Micro-protzessore

Artìculu in LSC

Su micro-protzessore (in sigla µP o uP) est unu tipu de tzircùitu eletrònicu chi si distìnghet pro èssere costituidu de s'in totu dae unu o prus tzircùitos integrados e pro custu de dimensiones reduidas meda.

S'Intel 80286, unu Micro-protzessore monolìticu isvilupadu in sos annos otanta de su de XX sèculu.

Sa tecnologia a micro-protzessore est a su presente sa prus impreada pro sa realizatzione de s'unidade tzentrale de càrculu (CPU) e de s'unidade de càrculu gràficu (GPU) e est impreada agiumai dae sa totalidade de sos elaboradores modernos, cun su piessignu de impreare, pro totu sas elaboratziones suas, unu grupu de istrutziones fundamentales de base.

Istòria

Su fàbbricu de sos micro-protzessores est possìbile dae s'arribu de sa tecnologia LSI, fundada in sa tecnologia noa "Silicon Gate Technology" isvilupada dae s'italianu Federico Faggin a sa Fairchild in su 1968: integrende un'unidade tzentrale de càrculu cumpleta in unu tzircùitu integradu chip at permìtidu de reduire a manera significativa sos gastos de sos carculadores. De sos annos otanta sos micro-protzessores sunt s'ùnica forma de unidade tzentrale de càrculu.

Dae s'introdutzione sua a oe, s'evolutzione de su micro-protzessore s'est acostada bene a sa lege de Moore, una lege esponentziale chi previdet s'addòpio de su nùmeru de transistor ca si podent integrare in su pròpiu chip (e duncas, in sa bisione de Moore, de is prestatziones) ogni 18 meses. Sa crèschida de is prestaziones averguada dae sa fine de is annos 80 però est dèpida mescamente a su megioru de s'architetura de is carculadores, pro mèdiu de s'adotzione de tecnologias RISC, comente a s'impreu de pipeline e de gerarchias de memòrias cache.

S'Intel 4004 cun sa cobertura bogada (a manu manca) e comente beniat bèndidu (a manu dereta)

Cando sa tecnologia at permìtidu de integrare sos cumponentes de un'unidade de càrculu in unu tzircùitu integradu isceti, luego sunt apartos is primos micro-protzessores, giai ca fiat una solutzione lògica, e a sa fine de is annos 60 is primas architeturas fiant istadas imbentadas. Belle in manera contemporànea difatis, ant incumentzadu s'isvilupu s'Intel 4004, su Texas Instruments TMS 1000, e su Garrett AiResearch Central Air Datat Computer. In su 1968 Garrett at incumentzadu a isvilupare unu sistema eletrònicu pro cumpètere cun sos sistemas elettro-mecànicos impreados in sos aèreos de cassa militares. S'obietivu de su progetu fiat echipagiare su F-14 Tomcat chi tando fiat in isvilupu. Su progetu est istadu cumpletadu in su 1970 e impreaiat integrados MOS pro su nùcleu de sa CPU. Su progetu fiat simpre e innovativu e at bintu contra a is cumpetidores elettro-mecànicos, benende impreadu fintzas dae sos primos Tomcat.

Sa marina americana però at cunsideradu su progetu aici meda innovativu chi at impedidu sa publicatzione de artìculos subra a su sistema finas su 1997, duncas custu micro-protzessore est abarradu agiumai disconnotu. Texas Instruments (TI) at isvilupadu su sistema TMS 1000 a 4 bit pro aplicatziones integradas pre-programmadas e tando no impreàbile pro àteras aplicatziones. Su 17 cabudanni 1971 at annuntziadu su mollu TMS 1802NC, programmàbile, chi podiat èssere impreadu pro pònnere in òpera unu carculadore. S'Intel 4004, protzessore a 4 bit, giai in produtzione pro sa dita Busicom in su làmpadas de su 1971, est istadu presentadu pro s'impreu generale su 15 santandria 1971 e est istadu isvilupadu dae Federico Faggin (chi nd'at pensadu su disegnu e at traballadu a su progetu de su 1970 finas s'imbucada sua in su mercadu in su 1971) e Martzant Hoff (chi nd'at formuladu s'architetura in su 1969). S'Intel 4004 est istadu su primu micro-protzessore cummertziale, chi at aviadu su mercadu se is micro-protzessores e fatu cumprèndere sa possibilidade de impreu de custu tipu de dispositivu pro pònnere in òpera is elaboradores modernos.

