po lis 15, 1971 do Přítomnost
U.S. - England
Mikroprocesor je počítačový procesor, který integruje funkce centrální procesorové jednotky (CPU) na jediný integrovaný obvod (IC), nebo maximálně na několik málo integrovaných obvodů. Mikroprocesor je víceúčelový, taktovaný, na registrech založený digitální integrovaný obvod, který přijímá binární data jako vstup, zpracovává je podle instrukcí uložených v paměti a poskytuje výsledky jako výstup. Mikroprocesory obsahují jak kombinační logiku, tak sekvenční digitální logiku. Mikroprocesory pracují s čísly a symboly reprezentovanými v binární číselné soustavě.
První použití termínu „mikroprocesor“ je připisováno společnosti Viatron Computer Systems, která takto popsala zakázkový integrovaný obvod použitý v jejich malém počítačovém systému System 21, oznámeném v roce 1968.
V roce 1968 byla společnost Garrett AiResearch (která zaměstnávala konstruktéry Raye Holta a Steva Gellera) vyzvána k výrobě digitálního počítače, který by konkuroval tehdy vyvíjeným elektromechanickým systémům pro hlavní počítač řízení letu v nové stíhačce amerického námořnictva F-14 Tomcat.
V roce 1969 si společnost CTC najala dvě firmy, Intel a Texas Instruments, aby vytvořily implementaci na jediném čipu, známou jako CTC 1201.
V roce 1969 Lee Boysel na základě 8bitových aritmeticko-logických jednotek (3800/3804), které dříve navrhl ve společnosti Fairchild, vytvořil AL-1 pro Four-Phase Systems Inc., což byl 8bitový CPU slice rozšiřitelný na 32 bitů.
Projekt, který vytvořil 4004, vznikl v roce 1969, kdy japonský výrobce kalkulaček Busicom požádal Intel o vytvoření čipové sady pro vysoce výkonné stolní kalkulačky.
V roce 1970, kdy Intel ještě nedodal součástku, se CTC rozhodlo použít vlastní implementaci v Datapoint 2200, přičemž místo toho použilo tradiční TTL logiku (takže první stroj, na kterém běžel „kód 8008“, ve skutečnosti vůbec nebyl mikroprocesor a byl dodán o rok dříve).
V roce 1970 navrhli Steve Geller a Ray Holt ze společnosti Garrett AiResearch čipovou sadu MP944 pro implementaci centrálního počítače letových dat F-14A na šesti čipech s kovovou hradlovou strukturou vyrobených společností AMI.
Návrh CADC (Centrální počítač letových dat) byl dokončen do roku 1970 a jako hlavní procesor využíval čipovou sadu založenou na technologii MOS. Návrh byl výrazně (přibližně 20krát) menší a mnohem spolehlivější než mechanické systémy, kterým konkuroval, a byl použit ve všech raných modelech Tomcat. Tento systém obsahoval „20bitový, zřetězený, paralelní multimikroprocesor“.
Společně se společností Intel (která vyvinula 8008) vyvinula společnost Texas Instruments v letech 1970–1971 jednočipovou náhradu CPU pro terminál Datapoint 2200, TMX 1795 (později TMC 1795). Stejně jako 8008 byla zákazníkem Datapoint odmítnuta. Podle Garyho Boonea se TMX 1795 nikdy nedostal do výroby. Protože byl postaven podle stejné specifikace, byla jeho instrukční sada velmi podobná Intelu 8008.
Koncem roku 1970 nebo začátkem roku 1971 společnost TI (Texas Instruments) odstoupila, protože nebyla schopna vyrobit spolehlivou součástku.
V dubnu 1970 najal Intel italského inženýra Federica Faggina jako vedoucího projektu Intel 4004, což byl krok, který nakonec učinil z finálního návrhu jednočipového CPU realitu (Shima mezitím navrhl firmware pro kalkulačku Busicom a během prvních šesti měsíců implementace Fagginovi pomáhal).
