mikroprocesor

mikroprocesor (mikro- + procesor), integrirani sklop koji u računalima i sličnim elektroničkim uređajima provodi aritmetičke i logičke operacije; danas se sve češće naziva samo procesor. Kao središnja jedinica za obradbu ili CPU (akr. od engl. Central Processing Unit), osnovni je dio svakoga elektroničkog računala, u koje se ugrađuju i drugi mikroprocesori posebne namjene, npr. za obradbu zvuka ili slike. U biti je to poluvodički mikroelektronički sklop (→ čip; integrirani sklop) koji se sastoji od više milijuna tranzistora i drugih elektroničkih elemenata, izrađenih na jednoj silicijskoj pločici ploštine tek nekoliko kvadratnih centimetara. Međusobnim povezivanjem i organiziranjem tih elemenata u složenu strukturu oblikuju se svi dijelovi procesora: registri, aritmetičko-logička jedinica, upravljačka jedinica, priručni spremnik i dr. U novije doba sve se više rabe višejezgreni procesori, tj. integrirani sklopovi koji sadrže više, uglavnom nezavisnih, procesora – jezgri (obično dvije, četiri, šest, ali i više desetaka). Osim prema broju jezgri, suvremeni se mikroprocesori razlikuju prema taktu na kojem rade, duljini registara, veličini pomoćnog spremnika i dr. (→ digitalna elektronika; elektroničko računalo)

Naziv mikroprocesor ima povijesno podrijetlo. Prvotni procesori elektroničkih računala bili su građeni od mnoštva zasebnih dijelova: isprva od elektronskih cijevi, a od 1950-ih od tranzistora. Razvojem poluvodičke tehnologije omogućeno je okupljanje mnogobrojnih elektroničkih elemenata u integrirane sklopove, od kojih su se mogli graditi minijaturni procesori sve veće računalne snage, pa je tako stvorena porodica miniračunala. Daljnji napredak integriranih sklopova omogućio je izradbu svih elemenata procesora na jednoj silicijskoj pločici (čipu), pa je ta nova generacija procesora nazvana mikroprocesorima, a računala izgrađena na njihovoj osnovi nazvana su mikroračunalima. Elektronički elementi pritom su postali manji od mikrometra, pa otuda i naziv mikroprocesor (→ mikrotehnika; elektronika). Prvi mikroprocesor proizvela je 1971. tvrtka Intel. Bio je to Intel 4004, četverobitovni procesor izvorno osmišljen za digitalne kalkulatore; sadržavao je oko 2300 tranzistora, a mogao je obaviti 60 000 operacija u sekundi. Već 1974. proizveden je prvi osmerobitovni procesor Intel 8080, prethodnik porodice mikroprocesora Intel 80x86 (gdje x označava redom znamenke 1, 2, 3, 4), na kojima se dobrim dijelom temelje osobna računala kompatibilna s prototipom koji je razvila tvrtka IBM. Ubrzo nakon Intelova procesora 8080 i tvrtka Motorola proizvela je osmerobitovni procesor serije 6800, a 1979. uvela je seriju 68000, koja je niz godina bila okosnica porodice osobnih računala Apple Macintosh. Početne, 16-bitovne procesore te serije slijedili su 32-bitovni 68020, 68030 i 68040. Sredinom 1990-ih, tvrtke Apple, IBM i Motorola zajednički su sudjelovale u razvoju porodice mikroprocesora PowerPC; prvi 64-bitovni procesor Alpha 21064 razvila je 1992. tvrtka DEC. Od pojave prvoga mikroprocesora do danas, njegov strjelovit razvoj i povećanje mogućnosti (broj tranzistora udvostručuje se u gotovo pravilnim razdobljima od 18 mjeseci) teško se mogu usporediti sa sličnom pojavom u povijesti tehnike.

Isprva su računala zasnovana na mikroprocesoru bila slabije računalne snage od miniračunala i velikih računala, pa su bila ponajprije namijenjena za kućnu i osobnu upotrebu. S vremenom je njihova računalna snaga rasla, pa današnja osobna računala snagom mnogostruko nadmašuju negdašnja velika računala, a mikroprocesori su postali sastavnim dijelom svih računala. Snažnija računala koja služe kao poslužitelji računalnih mreža redovito imaju više procesora (tzv. višeprocesorska računala). Za vrlo zahtjevna izračunavanja danas se, umjesto glomaznih i vrlo skupih superračunala iz nedavne prošlosti, koriste nakupine računala međusobno povezanih vrlo brzom lokalnom mrežom u tzv. grozd računala, koja zajednički rade na rješavanju zadataka. U novije se doba više udaljenih grozdova povezuje u tzv. splet računala, i tako se još veći broj mikroprocesora može uključiti u zajednički rad.

Danas se u računala osim mikroprocesora ugrađuju i drugi čipovi: memorijski, pristupnih sklopova za povezivanje ulazno-izlaznih naprava i dr. Uz takve vrste mikroprocesora i njima pripadne porodice čipova proizvode se i čipovi kod kojih je na jednoj silicijskoj pločici izvedeno cijelo računalo, tj. na istoj se pločici uz procesor nalazi i spremnik te pristupni sklopovi za povezivanje ulazno-izlaznih naprava. Takvi se sklopovi uobičajeno nazivaju mikroupravljačima. Računalna je snaga njihova procesora skromnija, a spremnik ima ograničen kapacitet. Prikladni su za obavljanje upravljačkih funkcija u različitim sustavima, od jednostavnih elektroničkih igara, kućanskih aparata, telefona, digitalnih fotoaparata i kamera do industr. postrojenja, robota, automobila i zrakoplova. U takvim su primjenama mikroupravljači kao dio većeg sustava često nevidljivi, pa ih se naziva i ugrađenim računalnim sustavima, a, iako već danas čine većinu od ukupnoga broja proizvedenih čipova, njihova se još šira primjena tek očekuje. Za razliku od mikroprocesora, od kojih se zahtijeva što veća računalna snaga (rabe se praktički samo 32-bitovni procesori za osobna računala i 64-bitovni procesori za velika računala), mikroupravljače je razumno prilagoditi postavljenim zahtjevima, pa se proizvode osmerobitovni, 16-bitovni i 32-bitovni mikroupravljači.

U novije se doba uz osnovne računalne komponente na istu silicijsku pločicu smještaju i specijalizirani elektronički sklopovi (čak i analogni), pa se na jednom čipu mogu izvesti i cjeloviti sustavi za obavljanje nekih funkcija. Takve se sustave naziva sustavima na čipu, a njihov su najbolji primjer suvremeni prenosivi telefoni.

Neki poznatiji mikroprocesori za kućna i osobna računala