Texas Instruments at presentadu sa prima recherta de brevetu pro su micro-protzessore. Gary Boone at otentu s'assignamentu de su brevetu United States Patent 3,757,306, pro s'architetura de unu micro-protzessore a tzircùitu integradu sìngulu su 4 cabudanni 1973. No est nòdidu si a beru s'azienda aeret tentu su micro-protzessore chi funtzionaiat in sos laboratòrios suos. Comente si siat, tantu in su 1971 chi in su 1976 Intel e TI ant istipuladu un'acòrdiu in ue Intel pagaiat a TI sos deretos pro s'usu de su brevetu suo. Unu resumu de s'istòria est cuntentu in sa documentatzione chi Intel at presentadu in tribunale cando est istada tzitada de pretu de Cyrix pro violatzione de brevetos e TI est intervènnida comente a propietària de su brevetu originàriu.

Interessante est su fatu chi de reghente Intel e TI apant afirmadu de tènnere brevetos chi diant pòdere cugugiare su brevetu de su "micro-protzessore". Custa pàgina web referit su casu singulare de Gilbert Hyatt chi est chessidu a otènnere in su 1990 su brevetu de su micro-protzessore. Custu brevetu est istadu posca invalidadu in su 1996 ca s'architetura de Hyatt non si diat pòdere pònnere in òpera cun sa tecnologia disponìbile in su 1970. Semper in s'argumentu, in sa rivista McMicrocomputer n. 101 de su 11/1990, est istada publicada un'intervista siat a Gylbert Hyatt siat a Federico Faggin, in ue sunt istados aprofundidos cumportamentos pagu craros de Intel. Su casu dimustrat cantu, prus che s'idea e s'architetura, esseret de importu sa posta in òpera in unu tzircùitu integradu chi si poderet prodùere a costu bàsciu. TI e Intel pre-datant su brevetu descriende unu micro-controllore chi diat pòdere cugugiare su brevetu de su micro-protzessore essende su progetu indicadu pretzisu in su cuntzetu: Gary Boone e Michael J. Cochran a sa TI nd'ant depositadu su brevetu, United States Patent 4,074,351, chi mancari esseret prus pretzisu a unu micro-controllore diat pòdere cugugiare fintzas cuddu de su micro-protzessore.

Segundu "A History of Modern Computing'", (MIT Press), p.220–21, Intel est istada mutida dae sa Computer Terminals Corporation (nòdida de sighida comente a Datapoint) de San Antonio TX pro sa compra de s'integradu chi fiat isvilupende. De sighida Datapoint at detzìdidu de no impreare s'integradu e Intel dd'at postu in su mercadu comente a 8008 in s'abrile de su 1972, cun bona resèssida, creende su primu beru mercadu pro is micro-protzessores: est istadu sa base de s'elaboradore famadu Mark-8, bèndidu in iscàtula pro montare dae Radio-Electronics in su 1973.

Micro-protzessores a 8 bit

S'Intel 8080

Su 4004 est istadu sighidu in su 1972 dae su 8008, su primu micro-protzessore a 8 bit de su mundu, chi, cun su megioramentu suo, at posca donadu orìgine a su prus famadu Intel 8080 (1974).

Dae su progetu 8080 est istadu derivadu su Z80, prodùidu in su 1976 de sa ZiLOG, sotziedade fundada dae Federico Faggin cun Ralph Ungerman in su 1975. Cumpatìbile a livellu binàriu cun is programmas iscritos pro su 8080, su Z80 includiat medas megioros chi dd'ant fatu luego prefèrrere a su 8080 dae is impitadores. Intel at reagidu produende in su 1977 una versione megiorada de sa 8080, sa 8085, issa etotu cumpatìbile a livellu binàriu cun is programmas pro 8080, ma meda inferiore a su Z80.

Motorola at presentadu in s'austu de su 1974 su 6800, primu protzessore a adotare unu registru inditze. Meda versatile, at tentu una resessida discreta, isciadidu s'annu imbeniente de su làntziu de su MOS Technology 6502 chi fiat ispiradu a s'architetura de su 6800 ma dotadu de carchi solutzione tècnica megioradiva e prus che totu caraterizadu dae unu costu in meda inferiore (25 USD contra sos 175 USD de su 6800), chi dd'at fatu meda prus pobulare. Su 6502 est istadu seberadu, a esèmpiu, de Steve Wozniak pro s'Apple I in su 1976 e s'imbeniente Apple II in su 1977.

