típus | Processzor ( be ) |
---|
Keltezett | 1971 |
---|
A mikroprocesszor olyan processzor, amelynek minden alkatrészét kellően kicsinyítették ahhoz, hogy egyetlen dobozba csoportosíthassák őket . Funkcionálisan a processzor a számítógép azon része, amely végrehajtja az utasításokat és feldolgozza a program adatait .
A hetvenes évek elejéig a processzor működéséhez szükséges különféle elektronikus alkatrészek nem fértek el egyetlen integrált áramkörben , amelyhez sok alkatrész, köztük több integrált áramkör összekapcsolására volt szükség. 1971-ben az amerikai amerikai Intelnek először sikerült egyetlen processzort felépítenie a processzort alkotó összes alkatrészt egyetlen integrált áramkörre, ezáltal létrehozva a mikroprocesszort.
Ez a miniatürizálás lehetővé tette:
A mikroprocesszor fő jellemzői:
Az utasításkészlet amely a mikroprocesszor típusától és a gyártótól függ: adjon hozzá két számot, hasonlítson össze két számot annak megállapításához, hogy egyenlőek-e, hasonlítson össze két számot annak megállapításához, hogy melyik a legnagyobb, szorozzon meg két számot ... A processzor több tízet, sőt százat is végrehajthat vagy több ezer különböző utasítás. Építészetének összetettsége Ezt a bonyolultságot a mikroprocesszorban lévő tranzisztorok számával mérjük . Minél több tranzisztort tartalmaz a mikroprocesszor, annál többet képes komplex műveletek végrehajtására és / vagy nagy számok feldolgozására. A processzor által egyszerre feldolgozható bitek száma Az első mikroprocesszorok 4 bitnél többet nem tudtak feldolgozni egyszerre. Ezért több utasítást kellett végrehajtaniuk 32 vagy 64 bites számok hozzáadásához. 2007-ben a mikroprocesszorok képesek feldolgozni a 64 bites számokat. A busz , a memória és a processzor bitjeinek száma közvetlenül befolyásolja a nagy számok gyors feldolgozásának képességét, vagy a nagy pontosságú számokat (jelentős tizedesjegyek száma). Óra sebessége Az óra szerepe a mikroprocesszor munkájának ritmusának szabályozása. A frekvencia megfelel az úgynevezett óraciklusnak. Egy utasítás a processzor és az utasítás típusától függően egy vagy több óraciklust vehet igénybe. RISC processzor , amely az összes gépi nyelv művelet egyszerű, de vezetékes jellemzően egy ciklust utasítást. Éppen ellenkezőleg, a mikrokódot tartalmazó CISC processzor vagy a gépi nyelv utasításai ezután vezetékes utasítások sorozata. Következésképpen minden esetben, azonos technológiával, minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb az végrehajtható utasítások száma.Például egy 400 MHz-en futó A processzor képes bizonyos utasításokat gyorsabban végrehajtani, mint egy másik , 1 GHz-en futó B processzor , mindez a saját architektúrájuktól függ.
A fenti jellemzők kombinációja határozza meg a mikroprocesszor teljesítményét, amelyet "utasítások milliói másodpercenként" (MIPS) fejeznek ki. Az 1970-es években a mikroprocesszorok kevesebb, mint egymillió utasítást hajtottak végre másodpercenként, de 2007-ben a processzorok másodpercenként több mint 10 milliárd utasítást tudtak végrehajtani .
