Tip | İşlemci ( içinde ) |
---|
Tarihli | 1971 |
---|
Bir mikroişlemci a, işlemci tüm bileşenleri yeterli tek olarak gruplanmasını minyatür edilmiş olan kutu . İşlevsel olarak işlemci, bilgisayarın talimatları yürüten ve program verilerini işleyen parçasıdır .
1970'lerin başına kadar, bir işlemcinin çalışması için gereken çeşitli elektronik bileşenler , birkaç entegre devre de dahil olmak üzere birçok bileşenin birbirine bağlanmasını gerektiren tek bir tümleşik devreye sığamadı. 1971 yılında Amerikan şirketi Intel , ilk kez bir işlemciyi oluşturan tüm bileşenleri tek bir entegre devre üzerine yerleştirmeyi başarmış ve böylece mikroişlemci ortaya çıkmıştır.
Bu minyatürleştirme şunları mümkün kıldı:
Bir mikroişlemcinin temel özellikleri şunlardır:
komut kümesi bu, mikroişlemcinin türüne ve üreticiye göre değişir: iki sayı ekleyin, eşit olup olmadıklarını belirlemek için iki sayıyı karşılaştırın, hangisinin en büyük olduğunu belirlemek için iki sayıyı karşılaştırın, iki sayıyı çarpın ... Bir işlemci onlarca, hatta yüzlerce yürütebilir veya binlerce farklı talimat. Mimarisinin karmaşıklığı Bu karmaşıklık, mikroişlemcide bulunan transistör sayısı ile ölçülür . Mikroişlemci ne kadar fazla transistör içeriyorsa, karmaşık işlemleri o kadar çok gerçekleştirebilecek ve / veya çok sayıda işleyebilecektir. İşlemcinin aynı anda işleyebileceği bit sayısı İlk mikroişlemciler bir seferde 4 bitten fazlasını işleyemedi . Bu nedenle, 32 veya 64 bit sayıları eklemek için birkaç talimat yürütmek zorunda kaldılar. 2007'de mikroişlemciler 64 bit sayıları işleyebilir. Veri yolu , bellek ve işlemci bitlerinin sayısı , büyük sayıları veya yüksek hassasiyetli sayıları (önemli ondalık basamak sayıları) hızlı bir şekilde işleme yeteneği üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Saat hızı Saatin rolü, mikroişlemcinin çalışmasının ritmini düzenlemektir. Frekans, saat döngüsü denen şeye karşılık gelir. İşlemci ve talimat tipine bağlı olarak bir talimat, bir veya daha fazla saat döngüsü alabilir. Tüm makine dili işlemlerinin basit olduğu ancak kablolu olduğu RISC işlemcileri , genellikle talimat başına bir döngü alır. Aksine, mikrokod içeren bir CISC işlemcisi veya bir makine dili talimatı, daha sonra bir dizi kablolu talimattır. Sonuç olarak, her durumda, eşit teknoloji ile, frekans ne kadar yüksek olursa, yürütülebilecek komut sayısı da o kadar yüksek olur.Örneğin, 400 MHz'de çalışan bir A işlemcisi , belirli talimatları 1 GHz'de çalışan başka bir B'den daha hızlı yürütebilir , bunların hepsi kendi mimarilerine bağlıdır.
Yukarıdaki özelliklerin kombinasyonu, "saniyede milyonlarca talimat" (MIPS) olarak ifade edilen mikroişlemcinin gücünü belirler. 1970'lerde mikroişlemciler saniyede bir milyondan az talimat gerçekleştiriyordu, ancak 2007'de işlemciler saniyede 10 milyardan fazla talimat gerçekleştirebiliyordu .
