Mikroprotsessorid

Mikroprotsessor on keskprotsessoriüksus, mis on realiseeritud ühe või mitme integreeritud kiibi kaudu. See täidab käskude täitmise, sooritab arvutusi ja juhib arvutussüsteemi teisi komponente. Tänapäeval on suur osa mikroprotsessoritest osa süsteem-kiipidest (SoC), mis ühendab protsessori, vahemälu ning mõnikord mälu ja sisendi-väljundi liideseid ühte pakki.

Ajalugu: Esimesed kommertskõlblikud mikroprotsessorid ilmusid 1970. aastate alguses. Intel 4004 (1971) oli esimene 4-bitne mikroprotsessor. Järgnesid 8008, 8080 ja Zilog Z80. 1980ndatel laienes laialdaselt 16- ja 32-bit arhitektuur (8086/x86). 1990ndatel ja 2000ndatel tõusid esile mitmetuumalised ning 64-bitised protsessorid; areng keskendus jõudlusele ning energiasäästlikkusele ja heterogeensele arvutusele.

Arhitektuur: Mikroprotsessorid põhinevad käsu kogul ehk ISA-l. Need sisaldavad registreid, ALU-d ning juhtimise mooduleid ning tavaliselt vahemälu ja mäluhalduse mehhanisme. Tänapäeva protsessorid kasutavad pipeliningut ning mitmeid optimeerimismeetodeid; paljud neist on mitmetuumalised ja toetavad eelmainitud tehnoloogiaid ning SIMD-i laiendusi.

Liigid ja rakendused: Üldotstarbelised mikroprotsessorid on südamik suurtes süsteemides nagu arvutid ja serverid. SoC-id on levinud kaasaskantavates ja nutiseadmetes, ühendades protsessori, mälu ja periferiad ühte kiibi. Mikroprotsessorid erinevad mikrocontrolleridest, millel on piiratud ressursid ja mis sageli sisaldab kogu vajaliku süsteemi.

Kasutusalad hõlmavad lauaarvuteid, sülearvuteid, servereid, mobiilseadmeid, autotööstust ja tehisintellekti kiirendeid.

Tulevik ja suundumused: Järjepidev areng keskendub energiatõhususele, suuremale jõudlusele ja mitmetuumaliste süsteemide laiendamisele. Heterogeenne arvutus, chiplet-ehitus ning avatud standardid nagu RISC-V kujundavad uut tööstuslikku maastikku, samas kui ARM ja x86 jätkavad domineerimist.