מהי תכונת ההבחנה העיקרית של מיקרו-מעבד?

לרוב ציוד המחשוב המודרני יש מיקרו-מעבד בליבו. המיקרו-מעבד נותן למחשב את היכולת לחשב, למיין נתונים ולבצע השוואות לוגיות. המאפיין המבחין העיקרי של מיקרו-מעבד הוא האופי המשולב שלו - האופן שבו הוא משלב מספר מעגלים שונים לחבילה אחת. הרכיבים החיוניים במכשיר אחד הופכים את הציוד הדיגיטלי - כולל טלפונים סלולריים, מחשבים אישיים ושרתי אינטרנט - לקטן יותר, זול יותר וקל יותר לבנות.

לפני 1971, השנה שבה פיתחו מהנדסי אינטל את המיקרו-מעבד הראשון, רוב המעגלים האלקטרוניים עדיין היו עשויים מחלקים נפרדים: טרנזיסטורים בודדים, נגדים וקבלים. המחשבים שנוצרו אז השתמשו ברבים מאותם חלקים פונקציונליים בסיסיים המשמשים כיום: יחידת עיבוד מרכזית (CPU) מורכב מיחידה אריתמטית ולוגית (ALU), אוגרי נתונים וכתובות זיכרון, מונה תוכניות ועוד מעגלים. כל אבן בניין יכולה להיות מורכבת ממספר לוחות מעגלים, שכל אחד מהם הכיל עשרות חלקים בודדים. המעגלים התחברו לשלדה משותפת שנשאה אותות אלקטרוניים הלוך ושוב ביניהם.

בתחילת שנות ה-70, מעגלים משולבים השתפרו עד לנקודה שבה לכל אחד היו אלפי טרנזיסטורים, בערך המספר הדרוש לייצור מחשב פשוט. מהנדסים יצרו מעגלים המיישמים את הפונקציות הבסיסיות של המחשב, כולם על שבב סיליקון יחיד. במקום מחשב שמילא ארון, יצרו מחשב במכשיר אחד שמתאים על קצה האצבע. על ידי ביטול אלפי החיבורים המולחמים בין הטרנזיסטורים במעגלים בדידים, המהנדסים שיפרו מאוד את אמינות המחשב. ברגע שהם סיימו את עיצוב השבב, מפעלים יכלו לחסל אותם במיליונים, ולהפחית עלויות בגורמים של עד 1,000.

בעשורים שלאחר שנות ה-70, טכניקות מעגלים משולבים הגדילו את מספר הטרנזיסטורים בשבב בודד מאלפים למיליארדים. למרות שמיקרו-מעבדים שומרים על אותו ארגון בסיסי כמו קודם, יש להם כעת תכונות כמו מעבדים מרובים, זיכרון מהיר וניהול צריכת חשמל מתוחכם. בנוסף למעגלים מורכבים יותר, יש להם הרבה יותר מפי 1,000 כוח העיבוד של המכשירים המוקדמים ביותר.

שתי וריאציות של המיקרו-מעבד, מערכת-על-שבב (SoC) והמיקרו-בקר, לוקחות את רעיון האינטגרציה הלאה על ידי הצבת חלקים פונקציונליים נוספים על אותו שבב. SoC בודד עשוי, למשל, להכיל מיקרו-מעבד, מעגלי אותות רדיו וזיכרון נתונים. רעיון קצת יותר ישן, המיקרו-בקר, כולל מיקרו-מעבד, זיכרון ומעגלים לתקשר עם מכשירים חיצוניים ולהניע אותם.