In 1969 , mikroişlemci bir mühendis ve bir fizikçi tarafından icat edilmiştir Intel , Marcian Hoff (lakaplı Ted Hoff) ve Federico Faggin araştırma İtalya'da gerçekleştirilen ile katılmadığını sadece vardı. Federico Faggin , İtalyan mühendis içinde Fairchild-SGS 1968 yılında ise Agrate Brianza , ardından Palo Alto ile Thomas Klein , kendini hizalanmış ızgaraları ile ilk ticari entegre devrenin tasarımcısı, Fairchild 3708, daha sonra proje yöneticisine Silikon Kapısı Teknolojisi ( SGT), MOS (yarı iletken / metal / oksit yapı) entegre devrelerini kendinden hizalı kapılarla imal etmek için ilk pratik yöntem, bir MOS transistörünün geleneksel alüminyum kapısını bir silikon kapıyla değiştiren, aynı transistöre iki kat daha fazla transistör entegre etmek yüzey. Federico Faggin , Intel tarafından işe alındıNisan 1970, proje yöneticisi, tasarım metodolojisinin yaratıcısı ve baş tasarımcı olmak. Sadece birkaç ay içinde, başlangıçta metin modunda grafik denetleyicileri üretmek için kullanılan Intel 4004'ün dört yongasından Marcian Hoff ile , Japon Busicom'dan satın alınan bir lisansla genel amaçlı bir işlemci tasarladı .
Marcian Hoff , mikroişlemcinin mimarisini formüle etti (bir blok mimarisi ve bir komut seti). Piyasadaki ilk mikroişlemci,15 Kasım 1971, 4 bit Intel 4004 , ardından başlangıçta metin modu grafik denetleyicileri üretmek için kullanılan 8 bit Intel 8008'dir . Tasarımı talep eden müşteri tarafından çok yavaş bulunarak genel amaçlı bir işlemci haline geldi.
Bu işlemciler Intel 8080 , Zilog Z80 ve gelecekteki Intel x86 ailesinin öncüleridir . Federico Faggin ilk dayalı çip ve mantık, için yeni bir tasarım metodolojisinin yazarı silikon geçit teknolojisi kendisi tarafından geliştirilen 1968 de Fairchild . Aynı zamanda ilk mikroişlemcinin tasarımına, 1971'de piyasaya sürülmesine kadar öncülük etti .
Hemen hemen aynı anda Amerikan şirketi, Motorola , yönetimi altında benzer işleri ve yenilikleri yürütülen Chuck PEDDLE dan, General Electric diye bir elektronik yazarkasa tasarlanmış olan, ama kim onun bilgisayar aktivitesini vazgeçmeye 1970 yılında karar verdi. Motorola 6800 8-bit mikroişlemcinin geliştirilmesine katıldı , daha sonra 300 ABD Dolarına satıldı ve SMT şirketinden Goupil 1 ve 2 profesyonel bilgisayarlar için kullanılacak .
Gelen 1970'lerin , kavramları datagramları ve çıktı uzaktan hesaplamanın dağıtılmış olan Arpanet'in , Kiklad şebekesi ve Sistem Mimarisi Dağıtık içinde, 1978 oldu “OSI-DSA” modeli . Mikroişlemci, bu dağıtılmış bilgi işlemin temel taşı olarak çok hızlı bir şekilde karşılanır , çünkü daha büyük serilerde üretilen IBM tekeli ile karşılaştırıldığında daha az pahalı ve daha az hantal makinelerle hesaplamanın merkezden uzaklaştırılmasını mümkün kılar .
Gelen 1990 , Gilbert Hyatt bir göre mikro-işlemci soybağını talep edilen patent içeri bulunduklarını 1970 . Hyatt'ın patent beklentisinin tanınması, Hyatt'ın dünya çapında üretilen tüm mikroişlemciler üzerinde telif hakkı talep etmesine izin verecekti , ancak Hyatt'ın patenti, patent başvurusunda açıklanan mikroişlemcinin sahip olmadığı gerçeği nedeniyle 1995 yılında ABD patent ofisi tarafından geçersiz kılındı. üretilmiş ve dahası patent başvurusu sırasında mevcut teknoloji ile yapılmış olamaz.
Aşağıdaki tabloda Intel tarafından üretilen mikroişlemcilerin ana özellikleri açıklanmakta ve bunların transistör sayısı, devre minyatürleştirme ve güç artışı açısından evrimi gösterilmektedir. Unutulmamalıdır ki, bu tablo Intel ürünlerinin evrimini açıklıyorsa, rakip ürünlerin evrimi de aşağı yukarı aynı yolu izledi ya da geride bıraktı.