Motorola at reagidu cun su 6809 (1979), unu de is protzessores prus balentes e ortogonales a 8 bit isvilupados: no impreaiat micro-còdighe, e s'unidade de controllu fiat de s'in totu in lògica cablada. Is sutzessores de su 6809 sunt essidos tropu cumplessos pro pòdere mantènnere custu acostamentu e sunt istados echipazados cun una traditzionale unidade lògica a micro-còdighe. Su progetu 6809 est a sa base de una sèrie isparghinada meda de micro-controllores totora impreada in sistemas integrados.

Western Design Center, Inc. (WDC) at presentadu in su 1982 su WDC 65C02 cun tecnologia CMOS e at dadu in lissèntzia su progetu a medas àteras sotziedades chi ant isvilupadu sos protzessores a sa base de s'elaboradore Apple IIc e IIe. Su protzessore est istadu impreadu fintzas in pacemaker, defibrilladores, automòbbiles, prodotus industriales e de consumu. WDC est istada pioniera in sa bèndida de sas propiedades intelletuales e est istada sighida annos a pustis de s'Architetura ARM e unas àteras ditas chi basant sos balàngios issoro in s'isvilupu e in sa bèndida de sas propiedades intelletuales.

Un'àteru protzessore a 8 bit chi at tentu una discreta fama est istadu su Signetics 2650 unu protzessore cun un'architetura innovativa e unu grupu de istrutziones balente.

Totu custos protzessores sunt istados a sa base de sa "rivolutzione" de is elaboradores pro domu, ca gràtzias a su prètziu bàsciu ant permìtidu sa realizatzione de elaboradores beros a unu costu accessibile.

Su primu micro-protzessore impreadu pro aplicatziones ispatziales est istadu su RCA 1802 (connotu fintzas comente a CDP1802 o RCA COSMAC), presentadu in su 1976, chi est istadu impreadu dae sas sondas NASA Voyager, Viking e dae sa sonda Galileu (ghetada in su 1989 e arribbada in su 1995 subra Giove). Su RCA COSMAC fiat sa prima posta in òpera de sa tecnologia CMOS. Su CDP1802 est istadu impreadu ca fiat a consumu bàsciu e ca fiat produidu cun una tecnologia (Silicon on Sapphire) chi ddu fadiat prus pagu sensìbbile a sos rajos còsmicos e a sas càrrigas eletrostàticas. Su 1802 podet èssere cunsideradu su primu micro-protzessore anti-radiatzione de s'istòria.

Micro-protzessores a 16 bit

Su TMS-9900, unu de is primos micro-protzessore a 16 bit a tzircùitu itegradu sìngulu.

Su primu micro-protzessore a 16 bit est istadu su National Semiconductor IMP-16 basadu subra prus integrados. Est istadu presentadu in su 1973 e una versione a 8 bit mutida IMP-8 est istada presentada in su 1974. In su 1975 National at presentadu su primu micro-protzessore a 16 bit a tzircùitu itegradu sìngulu, su PACE, chi est istadu sighidu dae sa versione NMOS mutida INS8900.

Àteros sistemas multi-integradu a 16 bit sunt istados su LSI-11 produidu dae Digital Equipment Corporation pro su minicomputer PDP 11/03 e su MicroFlame 9440 de sa Fairchild Semiconductor produidu tra su 1975 e su 1976.

Unu de is primos micro-protzessores a 16 bit in unu sìngulu chip est su Texas Instruments TMS-9900 unu protzessore cumpatìbile cun sa lìnia TI 990 de mini-elaboradores. Su 990 est istadu impreadu dae is mini-elaboradores TI990/4, de s'elaboradore pro domu TI-99/4A e de is elaboradores TM990 produidos dae àteras sotziedades. Su protzessore fiat insertadu in un'integradu tzeràmicu de 64 pin de tipu DIP mentras medas àteros micro-protzessores a 8 bit de s'època impreaiant unu corpus prus baratu a 40 pin de tipu plàsticu. S'imbeniente TMS 9980 est istadu isvilupadu pro cumpètere cun s'Intel 8080 e est istadu insertadu in unu corpus plàsticu de 40 pin. Su protzessore fiat cumpatìbile cun su set de istrutziones TI 990 ma pro pòdere impreare solu 40 pin faghiat mòere 8 bit de datos pro tziclu de reloju e gestiat un'indiritzamentu de 16 kB. Su sutzessore TMS 9995 teniat un'architetura noa. Sa famìlia est istada ammanniada cun su 99105 e su 99110.