Az 1969 mikroprocesszor találta mérnök és fizikus Intel , Marcian Hoff (becenevén Ted Hoff) és Federico Faggin , aki éppen csatlakozott hozzá, az elvégzett kutatás Olaszországban. Federico Faggin , olasz mérnök 1968-ban Fairchild-SGS Agrate Brianza , majd Palo Alto a Thomas Klein , a tervező az első kereskedelmi integrált áramkör Öneirendeződött hálózatok, a Fairchild 3708, majd projektmenedzsere Silicon kapu Technology ( SGT), az első gyakorlati módszer az MOS (félvezető / fém / oxid szerkezet) integrált áramkörök gyártására önbeálló kapukkal, amelyek egy MOS tranzisztor hagyományos alumínium kapuját szilícium kapuval helyettesítették, hogy kétszer annyi tranzisztort integráljanak ugyanabba felület. Federico Faggint az Intel alkalmazza1970 április, hogy legyen projektmenedzser, a tervezési módszertan megalkotója és vezető tervezője. Alig néhány hónap alatt Marcian Hoff mellett az Intel 4004 négy chipjéből, amelyet eredetileg grafikus vezérlők gyártására használtak szöveges módban, egy általános célú processzort tervezett, a japán Busicomtól vásárolt licenccel .
Marcian Hoff megfogalmazta a mikroprocesszor architektúráját (blokk architektúra és utasításkészlet). Az első mikroprocesszor a piacon, az 1971. november 15, a 4 bites Intel 4004 , majd a 8 bites Intel 8008, amelyet eredetileg szöveges grafikus vezérlők gyártására használtak . Túl lassúnak tartotta a tervezést kérő ügyfél, általános célú processzorrá vált.
Ezek a processzorok az Intel 8080 , a Zilog Z80 és a leendő Intel x86 család elődei . Federico Faggin a chip és a logika újszerű tervezési módszertanának a szerzője, amely először az általa 1968-ban a Fairchildnél kifejlesztett szilíciumkapu technológián alapult . Ő vezette az első mikroprocesszor tervezését egészen az 1971-es piaci bevezetéséig .
Szinte ugyanakkor az amerikai Motorola hasonló munkákat és újításokat hajtott végre a General Electric Chuck Peddle irányításával , ahol elektronikus pénztárgépet tervezett, de 1970-ben úgy döntött, hogy felhagy számítógépes tevékenységével. Részt vett a Motorola 6800 8 bites mikroprocesszor fejlesztésében , amelyet aztán 300 amerikai dollárért értékesítettek, és amelyet az SMT cég Goupil 1 és 2 professzionális számítógépeihez fognak használni .
Az 1970-es években megjelentek az adatgrammok és az elosztott számítástechnika fogalmai , az Arpanet , a Cyclades hálózat és az Elosztott Rendszer Architektúra alkalmazásával , amely 1978- ban az „OSI-DSA” modell lett . A mikroprocesszort nagyon gyorsan üdvözlik, mint ennek az elosztott számításnak az alapkövét , mert ez lehetővé teszi a számítás decentralizálását , az IBM monopóliumához képest olcsóbb és kevésbé nehézkes gépekkel , nagyobb sorozatban gyártva.
A 1990 , Gilbert Hyatt azzal apasági mikroprocesszor alapuló szabadalmi ő benyújtott 1970 . A Hyatt szabadalmi várakozásának elismerése lehetővé tette volna a Hyatt számára, hogy jogdíjat követeljen a világ minden részén gyártott mikroprocesszorról, de a Hyatt szabadalmát 1995- ben érvénytelenítette az Egyesült Államok szabadalmi hivatala, azon az alapon, hogy a szabadalmi bejelentésben leírt mikroprocesszor nem előállítottak, ráadásul a szabadalom benyújtásakor rendelkezésre álló technológiával nem lehetett volna elkészíteni.
A következő táblázat leírja az Intel által gyártott mikroprocesszorok főbb jellemzőit, és bemutatja azok evolúcióját a tranzisztorok számában, az áramkör miniatürizálásában és a teljesítmény növekedésében. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha ez a táblázat leírja az Intel termékeinek fejlődését, akkor a versenytársak termékeinek alakulása ugyanazt az irányt követte többé-kevésbé előre vagy hátra.