Bir bilgisayar programı, özünde, bir işlemci tarafından yürütülen bir talimat akışıdır. Her talimat , bir veya daha fazla saat döngüsü gerektirir , talimat, gerekli döngü sayısı kadar adımda yürütülür. Sıralı mikroişlemciler, mevcut talimatı tamamladıklarında bir sonraki talimatı yürütürler. Talimat paralelliği durumunda, mikroişlemci, bu farklı talimatların aynı anda tek bir dahili kaynağı harekete geçirmemesi koşuluyla, aynı saat döngüsünde birkaç talimatı işleyebilir. Başka bir deyişle, işlemci birbirini takip eden ve birbirine bağımlı olmayan talimatları farklı tamamlanma aşamalarında yürütür. Bu yaklaşan yürütme kuyruğuna ardışık düzen denir . Bu mekanizma ilk olarak 1960'larda IBM tarafından uygulandı . Daha gelişmiş işlemciler, aynı anda, ardışık düzene sahip oldukları kadar çok talimat yürütür, bu, paralel olarak yürütülecek tüm talimatların birbirine bağlı olmaması koşuluyla, yani her birinin yürütülmesinin sonucunun aynı olmaması koşuluyla. diğerlerinden birinin yürütme koşullarını değiştirmek. Bu tür işlemcilere süperskalar işlemciler denir . Bu tip işlemciyle donatılan ilk bilgisayar 1965'te Seymour Cray CDC 6600 idi. Pentium , PC uyumlu süperskalar işlemcilerin ilkiydi .
İşlemci tasarımcıları aynı anda birden fazla bağımsız talimatı yürütmeye çalışmakla kalmaz, tüm talimatların yürütme süresini optimize etmeye çalışırlar. Örneğin işlemci, tüm boru hatlarının bağımsız talimatlar içermesi için talimatları sıralayabilir. Bu mekanizmaya sıra dışı yürütme denir . Bu tip işlemci, 1980'lerde ve 1990'larda tüketici makineleri için gerekliydi.Bu tip boru hattının kanonik örneği, beş adımda bir RISC (indirgenmiş komut setli bilgisayar) işlemcisidir . Intel Pentium 4 35 boru hattı aşaması vardır. Bu tür bir işlemci için optimize edilmiş bir derleyici, daha hızlı çalışacak kod sağlar.
Yeni talimatları beklemekle ve özellikle her iş parçacığı değişikliği arasındaki bağlamı yeniden yüklemek için gereken zamanı boşa harcamaktan kaçınmak için kurucular, iş parçacıklarının ardışık düzenleri, önbellekleri ve kayıtları paylaşabilmesi için işlemcilerine optimizasyon süreçleri eklediler. Simultaneous Multi Threading adı altında gruplanan bu işlemler 1950'lerde geliştirilmiştir.Diğer yandan performans artışı elde etmek için derleyicilerin bu işlemleri dikkate alması gerekir, bu nedenle bu işlemler için programları yeniden derlemek gerekir. işlemci türleri. Intel, 2000'lerin başında iki şeritli SMT teknolojisi uygulayan işlemciler üretmeye başladı . Bu işlemciler, Pentium 4s , aynı işlem hatlarını, önbellekleri ve kayıtları paylaşan iki iş parçacığını aynı anda çalıştırabilir . Intel bu iki yönlü SMT teknolojisini adlandırdı : Hyperthreading . Süper parçacığı (in) , olduğu esnada, bir SMT teknolojisi birden çok iş parçacığı da aynı kaynakları paylaşmak, ancak bu konu sadece aynı anda değil, diğer ve ardından yayınlamak.
Uzun bir süredir, birkaç işlemcinin aynı bileşen içinde bir arada bulunması fikri, örneğin System on Chip . Bu, örneğin işlemciye bir aritmetik yardımcı işlemci , bir DSP , hatta bir bellek önbelleği, hatta muhtemelen bir anakartta bulunan tüm bileşenlerin eklenmesinden oluşuyordu . İki veya dört kullanarak İşlemciler çekirdek nedenle böyle ortaya çıkmıştır olarak IBM'in POWER4 Onlar teknolojileri yukarıda bahsedilen var 2001 yılında yayınladı. Bu tür işlemcilere sahip bilgisayarlar, eşdeğer sayıda işlemci satın almaktan daha ucuza mal olur. Bununla birlikte, performans doğrudan karşılaştırılabilir değildir, tedavi edilen soruna bağlıdır. Intel'in Threading Building Blocks gibi bu teknolojilerden tam olarak yararlanmak için özel API'ler geliştirilmiştir .
