Mikroprosessoreita

Mikroprosessoreita ovat elektronisia suorittimia, jotka suorittavat ohjelmallisesti määrättyjä tehtäviä. Ne sisältävät CPU-yksikön, ohjausyksikön sekä usein rekisterit, välimuistit ja yhteydet muistiin sekä I/O-laitteisiin. Mikroprosessori on yleensä integroitu piiriin, jota kutsutaan yksittäiseksi siruksi (single-chip) tai useammaksi kytketyksi siruksi, ja se muodostaa tietokoneen tai järjestelmän ytimen.

Arkkitehtuuri ja käskyjoukko

Mikroprosessoreilla on jokin käskyjoukko (ISA), jonka perusteella ne vastaanottavat ja suorittavat käskyjä. Yleisiä suunnitteluperinteitä ovat CISC- ja RISC-perinteet; nykyään monet prosessorit ovat lähestulkoon RISC-pohjaisia tai käyttävät sekamuotoja. Tärkeimpiä ominaisuuksia ovat putkitus (pipeline), suorituksen rinnastaminen (superscalar), välimuisti (cache) sekä useiden ytimien ja tukiyksiköiden käyttö suorituskyvyn parantamiseksi.

Historia ja kehitys

Ensimmäiset mikroprosessorit kehitettiin 1970-luvulla, esimerkiksi Intel 4004, 8080 ja 8086. Tämän jälkeen arkkitehtuurit laajenivat 8-, 16-, 32- ja 64-bittisiksi. Mobiilisovelluksissa ja kannettavissa laitteissa korostuivat energiatehokkaat ARM-pohjaiset prosessorit sekä myöhemmin x86-pohjaiset ratkaisut. Kehitys on tuonut moniydintekniikan, suuremmat välimuistit ja uusia ohjauksia sekä standardeja kuten RISC-V:n ja ARM:n laajentuessa käytännössä kaikkialle.

Käyttökohteet ja suhteet

Mikroprosessoreita käytetään sekä henkilökohtaisissa tietokoneissa ja palvelimissa että sulautetuissa järjestelmissä, kuten älypuhelimissa, kodin laitteissa ja teollisuuslaitteissa. Erona mikroprosessoriin on, että mikrokontrolleri yhdistää usein CPU:n, muistia ja laitteen ohjaukset samalle sirulle, kun taas mikroprosessorit toimivat usein isompien järjestelmien keskuspainikkeina suorittimina.