Sa Western Design Center, Inc. at presentadu in su 1984 su CMOS 65C816, una versione a 16 bit de su WDC CMOS 65C02. Su 65C816 est istadu su coro de s'Apple IIGS e de su Super Nintendo Entertainment System, unu de sos progetos a 16 bit prus famados de s'època.

In manera diversa de TI, Intel non teniat una lìnia de mini-elaboradores de emulare e at detzìdidu de impreare su 8085 comente a base pro su progetu suo a 16 bit, realizende aici s'Intel 8086, fundadore de sa famìlia X86, difùndida oe in die in is elaboradores personales modernos. At realizadu fintzas una versione cun su bus esternu a 8 bit, su 8088, chi est istadu impreadu in su primu IBM PC mollu 5150.

Isvilupos imbenientes sunt istados sos Intel 80186, 80286 e in su 1985 s'Intel 80386, sa prima versione a 32 bit cumpatìbile X86. Sa prima Unidade de manìgiu de sa memòria (UMM) integrada in unu micro-protzessore est istada isvilupada dae Childs e unos àteros pro Intel e at retzidu su brevetu United States Patent 4,442,484.

Micro-protzessores a 32 bit

Su Motorola 68000, su primu micro-protzessore a 32 bit a difusione manna

Is progetos a 16 bit fiant disponìbiles de pagos annos cando in su mercadu sunt incumentzados a apàrrere architeturas a 32 bit.

Su primu micro-protzessore a 32 bit est istadu su BELLMAC-32A produtu de s'AT&T Bell Labs e sos primos esemplares sunt istados prodùidos in su 1980 mentras sa produtzione in sèrie est incumentzada in su 1982 (si bidat inoghe pro sa bibliografia o inoghe pro sas caraterìsticas). In su 1984, a pustis de sa partzidura de s'AT&T, a su micro-protzessore dd'ant cambiadu su nùmene in WE 32000 (WE de Western Electric) e sunt istados isvilupados duos sutzessores, su WE 321000 e su WE 32200. Custos micro-protzessores sunt istados impreados in is mini-elaboradores AT&T 3B5 e 3B15. Su 3B2 est istadu su primu super-mini-elaboradore de mesa. Is protzessores sunt istados impreados fintzas in Companion, su primu elaboradore portàtile a 32 bit e in Alexander, su primu super-micro-elaboradore mannu cantu unu libru. Su sistema teniat fintzas cartutzas ROM, pretzisas a cussas impreadas dae carchi console atuale. Totu custas màchinas esecutaiant su Unix originale isvilupadu dae is Bell Labs e includiant su primu manigiadore gràficu mutidu xt-layer.

Su primu protzessore a 32 bit a arribbare in su mercadu de is elaboradores personales est istadu però su Motorola 68000 presentadu in su 1979. Su 68000 teniat un'architetura interna a 32 bit ma unu bus datos a 16 bit pro reduire su nùmeru de pin de su corpus. Motorola ddu indicaiat a parusu comente a unu protzessore a 16 bit mancari chi s'architetura interna esseret a 32 bit. Sa cumbinatzione de lestresa, ampru ispàtziu de indiritzamentu (16 MB) e costu cuntentu nd'ant fatu unu protzessore difùndidu meda : est istadu impreadu dae s'Apple Lisa e dae su Macintosh e dae medas àteros sistemas comente a s'Atari ST, s'Amiga e fintzas Olivetti dd'at impreadu in sa lìnia sua de mini-elaboradores denominada L1.

A pustis de sa resèssida otenta, Motorola at isvilupadu una sèrie de sutzessores de su 68000: su segundu de sa famìlia est istadu su MC 68010 chi at agiuntu su suportu a sa memòria virtuale. In su 1984 at presentadu su Motorola 68020, sa prima versione cun bus datos e indiritzos a 32 bit. Su 68020 est istadu pobulare meda in sos super-mini-elaboradores Unix e àteras cumpangias ant prodùidu màchinas basadas subra custu micro-protzessore. In su Motorola 68030 (1987) est istadu introduidu s'UMM in su micro-protzessore; sa famìlia 68000 in cussu perìodu fiat s'ùnica chi cumpetiat cun sa famìlia x86 comente a protzessores printzipales pro elaboradores personales, cun un'avantàgiu mannu pro prestatziones e versatilidade. In su Motorola 68040 (1991) est istadu insertadu su co-protzessore matemàticu in su micro-protzessore e sunt istadas megioradas sas prestatziones suas in manera notèvole gràtzias a s'adotzione de sa pipeline. Nointames Motorola, operende fintzas in unos àteros mercados ultres a cussu de sos micro-protzessores, no est istada bona a cumpètere cun Intel e is àteros produtores de protzessores cumpatìbiles cun x86 in sa chirca e in su progressu tecnològicu: is protzessores imbenientes de sa sèrie, su 68050 e su 68060, oferiant una crèschida de prestatziones modesta, abarrende istacados dae sas prestatziones ofertas dae sos mollos cumpatìbiles cun x86 de prètziu anàlogu.