Tarihli | Soyadı | transistör sayısı |
Aşındırma inceliği (nm) |
Çekirdek sayısı | Saat frekansı | veri genişliği |
MIPS |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1971 | Intel 4004 | 2.300 | 10.000 | 1 | 740 kHz | 4 bit / 4 bit veri yolu | 0.06 |
1974 | Intel 8080 | 6000 | 6000 | 1 | 2 MHz | 8 bit / 8 bit veri yolu | 0.64 |
1979 | Intel 8088 | 29.000 | 3000 | 1 | 5 MHz | 16 bit / 8 bit veri yolu | 0.33 |
1982 | Intel 80286 | 134.000 | 1500 | 1 | 6 ila 16 MHz ( AMD'de 20 MHz ) | 16 bit / 16 bit veri yolu | 1 |
1985 | Intel 80386 | 275.000 | 1500 | 1 | 16 ila 40 MHz | 32 bit / 32 bit veri yolu | 5 |
1989 | Intel 80486 | 1.200.000 (800nm) | 1000 ila 800 | 1 | 16 ila 100 MHz | 32 bit / 32 bit veri yolu | 20 |
1993 | Pentium ( Intel P5 ) | 300.000 | 800 ila 250 | 1 | 60 ila 233 MHz | 32 bit / 64 bit veri yolu | 100 |
1997 | Pentium II | 7.500.000 | 350 ila 250 | 1 | 233 ila 450 MHz | 32 bit / 64 bit veri yolu | 300 |
1999 | Pentium III | 9.500.000 | 250 ila 130 | 1 | 450 - 1400 MHz | 32 bit / 64 bit veri yolu | 510 |
2000 | Pentium 4 | 42.000.000 | 180 ila 65 | 1 | 1,3 ila 3,8 GHz | 32 bit / 64 bit veri yolu | 1.700 |
2004 | Pentium 4 D (Prescott) | 125.000.000 | 90 ila 65 | 1 | 2,66 - 3,6 GHz | 32 bit / 64 bit veri yolu | 9.000 |
2006 | Core 2 Duo (Conroe) | 291.000.000 | 65 | 2 | 2,4 GHz (E6600) | 64 bit / 64 bit veri yolu | 22.000 |
2007 | Çekirdek 2 Dörtlü (Kentsfield) | 2 * 291,000,000 | 65 | 4 | 3 GHz (Q6850) | 64 bit / 64 bit veri yolu | 2 * 22.000 (?) |
2008 | Core 2 Duo (Wolfdale) | 410.000.000 | 45 | 2 | 3.33 GHz (E860) | 64 bit / 64 bit veri yolu | ~ 24.200 |
2008 | Çekirdek 2 Dörtlü (Yorkfield) | 2 * 410.000.000 | 45 | 4 | 3,2 GHz (QX9770) | 64 bit / 64 bit veri yolu | ~ 2 * 24.200 |
2008 | Intel Core i7 (Bloomfield) | 731.000.000 | 45 | 4 | 3.33 GHz (Çekirdek i7 975X) | 64 bit / 64 bit veri yolu | ? |
2009 | Intel Core i5 / i7 (Lynnfield) | 774.000.000 | 45 | 4 | 3.06 GHz (I7 880) | 64 bit / 64 bit veri yolu | 76.383 |
2010 | Intel Core i7 (Körfez) | 1.170.000.000 | 32 | 6 | 3.47 GHz (Çekirdek i7 990X) | 64 bit / 64 bit veri yolu | 147.600 |
2011 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Kumlu Köprü) | 1.160.000.000 | 32 | 4 | 3.5 GHz (Çekirdek i7 2700K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2011 | Intel Core i7 / Xeon (Sandy Bridge-E) | 2.270.000.000 | 32 | 4 ila 6 | 3.5 GHz (Çekirdek i7 3970X) | 64 bit / 64 bit veri yolu | 1 yada 2 |
2012 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Ivy Bridge) | 1.400.000.000.000 | 22 | 4 ila 6 | 3.5 GHz (Çekirdek i7 3770K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2013 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Haswell) | 1.400.000.000.000 | 22 | 4 ila 6 | 3,8 GHz (Çekirdek i7 4770K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2014 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Broadwell) | 1.400.000.000.000 | 14 | 4 ila 10 | 3,8 GHz (Çekirdek i7 5775R) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2015 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Skylake) | 1.750.000.000 | 14 | 4 ila 8 | 4 GHz (Çekirdek i7 6700K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2016 