マイクロプロセッサの主な特徴は?

最新のコンピューティング機器のほとんどは、その心臓部にマイクロプロセッサを搭載しています。マイクロプロセッサは、コンピュータにデータの計算、ソート、および論理比較を実行する能力を与えます。マイクロプロセッサの主な際立った特徴は、その統合された性質、つまり複数の異なる回路を 1 つのパッケージに組み合わせる方法です。必要なコンポーネントを 1 つのデバイスに搭載することで、携帯電話、パソコン、Web サーバーなどのデジタル機器をより小さく、より安価に、簡単に組み立てることができます。

初期のコンピューター

インテルのエンジニアが最初のマイクロプロセッサを開発した 1971 年以前は、ほとんどの電子回路はまだディスクリート部​​品 (個々のトランジスタ、抵抗、コンデンサ) で構成されていました。当時製造されたコンピュータは、現在使用されているのと同じ基本的な機能部品の多くを使用していました。算術論理演算装置 (ALU)、データおよびメモリ アドレス レジスタ、プログラム カウンタ、およびその他の回路で構成される中央処理装置 (CPU) です。各ビルディング ブロックは複数の回路基板で構成され、それぞれの回路基板には数十の個別部品が含まれていました。回路基板は、それらの間で電子信号をやり取りする共通のシャーシに差し込まれました。

初期のマイクロプロセッサ

1970 年代初頭、集積回路は、それぞれが数千個のトランジスタを持つところまで改善されました。これは、単純なコンピューターを作るのに必要な数とほぼ同じです。エンジニアは、コンピューターの基本機能をすべて 1 つのシリコン チップ上に実装する回路を作成しました。キャビネットいっぱいのコンピューターの代わりに、指先に収まる単一のデバイスにコンピューターを作成しました。ディスクリート回路内のトランジスタ間の何千ものはんだ接続をなくすことで、エンジニアはコンピュータの信頼性を大幅に向上させました。チップの設計が完了すると、工場は数百万単位でそれらを打ち消し、コストを最大 1,000 分の 1 に削減できます。

現代のマイクロプロセッサ

1970 年代以降の数十年間で、集積回路技術により、1 つのチップ上のトランジスタの数が数千から数十億に増加しました。マイクロプロセッサは以前と同じ基本的な構成を保持していますが、現在では複数の CPU、高速メモリ、高度な電源管理などの機能を備えています。より複雑な回路を持つだけでなく、初期のデバイスの 1,000 倍を優に超える処理能力を備えています。

SoC およびマイクロコントローラー

マイクロプロセッサの 2 つのバリエーションであるシステム オン チップ (SoC) とマイクロコントローラは、同じチップにより多くの機能部品を配置することにより、統合の概念をさらに取り入れています。たとえば、1 つの SoC に、マイクロプロセッサ、無線信号回路、およびデータ メモリを含めることができます。少し古いアイデアであるマイクロコントローラーには、外部デバイスと通信して駆動するためのマイクロプロセッサ、メモリ、および回路があります。