Carchi sotziedade aiant impreadu su 68020 pro realizare solutziones integradas. Ddoe aiat unu perìodu in ue su nùmeru de 68020 impreados in sistemas integrados fiat su pròpiu che su de is elaboradores cun protzessore Pentium [1]. Motorola, pro cussos, at isvilupadu sa famìlia ColdFire derivada dae su 68020.

Tra su cumintzu e sa metade de sos annos otanta National Semiconductor at presentadu una versione a 32 bit de su protzessore issoro, su NS 16032. Custu teniat una piedinatura cumpatìbile cun sa versione a 16 bit. Su sutzessore cun piedinatura in gradu de trasmìtere 32 bit de datos e indiritzet est istadu su NS 32032 chi est bènnidu impreadu in una lìnia de computer industriales produtos de OEM. In cussu perìodu sa Sequent at presentadu su primu sistemat server SMP basadu subra NS 32032. Custos sistemas sunt bènnidos abbandonados a sa fine de sos annos 80.

Àteras architeturas interessantes, comente a su Zilog Z8000 (a 16 bit) e su Zilog Z80000 (a 32bit) sunt arribbados tropu tardu in su mercadu e no ant àpidu sutzessores.

Micro-protzessores a 64 bit pro elaboradores personales

S'Athlon 64, sa prima CPU a 64 bit cumpatìbile cun s'architetura x86

Mancari chi sos micro-protzessores a 64 bit esserent disponìbiles pro sos sistemas de livellu artu (server e workstation) in filosofia RISC, incumentzende cun sos ALPHA MICRO de sa Digital finas dae sos annos 90, isceti a pustis de su cumintzu de su millènniu nou sunt cumpartos sistemas a 64 bit pro su mercadu de is elaboradores personales.

AMD at presentadu su primu sistema a 64 bit cumpatìbile cun s'architetura x86 in su cabudanni 2003 cun s'Athlon 64. Custu micro-protzessore poniat in òpera s'AMD64, un'espansione a 64 bit de s'IA-32 isvilupada dae AMD. Intel est arribbadu pagu a pustis cun s'estensione x86-64 chi fiat s'estensione isvilupada dae AMD, ma cun unu nùmene diferente. Is protzessores suportaiant is istrutziones a 32 bit pro cumpatibilidade, ma cun sa modalidade a 64 bit isceti podiant ammustrare a prenu sa potèntzia issoro. Passende a 64 bit sunt istados addopiados sos registros gestidos dae su grupu de istrutziones de is protzessores pro megiorare is prestatziones de su sistema. Su meschìngiu de registros est semper istadu unu problema pro sas architeturas x86.

Su coladòrgiu de is protzessores PowerPC a un'architetura a 64 bit est istadu imbetzes indolore. Is protzessores sunt istados isvilupados durante su cumintzu de is annos 90 e sunt istadas prevìdidas fintzas de su cumintzu sas estensiones a 64 bit. Is registros pro is intreos e sa gestione de is indiritzos sunt istados estèndidos a 64 bit mentras s'ala in virgola mòbile fiat giai a 64 bit. Non sunt istados agiuntos registros noos e sas prestatziones de sos programmas a 32 bit non fiant penalizadas dae s'architetura noa.

Architeturas multi-nùcleu

Una manera pro megiorare is prestatziones de un'elaboradore cunsistet in s'impreu de prus protzessores, comente in sas architeturas de sistema multi-protzessore simmètricu impreadas in server e workstation partende dae sos annos noranta.

De cunsighèntzia, sos produtores ant chircadu solutziones alternativas pro sighire s'agiornamentu costante in su mercadu. Gràtzias fintzas a s'evolutzione contina de sa tecnologia de fabbricatzione de is tzircùitos integrados, fiat netzessària sa realizatzione de protzessores multi-nùcleu, fatos integrende prus micro-protzessores (nùcleos) in unu tzircùitu integradu.