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Kabylake) | ? | 14 | 4 | 4,2 GHz (Çekirdek i7 7700K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2017 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Kahve Gölü) | ? | 14 | 6-8 | 5.0 GHz (Çekirdek i7 8086K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2019 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Buz Gölü) | ? | 10 | 4 | 4.1 GHz (Çekirdek i7-1068NG7) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2019 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Kaplan Gölü) | ? | 10 | 4 | 5.0 GHz (Çekirdek i7-11375H) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2020 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Comet Gölü) | ? | 14 | 8 | 5,3 GHz (Çekirdek i9-10900K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2021 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Roket Gölü) | ? | 14 | 8 | 5,3 GHz (Çekirdek i9-11900K) | 64 bit / 64 bit veri yolu | |
2021 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Kızılağaç Gölü) | ? | 10 | ? | 64 bit / 64 bit veri yolu |
Mikroişlemciler, yürüttükleri talimat setine bağlı olarak genellikle ailelere ayrılır . Bu komut seti genellikle tüm aile için ortak bir temel içerirken, bir ailedeki daha yeni mikroişlemciler yeni talimatlar sunabilir. Geriye dönük uyumluluk bir ailede her zaman güvence altında değildir. Örneğin , bir Intel 80386 işlemci için yazılmış ve bellek korumasına izin veren x86 uyumlu olarak adlandırılan bir program , eski işlemcilerde çalışmayabilir, ancak tüm yeni işlemcilerde (örneğin bir Intel Core Duo veya bir Athlon d 'AMD) çalışır.
Düzinelerce mikroişlemci ailesi vardır. En çok kullanılanlar arasında şunları sayabiliriz:
Halk tarafından en iyi bilinen aile , 1970'lerin sonlarında ortaya çıkan ve esas olarak Intel ( Pentium üreticisi ), AMD ( Athlon üreticisi ), VIA ve Transmeta şirketleri tarafından geliştirilen x86 ailesidir . İlk iki şirket, 2006'dan beri kişisel bilgisayarlar uyumlu PC ve Macintosh için mikroişlemcilerin çoğunu üreterek pazara hakimdir .
MOS Technology 6502 üretmek için kullanıldı Apple II , Commodore PET kimin soyundan için kullanıldı ve Commodore 64 ve Atari 2600 konsolları . MOS Teknolojisi 6502, eski Motorola mühendisleri tarafından tasarlandı ve Motorola 6800'den çok ilham aldı .
Zilog Z80 mikroişlemci , 1980'lerde TRS-80 , Sinclair ZX80 , ZX81 , ZX Spectrum , MSX standardı , Amstrad CPC'ler ve daha sonra gömülü sistemler gibi ilk 8 bitlik kişisel mikro bilgisayarların tasarımında yaygın olarak kullanıldı .
Aile Motorola 68000 için (aynı zamanda m68k denir) Motorola ilk animasyon Macintosh , Mega Drive , Atari ST ve Commodore Amiga . Türevleri ( Dragonball , ColdFire ) hala gömülü sistemlerde kullanılmaktadır.
PowerPC mikroişlemciler arasında IBM ve Motorola kadar donanımlı 2006 mikro Macintosh (tarafından imal Apple ). Bu mikroişlemciler, IBM'in P serisi sunucularında ve çeşitli yerleşik sistemlerde de kullanılmaktadır . Oyun konsolları alanında , PowerPC'den türetilen mikroişlemciler Wii ( Broadway ), GameCube ( Gekko ), Xbox 360 (Xenon adı verilen üç çekirdekli bir türev) ile donatılmıştır. PlayStation 3 ile donatılmıştır Celi mikro POWER4, PowerPC benzer bir mimari türetilen.
