5. PROCESSZOR

Számítógép vásárlásakor, bemutatásakor, teljesítményének szemléltetésekor nem ritka, hogy a processzort említik elsőként (vagy elsők között) - nem véletlenül. A központi feldolgozó egység (Central Processing Unit, CPU) dolgozza fel ugyanis a programok műveleteit és adatait. Lényeges jellemzője a programozhatóság. Fontosságát mi sem mutatja jobban, mint az a tény, hogy minden korban az „alapgép" (az éppen működő számítógép) egyik fő alkotóeleme a memória, a meghajtók és a kimenet/ bemenet (valamint az ezeket működtető alaplap) mellett.

Az integrált áramkörökkel készült CPU a mikroprocesszor. Az 1970-es évek közepétől az egy chipes processzorokat szinte teljesen felváltották a legkülönfélébb processzorok. Mára a CPU kifejezés ezek egy részét jelenti.

5.1. Általános tudnivalók

5.1.1. Történeti áttekintés

Az első - talán mai értelemben is annak tekinthető - számítógépeket fix programú számítógépeknek nevezzük, hiszen egy másfajta program futtatásához fizikailag át kellett konfigurálni őket. A CPU mint számítógépes programok futtatásának eszköze a tárolt programú gépekkel együtt jelent meg.

Az első jelentős áttörés a CPU-k történetében a tranzisztorok megjelenése volt. Az 1950-60-as évek tranzisztoros CPU-inál végleg felhagytak az óriási, megbízhatatlan és törékeny kapcsolóelemekkel (vákuumcső, relé stb.). Ezzel a lépéssel indult el az igazán összetett processzorok gyártása, kezdetben nyomtatott áramköri lapokon önálló komponensekkel.

Az integrált áramkörök (Integrated Circuit, IC) megjelenésével a nagyszámú tranzisztor helyett elegendővé vált egyetlen félvezető-alapú „chip". Eleinte csak igen egyszerű, nem specializált áramköröket (pl. NOR kapukat) miniatürizáltak IC formájában. A kezdeti pár tíz tranzisztor funkcióját megvalósító IC-ket kis mértékű integráltságként (Small-Scale Integration, SSI) emlegetik, a későbbi, több száz vagy több ezer tranzisztoros IC-ket pedig a közepes vagy nagy integráltságú IC-k közé soroljuk (Medium-Scale/Large-Scale Integration, MSI, LSI).

Az 1964-es IBM System/360 számítógép-architektúra még az inkompatibilitás korában született. A System/360 olyan népszerű volt, hogy az elkövetkezendő évtizedekben a számítógéppiac meghatározó irányvonala lett (később mintegy „folytatásként" született az IBM zSeries sorozata). Ugyancsak 1964-ben a DEC cég is bemutatott egy gépet, amivel a tudományos és kutatói szférát célozták meg: a PDP-8-at. Ennek 1975-ös utóda, a PDP-11 viszont már nem SSI, hanem LSI integrált áramköröket tartalmazott (szám szerint négyet).

A tranzisztor alapú számítógépeknek több nyilvánvaló előnye is volt az elődökkel szemben. Egyrészt a megbízhatóság és az alacsonyabb fogyasztás, másrészt a kisebb átkapcsolási idő miatt a sebesség drámai fejlődése. A CPU-k órajele akkoriban néhány MHz volt (szemben a mai 2-3 GHz-es órajellel).

A mikroprocesszorok 1970-es évekbeli megjelenése a CPU-k tervezésére és implementálására is hatással volt. Az első mikroprocesszor (az Intel 4004) 1971-es bemutatkozása és az első szélesebb körben elterjedt Intel 8080 mikroprocesszor 1974-es megjelenése után ez a CPU-osztály szinte teljesen felváltotta a korábbi megoldásokat.