Mikroprosessori

Mikroprosessori tarkoittaa suoritinta, joka on integroitu yhdelle mikropiirille. Mikropiiri on puolijohdemateriaalia, esim. piitä, ja piirille voidaan integroida jopa miljoonia transistoreita. Mikroprosessori sisältää suorittimen lisäksi myös muistia (rekistereitä[1]) ja jotkut mikroprosessorit sisältävät nopeaa välimuistia.

Lukuesityksiin laskentaoperaatioissa eli aritmetiikkaan mikroprosessorit käyttävät kaksi- eli binäärijärjestelmää ja perustuvat Boolen algebraan.[2] Mikroprosessori sisältää aritmeettisen, loogisen ja kontrollipiirin suorittimen toiminnoille.[3]

Nimitystä mikrokontrolleri käytetään usein laskentateholtaan matalatasoisista mikroprosessoreista, joihin on integroitu monia liityntätoimintoja. Näitä termejä käytetään myös lähes rinnasteisina.lähde?

Mikrokontrolleri -nimitystä ei yleensä käytetä tietokoneen suorittimista, sillä ne eroavat merkittävästi toisistaan liitosnastojen määrällä, kellotaajuudella ja laskentateholla. Sen sijaan mikrokontrolleria käytetään pienten laitteiden, kuten robottien, tiedonsiirtolaitteiden yms. ”aivoina”.

Mikroprosessorin historiaaMuokkaa

Ennen mikroprosessoria käytössä oli diskreettiä transistori-transistori logiikkaa (TTL). Mikropiiri integroi useita transistoreja sekä muita komponentteja yhdeksi. Ennen varsinaista mikroprosessoria oli kehitysaskel, jossa vain suorittimen ALU-yksikkö oli yhdellä piirillä kuten useissa minitietokoneissa käytettiin.[4][2] Metalli-oksidi puolijohteisiin (MOS) perustuviin mikropiireihin perustuvan tietokoneen kehitti vuonna 1967 Autonetics, jonka yleiskäyttöinen D200-tietokone oli suunniteltu avioniikkaan ja navigaatioon.[5]

Mikroprosessorin aika oli tullut 1970-luvun alussa. Mikroprosessoria kehitti yhtä aikaa usea eri projekti. Kolme projektia sai mikroprosessorin valmiiksi lähes samaan aikaan: Intelin 4004, Texas Instrumentsin TMS 1000 ja Garrett AiResearchin Central Air Data Computer (MP944[6][7]).

Termi "mikroprosessori" on peräisin Viatron Computer Systemsin ilmoituksesta lokakuussa 1968, jossa sitä kuitenkin käytettiin kuvaamaan älykästä päätettä, jonka toiminta koostui useista mikropiireistä.[5] Pelkän ALU-yksikön sisältävän piirin kehitti Lee Boysel Fairchild Semiconductorilla vuonna 1968 ennen kuin hän lähti perustamaan Four-Phase Systemsin.[5]

Texas Instruments julkaisi 8-bittisen TMC 1795:n (alkujaan nimellä TMX 1795) kesäkuussa 1971 ja Intel julkaisi marraskuussa 1971 4-bittisen Intel 4004:n.[5] 8-bittinen Intel 8008 seurasi pian tämän jälkeen.[5]

Texas Instruments haki mikroprosessorin patenttia elokuussa 1971.[8] Gary Boonelle myönnettiin 4. syyskuuta 1973 Yhdysvaltain patentti nro 3.757.306 yhden piirin suorittimen mikroprosessoriarkkitehtuurista.[8] Ei ehkä koskaan tiedetä, minkä yrityksen laboratoriossa valmistettiin ensimmäinen toimiva mikroprosessori. Vuosina 1971 ja 1976 Intel ja Texas Instruments lisensoivat laajasti ristiin toistensa patentteja Intelin maksaessa Texas Instrumentsille mikroprosessorin patenttilisenssistä.