Is protzessores multi-nùcleu permitint una multiplicatzione de is prestatziones in base a su nùmeru de is nùcleos (chi su sistema operativu est progetadu pro si nd'avantagiare). Ogni nùcleu podet cumpartzire cun sos àteros carchi cumponente, comente a su bus de interfàtzia o sa cache de segundu livellu. Sa curtzesa estrema de is vàrios nùcleos cunsentit un'iscàmbiu de datos meda prus lestru in cumparàntzia cun sos sistemas multi-protzessore simmètricos discretos traditzionales, megiorende sas prestatziones generales.

In su 2005 est istadu presentadu su primu protzessore a dòpiu nùcleu (connotu a livellu cummertziale comente a dual core) e giai in su 2007 custos protzessores fiant difùndidos meda in server, workstation e in sos elaboradores personales. In su 2008 ddoe aiat giai protzessores a bator nùcleos (quad-core) pro aplicatziones in àmbitu professionale e fintzas domèsticu.

Micro-protzessores CISC, RISC, MIPS e SPARC

Unu micro-protzessore RISC R4400

Tra sa metade de sos annos 80 e su cumintzu de sos annos 90 sunt apartos medas micro-protzessores RISC a prestatziones artas mancari chi custos micro-protzessores sunt istados impreados printzipalmente in sistemas a prestatziones artas cun variantes de su sistema operativu Unix e subra sistemas integrados. Dae insandus sos sistemas RISC si sunt difùndidos in totue e oramai fintzas sos micro-protzessores Intel ìntegrant a s'internu un'architetura RISC chi impreat unu livellu de emulatzione pro esecutare su còdighe x86 chi est de tipu CISC.

Su cuntzetu RISC est apartu in sos super-elaboradores finas dae sos annos 60 (CDC 6600) ma sos primos progetos chi ant puntadu a s'isvilupu de micro-protzessores RISC beros sunt arribbados sos annos 80 cun sos progetos Berkeley RISC e su progetu MIPS de sa Stanford University. Su primu micro-protzessore RISC cummertziale est istadu su R2000, unu sistema a 32 bit chi apartenet a s'architetura MIPS derivada dae s'architetura isvilupada a Stanford. Su sutzessore R3000 at megioradu sas prestatziones e sa R4000 est istadu su primu sistema a 64 bit RISC. Progetos cuncurrentes sunt istados s'IBM POWER e su Sun SPARC. Pagu a pustis àteros produtores ant incumentzadu a pònnere in cummèrtziu protzessores RISC. Tra custos ammentemus s'AT&T CRISP, s'AMD 29000, s'Intel sos860 e Intel sos960, su Motorola 88000, su DEC Alpha e su PA-RISC.

Sa gherra de sos micro-protzessores at eliminadu belle totu sas famìlias. Isceti su PowerPC e su SPARC resistint in sos sistemas de càrculu pro server e super-elaboradores. Is MIPS finas su 2006 sunt istados impreados dae Silicon Graphics pro carchi sistemas issoro cando chi como siant impreados printzipalmente in aplicatziones integradas. Carchi sotziedade comente a s'ARM ant sighidu unu caminu diferente. In comintzu sos protzessores ARM sunt istados progetados pro s'usu in sos elaboradores personales ma in pagos annos sa sotziedade s'est abigiada de s'elevada recherta de protzessores a bassu consumu pro aplicatziones integradas e si s'est cunvertida, invadende su mercadu de is sistemas integrados cun versione oportunas de protzessores ARM. Oe su mercadu de sos dispositivos integrados est dominadu dae sos protzessores MIPS, ARM e PowerPC.

In su càrculu a 64 bit is architeturas DEC Alpha, AMD64, MIPS, SPARC, Power e Itanium sunt tra sas prus populares.

Classificatzione

Tipologias particulares de micro-protzessores sunt sas sighentes:

• micro-protzessore monolìticu;
• micro-protzessore a impreu generale;
• micro-protzessore a impreu ispetzializadu.