V roce 1971 představily společnosti Pico Electronics a General Instrument (GI) svou první spolupráci na integrovaných obvodech, kompletní jednočipový kalkulační obvod pro kalkulačku Monroe/Litton Royal Digital III. Tento čip by mohl být pravděpodobně považován za jeden z prvních mikroprocesorů nebo mikrokontrolérů, protože obsahoval ROM, RAM a instrukční sadu RISC přímo na čipu. Rozvržení čtyř vrstev procesu PMOS bylo ručně nakresleno v měřítku 500:1 na mylarové fólii, což byl v té době vzhledem ke složitosti čipu významný úkol.
Intel verze mikroprocesoru 1201 dorazila koncem roku 1971, ale bylo to příliš pozdě, byla pomalá a vyžadovala řadu dalších podpůrných čipů. Společnost CTC neměla zájem ji použít.
Produkční jednotky 4004 byly poprvé dodány společnosti Busicom v březnu 1971 a dalším zákazníkům byly odeslány koncem roku 1971.
TMS1802NC byl oznámen 17. září 1971 a implementoval čtyřfunkční kalkulačku. TMS1802NC, navzdory svému označení, nebyl součástí řady TMS 1000; později byl přeřazen do řady TMS 0100, která byla použita v kalkulačce TI Datamath. Ačkoliv byl prodáván jako kalkulačka na čipu, TMS1802NC byl plně programovatelný a obsahoval na čipu CPU s 11bitovým instrukčním slovem, 3520 bity (320 instrukcí) ROM a 182 bity RAM.
Intel 4004 je obecně považován za první komerčně dostupný mikroprocesor a stál 60 USD (ekvivalent 371,19 USD v roce 2018). První známá reklama na 4004 je datována 15. listopadem 1971 a objevila se v časopise Electronic News. Mikroprocesor navrhl tým složený z italského inženýra Federica Faggina, amerických inženýrů Marciana Hoffa a Stanleyho Mazora a japonského inženýra Masašiho Šimy.
Po Intelu 4004 následoval v roce 1972 Intel 8008, první 8bitový mikroprocesor na světě. 8008 však nebyl rozšířením návrhu 4004, ale vyvrcholením samostatného projektu v Intelu, který vznikl na základě smlouvy se společností Computer Terminals Corporation ze San Antonia v Texasu na čip pro terminál, který navrhovali, Datapoint 2200 – základní aspekty návrhu nepocházely od Intelu, ale od CTC.
Prvním vícečipovým 16bitovým mikroprocesorem byl National Semiconductor IMP-16, představený počátkem roku 1973. 8bitová verze této čipové sady byla představena v roce 1974 jako IMP-8.
Procesor 8008 byl předchůdcem úspěšného čipu Intel 8080 (1974), který nabízel vyšší výkon než 8008 a vyžadoval méně podpůrných čipů. Federico Faggin jej navrhl a zkonstruoval s využitím vysokonapěťové technologie N-channel MOS.
Společnost Motorola vydala konkurenční model 6800 v srpnu 1974 a podobný MOS Technology 6502 v roce 1975 (oba byly z velké části navrženy stejnými lidmi). Rodina 6502 soupeřila v 80. letech se Z80 v popularitě.
V roce 1975 představila společnost National Semiconductor první 16bitový jednočipový mikroprocesor, National Semiconductor PACE, po kterém později následovala verze NMOS, INS8900.
Rodina Intersil 6100 se skládala z 12bitového mikroprocesoru (6100) a řady periferních podpůrných a paměťových integrovaných obvodů. Mikroprocesor rozpoznával instrukční sadu minipočítače DEC PDP-8. Proto byl někdy označován jako CMOS-PDP8. Jelikož jej vyráběla i společnost Harris Corporation, byl znám také jako Harris HM-6100. Díky své technologii CMOS a souvisejícím výhodám byl 6100 až do počátku 80. let začleňován do některých vojenských konstrukcí.