A számítógépes program lényegében a processzor által végrehajtott utasítások folyama. Minden utasítás egy vagy több óraciklust igényel , az utasításokat annyi lépésben hajtják végre, ahány ciklus szükséges. A szekvenciális mikroprocesszorok végrehajtják a következő utasítást, miután befejezték az aktuális utasítást. Utasítás-párhuzamosság esetén a mikroprocesszor több utasítást is feldolgozhat ugyanabban az óraciklusban, feltéve, hogy ezek a különböző utasítások nem egyszerre mozgósítanak egyetlen belső erőforrást. Más szavakkal, a processzor végrehajtja az utasításokat, amelyek egymást követik, és nem függenek egymástól, a teljesítés különböző szakaszaiban. Ezt a közelgő végrehajtási sort pipeline- nek nevezzük . Ezt a mechanizmust először az 1960-as években hajtotta végre az IBM . A fejlettebb processzorok egyszerre hajtanak végre annyi utasítást, ahány csővezetékük van, ez azzal a feltétellel, hogy az összes, párhuzamosan végrehajtandó utasítás nem függ egymástól, vagyis mindegyik végrehajtásának eredménye nem módosítsa a többiek végrehajtásának feltételeit. Az ilyen típusú processzorokat szuperskaláris processzoroknak nevezzük . Az első számítógép, amely ilyen típusú processzorral volt felszerelve, a Seymour Cray CDC 6600 volt, 1965-ben. A Pentium volt az első szuperskalár processzor PC-kompatibilis .
A processzortervezők nem csupán egyszerre több független utasítás végrehajtására törekszenek, hanem az összes utasítás végrehajtási idejének optimalizálására. Például a processzor úgy rendezheti az utasításokat, hogy minden csővezetéke független utasításokat tartalmazzon. Ezt a mechanizmust megbízáson kívüli végrehajtásnak nevezzük . Ez a típusú processzor elengedhetetlen volt a fogyasztói gépek számára az 1980-as és 1990-es években. Az ilyen típusú csővezeték kanonikus példája a RISC (csökkentett utasításkészletű számítógép) processzor öt lépésben. Az Intel Pentium 4 35 csővezeték-fokozattal rendelkezik. Az ilyen processzorra optimalizált fordító gyorsabban futó kódot biztosít.
Annak érdekében, hogy ne pazarolja az időt az új utasításokra való várakozás, és különösen az az idő, amely a kontextus újratöltéséhez szükséges az egyes szálváltások között , az alapítók optimalizálási folyamatokat adtak a processzorokhoz, hogy a szálak megoszthassák a csővezetékeket, a gyorsítótárakat és a regisztereket. Ezeket a folyamatokat, az egyidejű többszálú menetrend néven csoportosítva , az 1950-es években fejlesztették ki, másrészt a teljesítmény növelése érdekében a fordítóknak figyelembe kell venniük ezeket a folyamatokat, ezért ezekhez a programokat újra össze kell állítani típusú processzorok. Az Intel a 2000-es évek elején megkezdte a kétsávos SMT technológiát megvalósító processzorok gyártását . Ezek a processzorok, a Pentium 4s , egyszerre futtathatnak két szálat, amelyek ugyanazon csővezetékekkel, gyorsítótárakkal és regiszterekkel rendelkeznek. Az Intel ezt a kétirányú SMT technológiát hívta : Hyperthreading . A Super-threading (in) időközben egy SMT technológia, amelyben több szál is ugyanazt az erőforrást használja, de ezek a szálak csak egymás után futnak, és nem egyszerre.
Már régóta létezik az a gondolat, hogy több processzor legyen ugyanazon az összetevőn belül, például a System on Chip . Ez abból állt, hogy például hozzáadtam a processzorhoz egy számtani társprocesszort , egy DSP-t , sőt egy memória-gyorsítótárat, esetleg az alaplapon található összes komponenst. Megjelentek tehát két vagy négy magot használó processzorok , például az IBM 2001-ben kiadott POWER4- je. Ezek rendelkeznek a fent említett technológiákkal. Az ilyen típusú processzorral rendelkező számítógépek kevesebbe kerülnek, mint egy megfelelő számú processzor vásárlása. A teljesítmény azonban nem közvetlenül összehasonlítható, a kezelt problémától függ. Speciális API-kat fejlesztettek ki, hogy teljes mértékben kihasználhassák ezeket a technológiákat, mint például az Intel Threading Building Blocks .
