सामान्य प्रयोजन सीपीयू का इतिहास

सामान्य प्रयोजन सीपीयू का इतिहास कंप्यूटिंग हार्डवेयर के पहले के इतिहास की निरंतरता है।

1950 का दशक: प्रारंभिक डिज़ाइन

आरंभिक 700 श्रृंखला वाले आईबीएम कंप्यूटरों से वैक्यूम ट्यूब मॉड्यूल

1950 के दशक की प्रारंभ में, प्रत्येक कंप्यूटर का डिज़ाइन अद्वितीय था। एकाधिक, भिन्न कार्यान्वयन वाली कोई उर्ध्व-संगत मशीनें या कंप्यूटर आर्किटेक्चर नहीं थे। मशीन के लिए लिखे गए प्रोग्राम किसी अन्य प्रकार के नहीं, यहां तक ​​कि उसी कंपनी के अन्य प्रकार के भी नहीं चलेंगे। तब यह कोई बड़ी कमी नहीं थी क्योंकि कंप्यूटर पर चलाने के लिए कोई बड़ा सॉफ्टवेयर विकसित नहीं किया गया था, इसलिए स्क्रैच से प्रोग्रामिंग प्रारंभ करना बड़ी बाधा के रूप में नहीं देखा गया था।

उस समय की डिज़ाइन स्वतंत्रता बहुत महत्वपूर्ण थी क्योंकि डिजाइनर इलेक्ट्रॉनिक्स की निवेश से बहुत विवश थे, और केवल यह पता लगाना प्रारंभ कर रहे थे कि कंप्यूटर को सर्वोत्तम विधि से कैसे व्यवस्थित किया जा सकता है। इस अवधि के समय प्रारंभ की गई कुछ मूलभूत सुविधाओं में सूचकांक रजिस्टर (फेरांति मार्क 1 पर), प्रतिवर्ती विवरण सेविंग इंस्ट्रक्शन (यूएनआईवीएसी I), तत्काल ऑपरेंड (आईबीएम 704), और अमान्य संचालन का पता लगाना (आईबीएम 650) सम्मिलित थे।

1950 के दशक के अंत तक, वाणिज्यिक बिल्डरों ने फ़ैक्टरी-निर्मित, ट्रक-डिलीवर करने योग्य कंप्यूटर विकसित कर लिए थे। सबसे व्यापक रूप से स्थापित कंप्यूटर आईबीएम 650 था, जो ड्रम मेमोरी का उपयोग करता था, जिस पर प्रोग्राम पेपर छिद्रित टेप या छिद्रित कार्ड का उपयोग करके लोड किए जाते थे। कुछ बहुत उच्च-स्तरीय मशीनों में कोर मेमोरी भी सम्मिलित थी जो उच्च गति प्रदान करती थी। हार्ड डिस्क भी लोकप्रिय होने लगी थी।

कंप्यूटर स्वचालित अबेकस है। संख्या सिस्टम का प्रकार उसके कार्य करने के विधि को प्रभावित करता है। 1950 के दशक की प्रारंभ में, अधिकांश कंप्यूटर विशिष्ट संख्यात्मक प्रोसेसिंग कार्यों के लिए बनाए गए थे, और अनेक मशीनें दशमलव संख्याओं को अपनी मूल संख्या सिस्टम के रूप में उपयोग करती थीं; अर्थात्, मशीनों के गणितीय कार्य बेस-2 के अतिरिक्त बेस-10 में कार्य करते थे जैसा कि आज सामान्य है। यह केवल बाइनरी-कोडित दशमलव (बीसीडी) नहीं थे। अधिकांश मशीनों में प्रत्येक प्रोसेसर रजिस्टर में प्रति अंक दस वैक्यूम ट्यूब होते थे। कुछ प्रारंभिक सोवियत संघ के कंप्यूटर डिजाइनरों ने टर्नरी लॉजिक पर आधारित सिस्टम प्रयुक्त किया; अर्थात, बिट की तीन अवस्थाएं हो सकती हैं: +1, 0, या -1, जो सकारात्मक, शून्य या नकारात्मक वोल्टेज के अनुरूप है।

अमेरिकी वायु सेना के लिए प्रारंभिक परियोजना, बिनैक ने बाइनरी अंकगणित का उपयोग करके हल्का, सरल कंप्यूटर बनाने का प्रयास किया था। इसने उद्योग जगत को गहराई से प्रभावित किया था।