Klíčovým mikroprocesorem ve světě kosmonautiky byl RCA 1802 (známý také jako CDP1802, RCA COSMAC) od společnosti RCA (představen v roce 1976), který byl použit na palubě sondy Galileo směřující k Jupiteru (vypuštěna 1989, dorazila 1995).
Zilog Z80 (1976) byl rovněž Fagginovým návrhem, využívajícím nízkonapěťový N-channel s ochuzenou zátěží a deriváty 8bitových procesorů Intel: vše navrženo metodikou, kterou Faggin vytvořil pro 4004.
Motorola představila MC6809 v roce 1978. Jednalo se o ambiciózní a dobře promyšlený 8bitový návrh, který byl zdrojově kompatibilní s 6800 a implementovaný pomocí čistě hardwarové logiky (následné 16bitové mikroprocesory obvykle do určité míry využívaly mikrokód, protože požadavky na návrh CISC se stávaly příliš složitými pro čistě hardwarovou logiku).
Intel „zvětšil“ svůj návrh 8080 na 16bitový Intel 8086, prvního člena rodiny x86, který pohání většinu moderních počítačů typu PC. Intel představil 8086 jako nákladově efektivní způsob portování softwaru z řad 8080 a na tomto základě se mu podařilo získat mnoho zakázek.
Nejvýznamnějším z 32bitových návrhů je Motorola MC68000, představená v roce 1979. 68k, jak byl široce znám, měl ve svém programovacím modelu 32bitové registry, ale používal 16bitové vnitřní datové cesty, tři 16bitové aritmeticko-logické jednotky a 16bitovou externí datovou sběrnici (pro snížení počtu pinů) a externě podporoval pouze 24bitové adresy (interně pracoval s plnými 32bitovými adresami). Motorola jej obecně popisovala jako 16bitový procesor. Kombinace vysokého výkonu, velkého paměťového prostoru (16 megabajtů neboli 2^24 bajtů) a poměrně nízkých nákladů z něj udělala nejoblíbenější návrh CPU ve své třídě.
Prvním plně 32bitovým jednočipovým mikroprocesorem na světě s 32bitovými datovými cestami, 32bitovými sběrnicemi a 32bitovými adresami byl AT&T Bell Labs BELLMAC-32A, s prvními vzorky v roce 1980 a běžnou výrobou v roce 1982. Po rozdělení společnosti AT&T v roce 1984 byl přejmenován na WE 32000 (WE pro Western Electric) a měl dvě následné generace, WE 32100 a WE 32200.
V polovině 80. let představila společnost Sequent první SMP serverový počítač využívající NS 32032. Byl to jeden z mála úspěchů tohoto návrhu a koncem 80. let zmizel z trhu.
Prvním 32bitovým mikroprocesorem společnosti Intel byl iAPX 432, který byl představen v roce 1981, ale nebyl komerčně úspěšný. Měl pokročilou objektově orientovanou architekturu založenou na schopnostech, ale slabý výkon ve srovnání se soudobými architekturami, jako byl vlastní Intel 80286 (představen 1982), který byl v typických benchmarkových testech téměř čtyřikrát rychlejší. Výsledky iAPX432 však byly částečně způsobeny uspěchaným a tedy suboptimálním kompilátorem jazyka Ada.
Western Design Center, Inc (WDC) představilo CMOS WDC 65C02 v roce 1982 a licencovalo tento návrh několika firmám. Byl použit jako CPU v osobních počítačích Apple IIe a IIc, stejně jako v lékařských implantovatelných kardiostimulátorech a defibrilátorech, automobilových, průmyslových a spotřebních zařízeních.
Prvním komerčním, jednočipovým, plně 32bitovým mikroprocesorem dostupným na trhu byl HP FOCUS.