Mikrotietokoneiden vallankumouksen sanotaan alkaneen Intel 4004 suorittimen julkaisusta.[9]

Vuosina 1971–1974 transistorimäärä oli rajallinen ja suorittimet eivät olleet riittävän nopeita suurille tietomäärille.[10]

Vuosina 1975–1976 julkaistiin useita uusia mikroprosessoreita ja muun muassa bit-slice (BSP) prosessorit esiteltiin.[11] Bittisiivuja käsitteleviä prosessoreita pystyi kytkemään rinnakkain muodostamaan "suuremman" suorittimen.[12]

Vuosina 1977–1979 mikroprosessorit nähtiin jo merkittävänä tuotantona ja ohjelmistotyökalut kehittyivät.[13]

1980-luvulla kehittyi VLSI-tekniikan käyttö, jonka myötä 2000-luvulla voidaan sijoittaa miljardeja transistoreja piirille, joka on pinta-alaltaan yhtä suuri LSI-mikropiiri.[3]

Merkittäviä mikroprosessorejaMuokkaa

Merkittäviä varhaisia mikroprosessoreja 1970-luvulla:

Vuosi mikroprosessori
1971 Intel 4004; TMC 1795
1972 Fairchild PPS-25; Intel 8008; Rockwell PPS-4
1973 Burroughs Mini-D; National Semiconductor IMP-16; NEC µCOM
1974 General Instrument CP1600; Intel 4040, 8080; Mostek 5065; Motorola 6800; National IMP-4, IMP-8, ISP-8A/500, PACE; Texas Instruments TMS 1000; Toshiba TLCS-12
1975 Fairchild F8; Hewlett Packard BPC; Intersil 6100; MOS Technology 6502; RCA CDP 1801; Rockwell PPS-8; Signetics 2650
1976 RCA CDP 1802; Signetics 8x300; Texas Instruments TMS9900; Zilog Z80
1977 Intel 8085
1978 Intel 8086; Motorola 6801, 6809
1979 Intel 8088; Motorola 68000; Zilog Z8000

KehitysMuokkaa

Mikroprosessorien suorituskyvyn nostaminen kellotaajuutta nostamalla on vaikeutunut.[14]

Muita korvaavia kehityssuuntia ovat moniytimellisyys, monisäikeistys ja moniprosessointi.

Katso myösMuokkaa

LähteetMuokkaa

  1. Von Neumann Architecture computerscience.gcse.guru. Viitattu 10.7.2018.
  2. a b Christopher Saint & Judy Lynne Saint: Integrated circuit britannica.com. Viitattu 19.1.2020. (englanniksi)
  3. a b Microprocessor britannica.com. Viitattu 19.1.2020. (englanniksi)
  4. Inside the vintage 74181 ALU chip: how it works and why it's so strange righto.com. Viitattu 30.7.2017.
  5. a b c d e Ken Shirriff: The Surprising Story of the First Microprocessors spectrum.ieee.org. 30.8.2016. Viitattu 21.1.2020. (englanniksi)
  6. World's First Microprocessor firstmicroprocessor.com. Viitattu 30.8.2017.
  7. http://firstmicroprocessor.com/documents/ap1-26-97.pdf
  8. a b Computing systems cpu Google. Viitattu 30.7.2017.
  9. The Microcomputer Revolution for Historians jstor.org. Viitattu 25.7.2017.
  10. The Early Years 1971–1974 AntiqueTech. Viitattu 3.10.2017.
  11. The Explosion 1975–1976 AntiqueTech. Viitattu 3.10.2017.
  12. CPU of the Day: A 2-bit slice of the past: 3002 The Cpushack Museum. Viitattu 3.10.2017.
  13. Pre-IBM PC 1977–1979 AntiqueTech. Viitattu 3.10.2017.
  14. Why has CPU frequency ceased to grow? Intel. Viitattu 8.1.2017.
 
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta mikroprosessori.
Tämä tietotekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.