İşlemcileri MIPS mimarisi animasyonlu iş istasyonları gelen Silicon Graphics , oyun gibi konsolları PSone , Nintendo 64 ve gömülü sistemler, hem de yönlendiriciler , Cisco . 1991 yılında MIPS R4000 ile 64 bit mimari sunan ilk ailedir. Çinli kurucu Loongson'un işlemcileri, süper bilgisayarlarda ve düşük tüketimli bilgisayarlarda kullanılan MIPS teknolojilerine dayalı yeni nesildir.
ARM ailesi günümüzde çoğunlukla birçok PDA ve akıllı telefon dahil olmak üzere gömülü sistemlerde kullanılmaktadır . Daha önce Acorn tarafından Archimedes ve RiscPC için kullanılıyordu .
Mikroişlemciler edilir saat hızına bir tarafından saat sinyalinin (bir düzenli salınımlı sinyal devreleri arasındaki transfer bir ritim empoze). 1980'lerin ortalarında , bu sinyalin frekansı 4 ila 8 MHz arasındaydı . 2000'li yıllarda bu frekans 3 GHz'e ulaştı . Bu frekans ne kadar yüksek olursa, mikroişlemci programların temel talimatlarını o kadar yüksek hızda çalıştırabilir, ancak veri yollarının kalitesine o kadar dikkat edilmeli ve uzunlukları frekansa göre ayarlanmalıdır.
Frekansı artırmanın dezavantajları vardır:
Hızaşırtma her saniye daha komutlar olabilir üreticinin tavsiyelerine mikroişlemci için daha yüksek frekanslı saat sinyalinin uygulamaktır. Bu genellikle, aşırı ısınma durumunda arıza ve hatta yıkım riskiyle daha fazla güç kaynağı gerektirir.
Mevcut mikroişlemciler, saat döngüsü başına birden fazla talimat yürütmek üzere optimize edilmiştir, paralelleştirilmiş yürütme birimlerine sahip mikroişlemcilerdir. Ayrıca, istatistikler yardımıyla aşağıdaki talimatları “öngören” prosedürler sağlanır.
Mikroişlemcilerin gücü yarışında iki optimizasyon yöntemi rekabet eder:
Ancak elektronik çiplerin boyutunun küçülmesi ve saat frekanslarının hızlanmasıyla birlikte RISC ve CISC arasındaki fark neredeyse tamamen ortadan kalktı. Kesin aileleri var yerlerde, bugün bir iç mikroişlemciler görebilirsiniz RISC yapısı kullanımı ile uyumlu kalırken güç sağlayan CISC tipi (Intel x86 ailesi 'başlangıçta çok tipik bir örgüt arasında bir geçiş geçirmiş böylece sahiptir CISC Yapı Halihazırda çok hızlı bir RISC çekirdeği kullanıyor , bu, kısmen, üç seviyeye kadar oluşan artan büyük önbellekler sayesinde uygulanan, anında kod yeniden düzenleme sistemine dayalı .
Bir mikroişlemcinin merkezi birimi esas olarak şunları içerir:
Bazı kayıtların çok özel bir rolü vardır:
Yalnızca Program Sayacı gereklidir, durum kaydı olmayan veya yığın işaretçisi olmayan (nadir) işlemciler vardır (örneğin NS320xx (en) ).