Micro-protzessore monolìticu

Unu micro-protzessore monolìticu est unu micro-protzessore costituidu dae un'ùnicu tzircùitu integradu. Sa posta in òpera de protzessores est istada unu traguardu de importu mannu, segudadu in sos primos annos setanta de su sèculu cùrridu gràtzias a sos notèvoles e ispantosos passos a in antis acumpridos dae sa microelettronica: feti bint'annos in antis non fiat mancu immaginadu unu protzessore cuntènnidu in un'ùnicu cumponente eletrònicu in gradu de ocupare s'ispàtziu de pagos tzentìmetros cubos. Oe imbetzes est normale chi su micro-protzessore siat postu inòpera comente a cumponente monolìticu. A su presente tando su micro-protzessore monolìticu est una tipologia de micro-protzessore difùndida meda.

Oe in die, sa manera prus difùndida de fraigare protzessores, est sa de nde insertare prus de unu in su matessi tzircùitu integradu. Cando custos protzessores sunt idènticos, comente acontesset in is protzessores cummertziales prus difùndidos, a su resurtadu ddi narant "protzessore multi-nùcleu". De carchi annu annotamala est in atu sa punna a insertare, in su matessi tzircùitu integradu, ultres a plùrimos CPU, fintzas una GPU.

Micro-protzessore a impreu generale

Unu micro-protzessore a impreu generale (general purpose) est unu micro-protzessore progetadu pro èssere impreadu in sas elaboratziones dados prus vàrias. Est duncas impreadu comente a unidade tzentrale de elaboratzione in is elaboradores a impreu generale, ma fintzas pro àteros impreos. A esèmpiu, sas perifèricas chi netzèssitant de potèntzia de càrculu arta, podent èssere dotadas de unu pròpiu protzessore pro non ingrajare su protzessore tzentrale. E s'ispissu pro cussos dispositivos benint impreados micro-protzessores a impreu generale. Un'esèmpiu de perifèricas in cales benint impreados sunt is imprentadoras.

Micro-protzessore a impreu ispetzializadu

Unu micro-protzessore a impreu ispetzializadu (special purpose) est progetadu pro èssere impreadu in elaboratziones dados dislindadas. Un'esèmpiu de micro-protzessore ispetzializadu est su micro-controllore. Unos àteros esèmpios sunt sos micro-protzessores ponent in òpera protzessores de sinniales digitales, unidades de elaboratzione gràficas e unidade de càrculu in vìrgula mòbile.

Medas micro-protzessores ispetzializados sunt dotados de possibilidades limitadas de programmatzione o non sunt de s'in totu programmàbiles. Pro esempru sas primas unidades de elaboratzione gràfica isvilupadas in sos annos noranta non fiant programmàbiles o suportaiant una programmatzione limitada. Isceti de pagu tempus is unidades de elaboratzione gràfica ant balangiadu prus libertade de programmatzione.

Su RCA 1802 fiat unu micro-protzessore ispetzializadu ca fiat progetadu pro aplicatziones ispatziales e tando teniat caraterìsticas particulares, mancari chi no esseret limitadu in sa programmatzione. Su sistema est istadu definidu a progetu istàticu sende chi podiat variare sa frecuèntzia de funtzionamentu a manera arbitrària finas segudare sos 0 Hz pro èssere firmadu de s'in totu. Sas sondas Voyager, Viking e Galileu, pro impreare sa minore potèntzia elètrica durante su biàgiu ispatziale, firmaiant su protzessore. Relojus o sensores torraiant a ischidare su protzessore atziende·nde sa frecuèntzia cando fiat netzessàriu chi su sistema elaboraret datos pro sa navigatzione, pro su controllu orbitale, pro s'achirimentu de datos o pro sas comunicatziones ràdiu.

Fàbricu

Sa realizatzione de sos tzircùitos integrados (e tando fintzas de sos micro-protzessores) acontesset in prus fases. Su materiale de partèntzia est una fita tzirculare de semicondutore (a parusu silìtziu) narada suportu: custu materiale, giai pagu drogadu, benit drogadu de prus pro impiantu iònicu pro creare sas zonas ativas de sos vàrios dispositivos; sunt posca depositados una sèrie de pìgios fines de materiales diversos chi andant a creare su wafer:

• Pìgios de semicondutore poli-cristallinu;
• Pìgios isolantes fines;
• Pìgios isolantes de òssidu, meda de prus grussos de sos pretzedentes;
• Pìgios metàllicos pro is collegamentos elètricos, a parusu costituidos dae allumìniu e a bias de ràmene

