Mikroprosessori

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Mikroprosessori tarkoittaa suoritinta, joka on integroitu yhdelle mikropiirille. Mikropiiri on puolijohdemateriaalia, esim. piitä, ja piirille voidaan integroida jopa miljoonia transistoreita. Piirille integroitujen transistorien määrä on kasvanut nopeasti. Mikroprosessori sisältää suorittimen lisäksi usein myös muistia (datamuistia ja/tai ohjelmamuistia) ja jotkut mikroprosessorit sisältävät nopeaa välimuistia.

Lukuesityksiin laskentaoperaatioissa mikroprosessorit käyttävät kaksi- eli binäärijärjestelmää.

Nimitystä mikrokontrolleri käytetään usein laskentateholtaan matalatasoisista mikroprosessoreista, joihin on integroitu monia liityntätoimintoja, mutta näitä termejä käytetään myös lähes rinnasteisina.

Mikroprosessori, 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”.

Jotta mikrokontrolleri voi suorittaa haluttuja toiminteita, se tarvitsee ohjelman, joka kirjoitetaan yleensä PC:n ohjelmointiohjelmalla, ja sitten siirretään kontrolleriin. Irrallisen kontrollerin ohjelmointiin tarvitaan ohjelmointilaite, mutta toisaalta jos kontrolleri on jo valmiilla alustalla, jossa on liitäntä PC:n sarja- rinnakkais- tai USB -portille, niin ohjelmat voidaan siirtää kontrolleriin tämän portin kautta.

Mikroprosessorin historiaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.[1]

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[2][3]).

Intel julkaisi 15. marraskuuta 1971 maailman ensimmäisen yhden piirin suorittimen ja ensimmäisen kaupallisen mikroprosessorin, Federico Fagginin kehittämän 4-bittisen Intel 4004:n.

Texas Instruments haki mikroprosessorin patenttia. Gary Boonelle myönnettiin 4. syyskuuta 1973 Yhdysvaltain patentti nro 3.757.306 yhden piirin suorittimen mikroprosessoriarkkitehtuurista.[4] 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.[5]

Vuosina 1971-1974 transistorimäärä oli rajallinen ja suorittimet eivät olleet riittävän nopeita suurille tietomäärille.[6]

Vuosina 1975-1976 julkaistiin useita uusia mikroprosessoreita ja muun muassa bit-slice (BSP) prosessorit esiteltiin.[7] Bittisiivuja käsitteleviä prosessoreita pystyi kytkemään rinnakkain muodostamaan "suuremman" suorittimen.[8]

Vuosina 1977-1979 mikroprosessorit nähtiin jo merkittävänä tuotantona ja ohjelmistotyökalut kehittyivät.[9]

Merkittäviä mikroprosessoreja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Merkittäviä varhaisia mikroprosessoreja 1970-luvulla:

Vuosi mikroprosessori
1971 Intel 4004
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

Kehitys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Mikroprosessorien suorituskyvyn nostaminen kellotaajuutta nostamalla on vaikeutunut.[10]

Muita korvaavia kehityssuuntia ovat moniytimellisyys, monisäikeistys ja moniprosessointi.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Inside the vintage 74181 ALU chip: how it works and why it's so strange Viitattu 30.7.2017.
  2. World's First Microprocessor Viitattu 30.8.2017.
  3. http://firstmicroprocessor.com/documents/ap1-26-97.pdf
  4. Computing systems cpu Google. Viitattu 30.7.2017.
  5. The Microcomputer Revolution for Historians Viitattu 25.7.2017.
  6. The Early Years 1971-1974 AntiqueTech. Viitattu 3.10.2017.
  7. The Explosion 1975-1976 AntiqueTech. Viitattu 3.10.2017.
  8. CPU of the Day: A 2-bit slice of the past: 3002 The Cpushack Museum. Viitattu 3.10.2017.
  9. Pre-IBM PC 1977-1979 AntiqueTech. Viitattu 3.10.2017.
  10. Why has CPU frequency ceased to grow? Intel. Viitattu 8.1.2017.
Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta mikroprosessori.
Tämä tietotekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.