1970 के अंत तक, प्रमुख कंप्यूटर लैंग्वेज अपने संख्यात्मक व्यवहार को मानकीकृत करने में असमर्थ थीं क्योंकि दशमलव कंप्यूटर में उपयोगकर्ताओं के समूह इतने बड़े थे कि उन्हें भिन्न नहीं किया जा सकता था।

यहां तक ​​कि जब डिजाइनरों ने बाइनरी सिस्टम का उपयोग किया था, तब भी उनके पास अनेक अजीब विचार थे। कुछ ने आधुनिक दो के पूरक अंकगणित (-1 = 11111) के अतिरिक्त संकेत-परिमाण अंकगणित (-1 = 10001), या लोगों के पूरक (-1 = 11110) का उपयोग किया था। अधिकांश कंप्यूटर छह-बिट कैरेक्टर सेट का उपयोग करते थे क्योंकि वह होलेरिथ पंच कार्ड को पर्याप्त रूप से एन्कोड करते थे। इस अवधि के डिजाइनरों के लिए यह बड़ा रहस्योद्घाटन था कि डेटा शब्द वर्ण आकार का गुणक होना चाहिए। उन्होंने 12-, 24- और 36-बिट डेटा शब्दों के साथ कंप्यूटर डिजाइन करना प्रारंभ किया (उदाहरण के लिए, TX-2 देखें)।

इस युग में, ग्रोश का नियम कंप्यूटर डिज़ाइन पर प्रभाव हो गया था: कंप्यूटर की निवेश उसकी गति के वर्ग के अनुसार बढ़ गई थी।

1960 का दशक: कंप्यूटर क्रांति और सीआईएससी

प्रारंभिक कंप्यूटरों के साथ बड़ी समस्या यह थी कि प्रोग्राम किसी दूसरे पर कार्य नहीं करता था। कंप्यूटर कंपनियों ने पाया कि उनके ग्राहकों के पास किसी दिए गए ब्रांड के प्रति वफादार रहने का कोई कारण नहीं है, क्योंकि उनके द्वारा खरीदा गया अगला कंप्यूटर वैसे भी असंगत होगा। उस समय, सामान्यतः केवल मूल्य और प्रदर्शन ही चिंता का विषय थे।

1962 में, आईबीएम ने कंप्यूटर डिज़ाइन करने के लिए नया दृष्टिकोण आज़माया। योजना ऐसे कंप्यूटरों का वर्ग बनाने की थी जो ही सॉफ़्टवेयर चला सकें, किन्तु भिन्न- भिन्न प्रदर्शन के साथ और भिन्न- भिन्न मूल्यों पर जैसे-जैसे उपयोगकर्ताओं की आवश्यकता बढ़ीं, वह बड़े कंप्यूटरों की ओर बढ़ सकते थे, और फिर भी अपना सारा निवेश प्रोग्राम, डेटा और स्टोरेज मीडिया में रख सकते थे।

ऐसा करने के लिए, उन्होंने सिस्टम/360 (S/360) नामक कॉन्टेक्स्ट कंप्यूटर डिज़ाइन किया था। यह वर्चुअल कंप्यूटर, कॉन्टेक्स्ट निर्देश सेट और ऐसी क्षमताएं थीं जिनका वर्ग की सभी मशीनें समर्थन करेंगी। मशीनों के विभिन्न वर्ग प्रदान करने के लिए, वर्ग का प्रत्येक कंप्यूटर पूर्ण S/360 निर्देश सेट को चलाने में सक्षम मशीन बनाने के लिए कम या अधिक हार्डवेयर इम्यूलेशन और कम या अधिक माइक्रोप्रोग्राम इम्यूलेशन का उपयोग करता है।

उदाहरण के लिए, लो-एंड मशीन में कम निवेश पर बहुत ही सरल प्रोसेसर सम्मिलित हो सकता है। चूंकि इसके लिए शेष निर्देश सेट प्रदान करने के लिए बड़े माइक्रोकोड एमुलेटर के उपयोग की आवश्यकता होगी, जो इसे धीमा कर देगा। हाई-एंड मशीन बहुत अधिक काम्प्लेक्स प्रोसेसर का उपयोग करेगी जो सीधे S/360 डिज़ाइन की अधिक प्रक्रिया कर सकती है, इस प्रकार बहुत सरल और तेज़ एमुलेटर चला सकती है।

