuit (IC)Integrated Circuit ArchitectureHow is a microprocessor different from an integrated circuitVideo related to What is an Integrated Circuit (IC)How does a microprocessor workHow does an Integrated Circuit workVideo related to How Integrated Circuits WorkExamples of MicroprocessorExamples of Integrated CircuitConclusion
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