Какова ключевая отличительная черта микропроцессора?
Сердцем большинства современного вычислительного оборудования является микропроцессор. Микропроцессор дает компьютеру возможность вычислять, сортировать данные и выполнять логические сравнения. Ключевой отличительной чертой микропроцессора является его интегрированный характер — то, как он объединяет несколько различных схем в одном корпусе. Наличие основных компонентов в одном устройстве делает цифровое оборудование, включая мобильные телефоны, персональные компьютеры и веб-серверы, меньшими по размеру, менее дорогими и простыми в сборке.
Первые компьютеры
До 1971 года, когда инженеры Intel разработали первый микропроцессор, большинство электронных схем все еще состояло из отдельных частей:отдельных транзисторов, резисторов и конденсаторов. В компьютерах того времени использовались многие из тех же основных функциональных частей, которые используются сегодня:центральный процессор (ЦП), состоящий из арифметико-логического блока (АЛУ), регистров данных и адресов памяти, счетчика программ и других схем. Каждый строительный блок мог состоять из нескольких печатных плат, каждая из которых содержала десятки отдельных деталей. Печатные платы, подключенные к общему шасси, передавали электронные сигналы между собой.
Первые микропроцессоры
В начале 1970-х годов интегральные схемы были усовершенствованы до такой степени, что каждая из них содержала тысячи транзисторов, примерно столько, сколько необходимо для создания простого компьютера. Инженеры создали схемы, реализующие основные функции компьютера на одном кремниевом чипе. Вместо компьютера, занимавшего шкаф, они создали компьютер в одном устройстве, которое помещается на кончике пальца. Устранив тысячи паяных соединений между транзисторами в дискретных схемах, инженеры значительно повысили надежность компьютера. Как только они закончат дизайн чипа, фабрики смогут выпускать их миллионами, снижая затраты до 1000 раз.
Современный микропроцессор
В течение десятилетий после 1970-х годов технологии интегральных схем увеличили количество транзисторов на одном кристалле с тысяч до миллиардов. Хотя микропроцессоры сохраняют ту же базовую организацию, что и раньше, теперь они имеют такие функции, как несколько процессоров, высокоскоростная память и сложное управление питанием. Помимо того, что они имеют более сложные схемы, их вычислительная мощность более чем в 1000 раз превышает вычислительную мощность самых ранних устройств.
SoC и микроконтроллер
Два варианта микропроцессора, система на кристалле (SoC) и микроконтроллер, развивают концепцию интеграции, помещая больше функциональных частей на один и тот же чип. Одна 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.