Úspěch Motoroly s modelem 68000 vedl k MC68010, který přidal podporu virtuální paměti. MC68020, představený v roce 1984, přidal plné 32bitové datové a adresní sběrnice. 68020 se stal nesmírně populárním na trhu Unixových supermikropočítačů a mnoho malých společností (např. Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) vyrábělo systémy velikosti stolního počítače.
Western Design Center (WDC) představilo v roce 1984 16bitový upgrade CMOS 65816 pro WDC CMOS 65C02. 16bitový mikroprocesor 65816 byl jádrem Apple IIgs a později Super Nintendo Entertainment System, což z něj činí jeden z nejpopulárnějších 16bitových návrhů všech dob.
První komerční návrh RISC mikroprocesoru byl vydán v roce 1984 společností MIPS Computer Systems, jednalo se o 32bitový R2000 (R1000 nebyl vydán).
ARM se poprvé objevil v roce 1985. Jedná se o návrh procesoru RISC, který od té doby dominuje prostoru 32bitových procesorů pro vestavěné systémy, a to z velké části díky své energetické účinnosti, licenčnímu modelu a širokému výběru nástrojů pro vývoj systémů.
V roce 1986 vydalo HP svůj první systém s CPU PA-RISC.
V roce 1987 se 32bitový počítač Acorn Archimedes založený na procesoru ARM2 (tehdy bez mezipaměti) stal prvním komerčním úspěchem využívajícím architekturu ARM, tehdy známou jako Acorn RISC Machine (ARM); první křemíkový čip ARM1 vznikl v roce 1985.
V letech 1993 až 2003 se 32bitové architektury x86 staly stále dominantnějšími na trzích stolních počítačů, notebooků a serverů a tyto mikroprocesory se staly rychlejšími a výkonnějšími. Společnost Intel licencovala rané verze architektury jiným společnostem, ale odmítla licencovat Pentium, takže AMD a Cyrix postavily pozdější verze architektury na základě vlastních návrhů.
V roce 1997 tvořily 8bitové mikrokontroléry asi 55 % všech prodaných CPU na světě, přičemž se jich prodalo přes 2 miliardy.
V roce 2001 představila společnost IBM první komerční vícejádrový procesor, monolitický dvoujádrový POWER4.
V roce 2002 bylo méně než 10 % všech prodaných CPU na světě 32bitových nebo výkonnějších. Ze všech prodaných 32bitových CPU se asi 2 % používají ve stolních počítačích nebo noteboocích.
V roce 2003 byly vyrobeny a prodány mikroprocesory v hodnotě přibližně 44 miliard USD (ekvivalent 59,93 miliardy USD v roce 2018).
S představením 64bitové architektury zpětně kompatibilní s x86, x86-64 (také nazývané AMD64), společností AMD v září 2003, následovaným téměř plně kompatibilními 64bitovými rozšířeními Intelu (nejprve nazývanými IA-32e nebo EM64T, později přejmenovanými na Intel 64), začala éra 64bitových stolních počítačů. Obě verze mohou spouštět starší 32bitové aplikace bez jakéhokoli snížení výkonu, stejně jako nový 64bitový software.
Prvním monolitickým vícejádrovým procesorem na trhu osobních počítačů byl AMD Athlon X2, který byl představen několik týdnů po procesoru Pentium D.
Osobní počítače se dočkaly vícejádrových procesorů až v roce 2005 s uvedením dvoujádrového Intel Pentium D. Pentium D však nebyl monolitický vícejádrový procesor. Byl zkonstruován ze dvou čipů, z nichž každý obsahoval jedno jádro, a byl zabalen do vícečipového modulu.
V roce 2008 bylo vyrobeno přibližně 10 miliard CPU.
Koncem 90. let se ve velkém vyráběly pouze dvě 64bitové architektury RISC pro nevestavěné aplikace: SPARC a Power ISA. Jak se však ARM stávala stále výkonnější, na začátku 10. let 21. století se stala třetí architekturou RISC v segmentu obecných výpočtů.
V roce 2011 představila společnost ARM novou 64bitovou architekturu ARM.
