Prosessorien

Prosessorit ovat tietokoneiden ja muiden digitaaliympäristöjen keskusyksiköitä, jotka suorittavat ohjelmistojen ohjeita sekä koordinoivat laitteiston toimintaa. Ne hakevat, tulkitsevat ja toteuttavat käskyt ja hoitavat laskennan sekä muistinhallinnan. Nykyiset prosessorit ovat pienikokoisia siruja, joissa on yksi tai useita ytimiä, välimuistia ja ohjausyksikköjä.

Toiminnan perusta on arkkitehtuuri eli instruction set architecture (ISA). Käytännössä prosessori hakee käskyt muistista, dekoodaa ne ja suorittaa ne. Suorituskykyyn vaikuttavat kellotaajuus, ytimien määrä, välimuistit sekä mahdollisuus samanaikaiseen ohjeiden suorittamiseen (monisäikeisyys/SMT). Hyödyllisiä tekijöitä ovat putkitus, superskalarisuus ja out-of-order -suoritus.

Tyypiltään prosessorit jakautuvat esimerkiksi pöytäkone- ja kannettavien suorittimiin, palvelinprosessorisiin, sulautettuihin ja järjestelmäpiireihin (SoC). Tunnetuimpia ISA-arkkitehtuureja ovat x86/x64 sekä ARM; lisäksi käytössä on RISC-V:ä ja muita arkkitehtuureja. Monilla nykyprosessorit sisältävät myös integroidun grafiikkasuorittimen (iGPU) sekä liitäntöjä muistiin ja I/O:hon.

Historia: Ensimmäiset mikroprosessorit kehitettiin 1970-luvulla. Esimerkkejä ovat Intel 4004 ja myöhemmin 8086, jotka mahdollistivat tietokoneiden koon ja suorituskyvyn merkittäviä parannuksia. 1990-luvulta eteenpäin kehittyi moniytimisyys, välimuistit ja energianhallinta.

Tulevaisuuden trendit: valmistus pienempiin yksiköihin (nanometrit), energiatehokkuuden parantaminen sekä järjestelmäpiirien integraatio. SoC-tekniikka yhdistää CPU:n, GPU:n ja muut toiminnallisuudet yhteen siruun, mikä pienentää tilaa ja parantaa kokonaisuutta.