आईबीएम ने जानबूझकर कॉन्टेक्स्ट अनुदेश सेट को अधिक काम्प्लेक्स और बहुत सक्षम बनाने का निर्णय लिया था। तथापि कंप्यूटर काम्प्लेक्स था, माइक्रोप्रोग्राम रखने वाला इसका कंट्रोल स्टोर अपेक्षाकृत छोटा रहता था, और इसे बहुत तेज़ मेमोरी के साथ बनाया जा सकता था। अन्य महत्वपूर्ण प्रभाव यह था कि निर्देश संचालन के अधिक काम्प्लेक्स अनुक्रम का वर्णन कर सकता था। इस प्रकार कंप्यूटरों को सामान्यतः मुख्य मेमोरी से कम निर्देश लाने होंगे, जिसे गति और मूल्य के मिश्रण से धीमा, छोटा और कम खर्चीला बनाया जा सकता है।

चूँकि S/360 को आईबीएम 7090 जैसी वैज्ञानिक मशीनों और आईबीएम 1401 जैसी डेटा प्रोसेसिंग मशीनों दोनों का उत्तराधिकारी बनना था, इसलिए इसे ऐसे डिज़ाइन की आवश्यकता थी जो सभी प्रकार के प्रोसेसिंग का उचित समर्थन कर सकते थे। इसलिए निर्देश सेट को सरल बाइनरी संख्याओं और टेक्स्ट, वैज्ञानिक फ़्लोटिंग-पॉइंट (कैलकुलेटर में उपयोग की जाने वाली संख्याओं के समान), और लेखांकन सिस्टम्स द्वारा आवश्यक बाइनरी-कोडित दशमलव अंकगणित में हेरफेर करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

निम्नलिखित लगभग सभी कंप्यूटरों में यह नवीनीकरण किसी न किसी रूप में सम्मिलित थे। सुविधाओं के इस मूल सेट को अब काम्प्लेक्स निर्देश सेट कंप्यूटिंग कहा जाता है (सीआईएससी, उच्चारित सिस्क), शब्द का आविष्कार अनेक वर्षों पश्चात् तक नहीं हुआ था, जब कम निर्देश सेट कंप्यूटिंग (आरआईएससी) को बाजार भागीदारी मिलनी प्रारंभ हुई थी।

अनेक सीआईएससी में, निर्देश या तो रजिस्टरों या मेमोरी तक पहुंच सकता है, सामान्यतः अनेक भिन्न- भिन्न विधियों से इससे सीआईएससी को प्रोग्राम करना सरल हो गया था, क्योंकि प्रोग्रामर केवल तीस से सौ निर्देशों को याद रख सकता था, और हजारों भिन्न- भिन्न निर्देशों के अतिरिक्त तीन से दस संबोधन मोड का सेट याद रख सकता था। इसे ऑर्थोगोनल अनुदेश सेट कहा जाता था। पीडीपी-11 और मोटोरोला 68000 आर्किटेक्चर लगभग ऑर्थोगोनल निर्देश सेट के उदाहरण हैं।

इस समय बंच (बरोज़ कॉर्पोरेशन, यूनीवैक, एनसीआर कॉर्पोरेशन, कंट्रोल डेटा निगम, और हनीवेल) भी था जो आईबीएम से प्रतिस्पर्धा कर रहा था; चूंकि, आईबीएम ने S/360 के साथ उस युग में अपना प्रभाव बनाया था।

बरोज़ कॉर्पोरेशन (जिसका पश्चात् में स्पेरी/यूनिवैक के साथ विलय होकर यूनिसिस बना) ने अपने बरोज़ बड़े सिस्टम B5000 श्रृंखला के साथ S/360 का विकल्प प्रस्तुत किया था। 1961 में, B5000 में वर्चुअल मेमोरी, सममित मल्टीप्रोसेसिंग, मल्टीप्रोग्रामिंग ऑपरेटिंग सिस्टम (मास्टर कंट्रोल प्रोग्राम (एमसीपी)) था, जो एल्गोल 60 में लिखा गया था, और 1964 की प्रारंभ में उद्योग का पहला रिकर्सिव-डिसेंट कंपाइलर था।