Keltezett | Vezetéknév | Tranzisztorok száma |
Maratás finomsága (nm) |
Magok száma | Óra frekvencia | adat szélesség |
MIPS |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1971 | Intel 4004 | 2,300 | 10 000 | 1 | 740 kHz | 4 bit / 4 bit busz | 0,06 |
1974 | Intel 8080 | 6000 | 6000 | 1 | 2 MHz | 8 bit / 8 bit busz | 0,64 |
1979 | Intel 8088 | 29 000 | 3000 | 1 | 5 MHz | 16 bit / 8 bit busz | 0,33 |
1982 | Intel 80286 | 134.000 | 1500 | 1 | 6 , hogy 16- MHz (20 MHz AMD) | 16 bit / 16 bit busz | 1 |
1985 | Intel 80386 | 275.000 | 1500 | 1 | 16 - 40 MHz | 32 bites / 32 bites busz | 5. |
1989 | Intel 80486 | 1 200 000 (800 nm) | 1000 és 800 között | 1 | 16–100 MHz | 32 bites / 32 bites busz | 20 |
1993 | Pentium ( Intel P5 ) | 3 100 000 | 800–250 | 1 | 60 - 233 MHz | 32 bites / 64 bites busz | 100 |
1997 | Pentium II | 7 500 000 | 350–250 | 1 | 233–450 MHz | 32 bites / 64 bites busz | 300 |
1999 | Pentium III | 9 500 000 | 250–130 | 1 | 450 - 1400 MHz | 32 bites / 64 bites busz | 510 |
2000 | Pentium 4 | 42 000 000 | 180–65 | 1 | 1.3 , hogy 3.8 GHz | 32 bites / 64 bites busz | 1,700 |
2004 | Pentium 4 D (Prescott) | 125 000 000 | 90–65 | 1 | 2,66-3,6 GHz | 32 bites / 64 bites busz | 9000 |
2006 | Core 2 Duo (Conroe) | 291 000 000 | 65 | 2 | 2,4 GHz (E6600) | 64 bites / 64 bites busz | 22 000 |
2007 | Core 2 Quad (Kentsfield) | 2 * 291 000 000 | 65 | 4 | 3 GHz (Q6850) | 64 bites / 64 bites busz | 2 * 22 000 (?) |
2008 | Core 2 Duo (Wolfdale) | 410 000 000 | 45 | 2 | 3,33 GHz (E8600) | 64 bites / 64 bites busz | ~ 24.200 |
2008 | Core 2 Quad (Yorkfield) | 2 * 410 000 000 | 45 | 4 | 3,2 GHz (QX9770) | 64 bites / 64 bites busz | ~ 2 * 24.200 |
2008 | Intel Core i7 (Bloomfield) | 731 000 000 | 45 | 4 | 3,33 GHz (Core i7 975X) | 64 bites / 64 bites busz | ? |
2009 | Intel Core i5 / i7 (Lynnfield) | 774 000 000 | 45 | 4 | 3,06 GHz (I7 880) | 64 bites / 64 bites busz | 76,383 |
2010 | Intel Core i7 (Gulftown) | 1 170 000 000 | 32 | 6. | 3,47 GHz (Core i7 990X) | 64 bites / 64 bites busz | 147,600 |
2011 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Sandy Bridge) | 1 160 000 000 | 32 | 4 | 3,5 GHz (Core i7 2700K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2011 | Intel Core i7 / Xeon (Sandy Bridge-E) | 2 270 000 000 | 32 | 4–6 | 3,5 GHz (Core i7 3970X) | 64 bites / 64 bites busz | 1 vagy 2 |
2012 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Ivy Bridge) | 1 400 000 000 | 22. | 4–6 | 3,5 GHz (Core i7 3770K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2013 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Haswell) | 1 400 000 000 | 22. | 4–6 | 3,8 GHz (Core i7 4770K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2014 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Broadwell) | 1 400 000 000 | 14 | 4–10 | 3,8 GHz (Core i7 5775R) | 64 bites / 64 bites busz | |
2015 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Skylake) | 1 750 000 000 | 14 | 4-től 8-ig | 4 GHz (Core i7 6700K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2016 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Kabylake) | ? | 14 | 4 | 4,2 GHz (Core i7 7700K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2017 | Intel Core i3 / i5 / i7 (Coffee Lake) | ? | 14 | 6-tól 8-ig | 5,0 GHz (Core i7 8086K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2019 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Ice Lake) | ? | 10. | 4 | 4,1 GHz (Core i7-1068NG7) | 64 bites / 64 bites busz | |