Retza de àtomos de "silìtziu istratzadu" in unu micro-protzessore modernu

Sa geometria de sas zonas chi depent retzire sa drogadura est donada cun unu protzessu de foto-litografia: ogni bia chi su tzircùitu integradu depet retzire unu pìgiu nou o un'impiantu nou de drogantes, benit cobertu dae una pellìcula fine foto-sensìbile, chi benit impressionada cun una mascara a definitzione arta. Sas zonas illuminadas de sa pellìcula bessent solùbiles e benint bogadas dae sa sabunadura, lassende de aici iscobertu su tzircùitu sutastante. Cando sa creatzione de tzircùitos in su suportu est acabada, custos sunt proados, su suportu est segadu e sos tzircùitos inserrados in is corpus chi ant a èssere montados in sos tzircùitos imprentados. In unu tzircùitu integradu si podent insertare transistor e dìodos. Est possìbile creare resistèntzias e cundensadores subra semicondutore puru, ma de sòlitu custos ùrtimos cumponentes òcupant meda ispàtziu in su tzircùitu e si nde èvitat s'impreu, sostituende·ddos cando possìbile cun retzes de transistor. No est imbetzes possìbile integrare indutores e trasformadores, chi depent duncas èssere collegados dae foras a su tzircùitu integradu: su matessi balet pro sos cundensadores de capatzidade mèdia e manna.

In custos ùrtimos annos, nointames, s'est incumentzadu a impreare su silìtziu in cumbinatzione cun su germàniu cun sa tècnica de su silìtziu istratzadu (strained silicon). Custa tècnica cunsistet in su depositare, in su corpus de su wafer de silìtziu, unu pìgiu de silìtziu-germàniu de 2 micron cun contzentratzione de germàniu de su 20%; sa contzentratzione de germàniu no est uniforme in totu su pìgiu: ddoe at una contzentratzione majore in sa chima de s'istrutura. A custu puntu unu pìgiu de silìtziu de sa grussesa de belle 20 nm benit depositadu in su pìgiu de silìtziu-germanio. Custa tècnica allongat sa retze cristallina de su silìtziu de belle su 1% in diretzione siat laterale siat verticale e custa permitit una crèschida manna in sa mobilidade de sos portadores de càrriga, chi addòbiant una resistèntzia inferiora a su coladòrgiu issoro e current finas su 70% prus lestros e custu faghet is tzircùitos prus lestros de belle su 30% sena bisòngiu de prus miniaturizatzione. Su printzìpiu chi istat a sa base de totu custu est chi sos àtomos de silìtziu de su pìgiu subrastante s'allìniant cun is de su pìgiu de silìtziu-germàniu chi, essende prus s'ispissu, òbligat sos àtomos de silìtziu a si nche istesiare de una distàntzia anàloga a cussa de sos àtomos de silìtziu-germàniu.

Nota: in sos wafer de silìtziu de 8", non s'impreat prus dae tempus nen ràmene ne allumìniu pro sos collegamentos, ma diversos pìgios de chi andant a cobèrrere sas Vias chi sunt apuntu is famados peigheddos in ue benint fatos sos collegamentos elètricos, cun sas micro-saldaturas. Su tungsteno est depostu subra totu su wafer (diat èssere in difìtzile meda a cobèrrere ognuna de is mìgias e mìgias de Vias) e benit bogadu pro planarizatzione chìmica-mecànica.

Mercadu de sos micro-protzessores

In su 2003 su mercadu de sos micro-protzessores baliat 44 milliardos de dollaros; sa tzifra includet siat sa produtzione siat sa bèndida [2].

Is micro-protzessores pro elaboradores personales surbint sa metade de su faturadu totale puru rapresentende su 0.2% de su nùmeru totale de cantos prodùidos isceti.

Belle su 55% de sas unidades de elaboratzione tzentrale fiant micro-controllores a 8 bit; in su 1997 sunt istados bèndidos prus de duos milliardos de micro-controllores a 8 bit [3].

Prus mancu che su 10% de sas unidades de elaboratzione tzentrale fiant a 32 bit o 64 bit; de totu sas unidades a 32 bit, solu su 2% fiat impreadu in sos elaboradores personales, mentras su 98% fiat impreadu in aplicatziones integradas comente a eletrodomèsticos, controllores industriales, perifèricas pro elaboradores o àteru.

Cunsiderende totu sos micro-protzessores prodùidos e de su mercadu totale, su prètziu mèdiu de unu micro-protzessore est de 6 dollaros istadunidensos [4].

Tra totu sas domos produtoras si distinghent, prus che totu in su mercadu de sos elaboradores personales e server, Intel e AMD.