В чем заключается основная отличительная черта микропроцессора?

В основе большинства современного компьютерного оборудования лежит микропроцессор. Микропроцессор дает компьютеру возможность вычислять, сортировать данные и выполнять логические сравнения. Ключевой отличительной чертой микропроцессора является его интегрированная природа - способ объединения нескольких различных схем в один корпус. Наличие основных компонентов в одном устройстве делает цифровое оборудование - включая мобильные телефоны, персональные компьютеры и веб-серверы - меньше, дешевле и проще в сборке.

До 1971 года, когда инженеры Intel разработали первый микропроцессор, большинство электронных схем все еще состояло из дискретных частей: отдельных транзисторов, резисторов и конденсаторов. В компьютерах, изготовленных тогда, использовались многие из тех же основных функциональных частей, которые используются сегодня: центральный процессор (ЦП). состоящий из арифметико-логического блока (АЛУ), регистров адресов данных и памяти, программного счетчика и др. схемы. Каждый строительный блок мог состоять из нескольких печатных плат, каждая из которых содержала десятки отдельных частей. Платы подключены к общему шасси, по которому передаются электронные сигналы туда и обратно.

В начале 1970-х годов интегральные схемы были усовершенствованы до такой степени, что в каждой из них были тысячи транзисторов, примерно столько, сколько нужно для создания простого компьютера. Инженеры создали схемы, реализующие основные функции компьютера, на одном кремниевом кристалле. Вместо компьютера, заполнявшего шкаф, они создали компьютер в одном устройстве, которое умещается на кончике вашего пальца. Устранив тысячи паяных соединений между транзисторами в дискретных схемах, инженеры значительно повысили надежность компьютера. Как только они доработают дизайн чипа, фабрики смогут уничтожить его миллионами, сократив затраты до 1000 раз.

За десятилетия после 1970-х годов технология интегральных схем увеличила количество транзисторов на одном кристалле с тысяч до миллиардов. Хотя микропроцессоры сохраняют ту же базовую структуру, что и раньше, теперь у них есть такие функции, как несколько процессоров, высокоскоростная память и сложное управление питанием. Помимо более сложных схем, они имеют более чем в 1000 раз большую вычислительную мощность, чем самые ранние устройства.

Два варианта микропроцессора, система на кристалле (SoC) и микроконтроллер, развивают концепцию интеграции, помещая больше функциональных частей на один и тот же чип. Один SoC может, например, содержать микропроцессор, схему радиосигнала и память данных. Несколько более старая идея, микроконтроллер, имеет микропроцессор, память и схему для связи с внешними устройствами и управления ими.