2019 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Tiger Lake) | ? | 10. | 4 | 5,0 GHz (Core i7-11375H) | 64 bites / 64 bites busz | |
2020 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Comet Lake) | ? | 14 | 8. | 5,3 GHz (Core i9-10900K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2021 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Rocket Lake) | ? | 14 | 8. | 5,3 GHz (Core i9-11900K) | 64 bites / 64 bites busz | |
2021 | Intel Core i3 / i5 / i7 / i9 (Alder Lake) | ? | 10. | ? | 64 bites / 64 bites busz |
A mikroprocesszorokat általában családokba sorolják, attól függően, hogy milyen utasításokat hajtanak végre. Míg ez az utasításkészlet gyakran tartalmaz egy, az egész család számára közös alapot, a család újabb mikroprocesszorai új utasításokat mutathatnak be. A családban a visszafelé kompatibilitás nem mindig biztosított. Például az Intel 80386 processzorhoz írt, úgynevezett x86- kompatibilis program , amely memóriavédelmet tesz lehetővé, lehet, hogy nem működik a régebbi processzorokon, de minden újabb processzoron (például Intel Core Duo vagy Athlon d 'AMD).
Több tucat mikroprocesszoros család létezik. A leggyakrabban használtak közül megemlíthetjük:
A nagyközönség számára legismertebb család az 1970- es évek végén megjelent x86 család , amelyet főként az Intel (a Pentium gyártója ), az AMD (az Athlon gyártója ), a VIA és a Transmeta fejlesztett ki . Az első két vállalat uralja a piacot azzal, hogy 2006 óta gyártja a személyi számítógépekkel kompatibilis PC és Macintosh mikroprocesszorok többségét .
A MOS Technology 6502, amelyet az Apple II , a Commodore PET gyártásához használtak , és amelynek leszármazottait a Commodore 64 és az Atari 2600 konzolokhoz használták . Az MOS Technology 6502-t a Motorola egykori mérnökei tervezték, és nagyon a Motorola 6800 ihlette .
A Zilog Z80 mikroprocesszort az 1980-as években széles körben alkalmazták az első 8 bites személyi mikrokomputerek tervezésénél, mint például a TRS-80 , a Sinclair ZX80 , ZX81 , ZX Spectrum , az MSX szabvány , az Amstrad CPC-k és később a beágyazott rendszerek.
A család Motorola 68000 (más néven m68k) a Motorola animációs első Macintosh , a Mega Drive , a Atari ST és a Commodore Amiga . Származékaikat ( Dragonball , ColdFire ) továbbra is használják a beágyazott rendszerekben.
A PowerPC mikroprocesszorok az IBM és Motorola felszerelt, amíg 2006 a személyi számítógépek Macintosh (gyártó Apple ). Ezeket a mikroprocesszorokat az IBM P sorozatú kiszolgálóiban és különféle fedélzeti rendszerekben is használják . A játékkonzolok területén a PowerPC-ből származó mikroprocesszorok felszerelik a Wii ( Broadway ), a GameCube ( Gekko ), az Xbox 360-at (hárommagos származék, Xenon néven). A PlayStation 3 fel van szerelve a Cell mikroprocesszorral , amely a POWER4-ből származik, amely a PowerPC-hez hasonló architektúra.
