Techniklexikon

Mikroprozessor

Bezeichnung für eine oder mehrere hoch integrierte Schaltungen (Chip), die die Zentraleinheit eines Mikrocomputers (Kleinstcomputer) (Computer) bilden, allein aber nicht funktionsfähig sind. M. werden für den jeweiligen Anwendungsfall programmiert. Einsatzgebiete sind u. a. der Maschinen- und Anlagenbau, die EDV(Computer), Konsumgüter (Steuerungen von Rundfunk- und Fernsehgeräten, Waschmaschinen, Kameras etc. ), die Autoelektronik (Einspritzsysteme, Antiblockiereinrichtung (ASB) sowie die Ferasprech- und Nachrichtentechnik. In der Elektronik: Abk. P oder MP. • CPU in Form einer IS. Der M. ist i. allg. ein hochintegrierter, durch seine Programmierbarkeit auch universeller Schaltkreis. Er bildet zusammen mit Halbleiterspeichern und IS für die Dateneingabe und -ausgäbe (EA-IS) den Mikrorechner. Er hat die Aufgabe, die Befehle abzuarbeiten, die das im Programmspeicher befindliche Programm vorschreibt. Der M. ist somit wesentlichster Bestandteil des Mikrorechners, allein jedoch nicht einsatzfähig. M. arbeiten im Normalfall mit einer festen Wortlänge (Wort) von 4, 8, 16 oder 32 bit (parallele Verarbeitung der angegebenen Bit). Mit Hilfe einer speziellen technischen Konzeption (Bit-Slice-Technik) kann man auch M. beliebiger Wortlänge realisieren. Hierbei wird der M. aus sog. Bit-Slice-Pro-zessoren (eigenständige IS) zusammengesetzt. M. werden in Bipolartechnik, in MOS-Technik, zunehmend auch in CMOS-Technik gefertigt. Die Integration einer CPU auf einem Chip gelang erstmalig 1971. Damit wurde eine neue Epoche des Einsatzes der elektronischen Datenverarbeitung begonnen (dezentraler, objektbezogener Einsatz von Mikrorechnern). Mit wachsender Beherrschung der Halbleitertechnologien wird die Herstellung von IS mit steigendem Integrationsgrad möglich. Bei den M. wirkt sich das so aus, daß zunehmend Funktionen mit auf dem Chip integriert werden, die sonst selbständige Systemschaltkreise des M. sind (EA-IS, ROM, DMA, CTC usw.). Es gibt inzwischen die verschiedensten Konfigurationen zwischen einem reinen M. und einem Einchip-Mikrocomputer, so daß es keine eindeutige Trennung der Begriffe mehr gibt. Elektronik, Halbleiterphysik, ein völlig frei programmierbarer hochintegrierter Schaltkreis. Mikroprozessoren werden beispielsweise als zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU) in Computern verwendet. Wesentliche Bestandteile eines Mikroprozessors sind das Steuerwerk, welches die Steuersignale zum Ablauf der Mikroprogramme liefert, sowie die Verarbeitungseinheit des Prozessors, der Datenpfad. Über den Datenbus werden die Programmbefehle geladen und ausgegeben. Mikroprozessoren werden gemäss der Breite des Datenbusses in unterschiedliche Klassen eingeteilt. Bei 8bit-Prozessoren besitzt der Datenbus 8 Leitungen und der Adressbus, auf dem die Speicheradressen dargestellt werden, 16 Leitungen. Diese dienen der Codierung der Speicheradressen, so dass der Adressraum in diesem Fall eine Grösse von 64 kByte aufweist. Bei 32bit-Prozessoren sind dies entsprechend 32 bzw. 64 Leitungen und ein Speicherbereich von 16 Mbyte. Die Grösse des Adressraums gibt den grössten Speicherbereich an, den ein gegebener Mikroprozessor verwalten kann. Noch grössere Speicherbereiche (etwa 64 Mbyte im Falle eine 32bit-Prozessors) werden durch spezielle Verfahren zugänglich gemacht, in denen Teile des Speichers in den verfügbaren Adressraum eingeblendet und bearbeitet werden. Danach werden sie wieder an ihre eigentliche Speicheradresse verschoben.