Kontrol ünitesi ayrıca parçalanabilir:
Başlangıç olarak, mikroişlemci program sayacı sayesinde bellekte bulunan bir talimatı yükleyecektir . İkincisi geçerken artırılır, böylece işlemci bir sonraki komutu bir sonraki döngüde işler. Ardından talimatın kodu çözülür ve gerekirse mikroişlemci ek veri için hafızayı arar. Bazı durumlarda, talimatlar yalnızca verileri belirli bir kayıt defterine yüklemek veya bir kayıttan belleğe veri yazmak için kullanılır. Bu durumda, işlemci verileri yükler veya yazar ve ardından bir sonraki talimata geçer. İşlemcinin bir hesaplama işlemi yapması gerektiğinde, işlemci ALU'yu çağırır. Birçok mimaride bu, bir akümülatör kaydı ile çalışır . Bu, daha sonra yeniden kullanılabilen önceki işlemin sonucunu kaydeder. Bir atlama ( goto, jump ) durumunda, doğrudan değiştirilen program sayacıdır. Bir durumunda koşullu atlama ( eğer ), bir Boole durum geçerli (atlama önce işlemci denetler olduğunu doğrudur ). Bazı atlamalarda ( atlama ) işlemci akümülatöre bir değer ekler. Bu, programın bellekte herhangi bir yerde yürütülmesine izin verir. Bu nedenle talimatlar birkaç kategoriye ayrılmıştır:
Döngünün sonunda işlemci, verilerini bellekte veya belirli kayıtlarda saklamayı bitirir. Taşıma durumunda, özel bir kayıt, taşımanın değerini alır ve bu, mimarinin izin verdiğinden daha fazla bit ile çalışması için tekrar birleştirilmesine izin verir. Sıfıra bölme gibi bir hata durumunda, işlemci bir durum kaydını değiştirir ve bir kesmeyi tetikleyebilir. Bu adımların tümü, çoklu saat döngülerinde yapılabilir. Bir optimizasyon, bunların zincirde (boru hattının prensibi) veya paralel olarak (süperskalar mimari) yürütülmesinden oluşur. Şu anda, mikroişlemci sıklığının artmasıyla ilgili zorluklarla karşı karşıya kalan üreticiler, işlemcilerinin hızını artırmak için Döngü Başına Yönerge (IPC) sayısını artırmaya çalışıyorlar. Bu, bir talimatı diğerinden bağımsız olarak yürütebilen (kayıtları ortak tutan bir süperskalar mimarinin aksine) birkaç birim veya çekirdekten oluşan çok çekirdekli işlemcilerin ortaya çıkmasına neden olmuştur . Daha sonra paralel olarak hesaplamadan bahsederiz. Ancak bu, uygun programlar gerektirir ve bu işlemcilerin performansı, yürüttükleri programların programlanmasının kalitesine giderek daha fazla bağlıdır.
Bir mikroişlemcinin üretimi temelde herhangi bir entegre devreninkiyle aynıdır . Bu nedenle karmaşık bir süreç izler. Ancak çoğu mikroişlemcinin muazzam boyutu ve karmaşıklığı, işlemin maliyetini daha da artırma eğilimindedir. Moore Yasası mikroişlemci çift silikon cips iki yılda üzerindeki transistor sayısının da o üretim maliyetleri entegrasyon derecesi ile birlikte iki katına gösterdiğini ifade.
Günümüzde mikroişlemcilerin üretimi, üretim birimlerinin kapasitesini artırmak için iki faktörden biri olarak kabul edilmektedir (büyük kapasiteli belleklerin üretimiyle ilgili kısıtlamalarla). İnceliği endüstriyel gravür 45 ulaşmıştır nm ayrıca gravür inceliğinin azaltarak 2006 yılında, kurucuları kurallarına karşı gelmek kuantum mekaniği .
Giderek daha ince oyma tekniklerinin kullanılmasına rağmen, mikroişlemcilerin ısınması, belirli bir mimaride voltajlarının karesiyle yaklaşık olarak orantılı kalır. İle gerilim, frekans, ve bir ayarlama katsayısı, biz hesaplayabilirsiniz dağılan gücü :
Bu sorun, ısı dağılımı ve bu nedenle genellikle fanlar , gürültü kirliliği kaynakları olan bir başka sorunla bağlantılıdır . Sıvı soğutma kullanılabilir. Termal macun kullanımı , işlemciden soğutucuya daha iyi ısı iletimi sağlar. Isıtma, masaüstü tipi uygulamalar için büyük bir sorun oluşturmazken, tüm taşınabilir uygulamalar için geçerlidir. Sabit bir bilgisayara güç sağlamak ve soğutmak teknik olarak kolaydır. Taşınabilir uygulamalar için bunlar iki zor konu. Cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, dijital kameralar, PDA'lar ve MP3 oynatıcılar, taşınabilir cihazın daha iyi özerkliğe sahip olması için saklanması gereken pillere sahiptir.