A feldolgozók a MIPS architektúra animált a munkaállomások származó Silicon Graphics , játékkonzolok, mint a PSone , a Nintendo 64 és beágyazott rendszerek, valamint a router Cisco . Ez az első család, amely 1991-ben 64 bites architektúrát kínált az MIPS R4000 -gyel . A kínai alapító Loongson processzorai a MIPS technológiákon alapuló új generáció, amelyet szuperszámítógépekben és alacsony fogyasztású számítógépekben használnak.
Az ARM családot manapság főleg beágyazott rendszerekben használják , beleértve számos PDA-t és okostelefonokat . Korábban használt Acorn annak Archimedes és RiscPC .
A mikroprocesszorok órajele egy óra jel (a rendszeres oszcilláló jel kiszabó ritmus közötti áthelyezéséről áramkörök). Az 1980- as évek közepén ennek a jelnek a frekvenciája 4–8 MHz volt . A 2000-es években ez a frekvencia elérte a 3 GHz-et . Minél nagyobb ez a frekvencia, annál inkább képes a mikroprocesszor nagy sebességgel végrehajtani a programok alapvető utasításait, de annál jobban kell vigyázni a buszok minőségére, és hosszukat a frekvenciához igazítani.
A gyakoriság növelésének hátrányai vannak:
A túlhúzás azt jelenti, hogy a mikroprocesszorra magasabb frekvenciájú órajelet kell alkalmazni a gyártó ajánlásai szerint, amely másodpercenként több utasítást tud végrehajtani. Ehhez gyakran nagyobb áramellátásra van szükség a meghibásodások, sőt a túlmelegedés esetleges megrongálódásának kockázatával.
A jelenlegi mikroprocesszorok úgy vannak optimalizálva, hogy óránként egynél több utasítást hajtsanak végre, ezek párhuzamos végrehajtási egységekkel rendelkező mikroprocesszorok. Ezen túlmenően olyan eljárásokkal látják el őket, amelyek statisztikák segítségével „előre látják” az alábbi utasításokat.
A mikroprocesszorok erejéért folytatott versenyben két optimalizálási módszer versenyez:
Az elektronikus chipek méretének csökkenésével és az órajel frekvenciáinak felgyorsulásával azonban a RISC és a CISC közötti különbség szinte teljesen megszűnt. Ahol egyértelmű elválasztású családok léteztek, ma olyan mikroprocesszorokat láthatunk, amelyekben egy belső RISC- szerkezet biztosítja az energiát, miközben kompatibilis marad a CISC- típus használatával (az Intel x86 család így átmeneten ment keresztül egy szervezet között, amely kezdetben nagyon jellemző volt a „ CISC-re”. szerkezet . Jelenleg ez használ egy nagyon gyors RISC mag alapuló rendszer on-the-fly kód átrendeződés ) végrehajtott, részben köszönhetően egyre nagyobb cache , amely legfeljebb három szinten.
A mikroprocesszor központi egysége lényegében a következőket tartalmazza:
Egyes nyilvántartásoknak nagyon specifikus szerepük van:
Csak a Programszámláló elengedhetetlen, vannak (ritka) processzorok állapotregiszter nélkül vagy veremmutató nélkül (például az NS320xx (en) ).
A vezérlőegység is lebontható:
Először is, a mikroprocesszor betölti a memóriában lévő utasításokat a programszámlálónak köszönhetően. Ez utóbbi növekményesen növekszik, így a processzor a következő ciklust feldolgozza a következő utasítást. Ezután az utasítást dekódoljuk, és ha szükséges, a mikroprocesszor további adatokat keres a memóriában. Bizonyos esetekben az utasításokat csak arra használják, hogy adatokat töltsenek be egy adott regiszterbe, vagy hogy a regiszterből adatokat írjanak a memóriába. Ebben az esetben a processzor betölti vagy írja az adatokat, majd átkerül a következő utasításra. Abban az esetben, ha a processzornak számítási műveletet kell végrehajtania, a processzor felhívja az ALU-t. Sok architektúrában ez akkumulátorregiszterrel működik . Ez elmenti az előző művelet eredményét, amelyet aztán újra fel lehet használni. Ugrás ( goto, jump ) esetén a programszámláló közvetlenül módosul. Abban az esetben, egy feltételes ugrás ( ha ), a processzor ellenőrzi, mielőtt a folytatásban, hogy egy logikai feltétel érvényes ( igaz ). Egyes ugrásokban ( ugrás ) a processzor értéket ad az akkumulátornak. Ez lehetővé teszi a program futtatását a memória bárhol. Az utasításokat ezért több kategóriába sorolják:
A ciklus végén a processzor befejezi az adatok memóriában vagy meghatározott regiszterekben történő tárolását. Hordozás esetén egy speciális regiszter megkapja a hordozás értékét, amely lehetővé teszi, hogy újra kombinálva több bittel működjön, mint amennyit az architektúra megenged. Hiba esetén, például nullával való felosztás esetén a processzor módosítja az állapotregisztert, és megszakítást indíthat el. Mindezek a lépések több óraciklusban is elvégezhetők. Az optimalizálás abból áll, hogy végrehajtják őket a láncban (a csővezeték elve) vagy párhuzamosan (szuperskaláris architektúra). Jelenleg a mikroprocesszorok gyakoriságának növekedésével járó nehézségekkel szembesülve a gyártók megpróbálják növelni a ciklusonkénti utasítások számát (IPC) a processzorok sebességének növelése érdekében. Ez olyan többmagos processzorok megjelenéséhez vezetett , amelyek több egységből vagy magból állnak , és amelyek képesek az egyik utasítás végrehajtására a másiktól függetlenül (ellentétben a szuperskaláris architektúrával, amely közösen tartja a regisztereket). Ezután párhuzamosan a számításról beszélünk. Ehhez azonban megfelelő programok szükségesek, ezért e processzorok teljesítménye egyre inkább az általuk végrehajtott programok programozásának minőségétől függ.
A mikroprocesszor gyártása lényegében megegyezik bármely integrált áramkör gyártásával . Ezért összetett folyamatot követ. De a legtöbb mikroprocesszor hatalmas mérete és összetettsége tovább növeli a művelet költségeit. A Moore-törvény , amely kimondja, hogy a mikroprocesszorokon kétévente két szilícium chipet tartalmazó tranzisztorok száma kétévente azt is jelzi, hogy a gyártási költségek az integráció mértékével együtt megduplázódtak.
A mikroprocesszorok gyártását ma a gyártási egységek kapacitásának növelése szempontjából a két tényező egyikének tekintik (a nagy kapacitású memóriák gyártásával kapcsolatos korlátozásokkal). Az ipari metszetek finomsága 2006-ban elérte a 45 nm- t. A gravírozás finomságának további csökkentésével az alapítók szembeszállnak a kvantummechanika szabályaival .
Az egyre finomabb metszési technikák alkalmazása ellenére a mikroprocesszorok hevítése megközelítőleg arányos marad a feszültségük négyzetével egy adott architektúránál. A feszültséggel, a frekvenciával és a beállítási együtthatóval kiszámíthatjuk a szórt teljesítményt :
Ez a probléma kapcsolódik egy másikhoz, a hőelvezetéshez, és ezért gyakran a ventilátorokhoz , a zajszennyezés forrásaihoz. Folyékony hűtés alkalmazható. A hőpaszta használata biztosítja a jobb hővezetést a processzor és a hűtőborda között. Noha a fűtés nem jelent nagy problémát az asztali típusú alkalmazások számára, az összes hordozható alkalmazás számára igen. Technikailag könnyen kezelhető és hűthető egy álló számítógép. A hordozható alkalmazások esetében ez két trükkös kérdés. A mobiltelefonok, laptopok, digitális fényképezőgépek, PDA-k és MP3-lejátszók tartalmazzák az akkumulátorokat, amelyeket meg kell őrizni, hogy a hordozható eszköz jobb autonómiával rendelkezzen.