1970 का दशक: माइक्रोप्रोसेसर क्रांति

इंटेल 4004 माइक्रोप्रोसेसर

पहला वाणिज्यिक माइक्रोप्रोसेसर, बाइनरी-कोडेड डेसीमल (बीसीडी) आधारित इंटेल 4004, इंटेल द्वारा 1971 में जारी किया गया था। मार्च 1972 में, इंटेल ने 8-बिट कंप्यूटिंग|8-बिट आर्किटेक्चर, 8008 के साथ माइक्रोप्रोसेसर प्रस्तुत किया था, जो ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक (टीटीएल) आधारित डेटापॉइंट 2200 सीपीयू का इंटीग्रेटेड पीएमओएस लॉजिक पुन: कार्यान्वयन है।

4004 डिजाइनर फ़ेडरिको फ़ैगिन और मासातोशी द्वीप ने 8008 के उत्तराधिकारी, इंटेल 8080 को डिजाइन किया, जो थोड़ा अधिक मिनीकंप्यूटर जैसा माइक्रोप्रोसेसर था, जो अधिक सीमा तक सीमित 8008 पर ग्राहकों की प्रतिक्रिया पर आधारित था। 8008 की तरह, इसका उपयोग टर्मिनल जैसे अनुप्रयोगों के लिए किया गया था , प्रिंटर, कैश रजिस्टर और औद्योगिक रोबोट चूंकि, अधिक सक्षम 8080 सीपी/एम नामक प्रारंभिक वास्तविक मानक निजी कंप्यूटर ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए मूल लक्ष्य सीपीयू भी बन गया और इसका उपयोग क्रूज़ मिसाइल और अनेक अन्य उपयोगों जैसे कठिन कंट्रोल कार्यों के लिए किया गया था। 1974 में जारी, 8080 पहले वास्तव में व्यापक माइक्रोप्रोसेसरों में से बन गया था।

1970 के दशक के मध्य तक, कंप्यूटर में इंटीग्रेटेड सर्किट का उपयोग सामान्य हो गया था। यह दशक ट्रांजिस्टर की घटती मूल्य के कारण बाजार में परिवर्तन से भरा रहा था।

संपूर्ण सीपीयू को प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर रखना संभव हो गया था। इसका परिणाम यह हुआ कि सामान्यतः 16-बिट शब्दों और 4K से 64K मेमोरी वाले मिनी कंप्यूटर सामान्य हो गए थे।

सीआईएससी को सबसे शक्तिशाली प्रकार के कंप्यूटर माना जाता था, क्योंकि उनका माइक्रोकोड छोटा होता था और इसे बहुत तेज़ गति वाली मेमोरी में संग्रहीत किया जा सकता था। सीआईएससी आर्किटेक्चर ने सिमेंटिक गैप को भी संबोधित किया जैसा कि तब माना जाता था। यह मशीन लैंग्वेज और मशीन को प्रोग्राम करने के लिए उपयोग की जाने वाली उच्च स्तरीय प्रोग्रामिंग लैंग्वेज के मध्य परिभाषित दूरी थी। यह अनुभव किया गया कि कंपाइलर समृद्ध निर्देश सेट के साथ उत्तम कार्य कर सकते हैं।

कस्टम सीआईएससी का निर्माण सामान्यतः कस्टम माइक्रोकोड के साथ बिट स्लाइस कंप्यूटर लॉजिक जैसे एएमडी 2900 चिप्स का उपयोग करके किया गया था। बिट स्लाइस कॉम्पोनेन्ट अंकगणितीय लॉजिक यूनिट (एएलयू), रजिस्टर फ़ाइल या माइक्रोसेक्वेंसर का टुकड़ा है। अधिकांश बिट-स्लाइस इंटीग्रेटेड सर्किट 4 बिट चौड़े थे।

1970 के दशक की प्रारंभ में, 16-बिट कंप्यूटिंग या 16-बिट पीडीपी-11 मिनीकंप्यूटर विकसित किया गया था, जो निःसंदेह अपने समय का सबसे उन्नत छोटा कंप्यूटर था। 1970 के दशक के अंत में, व्यापक-शब्द सुपरमिनी कंप्यूटर प्रस्तुत किए गए, जैसे कि 32-बिट कंप्यूटिंग या 32-बिट वैक्स है।

आईबीएम ने बड़े, तेज़ कंप्यूटर बनाना जारी रखा था। चूंकि, बड़े और तेज़ की परिभाषा का कारण अब मेगाबाइट रैम से अधिक है, घड़ी की गति मेगाहर्ट्ज़ के निकट है, और दसियों मेगाबाइट डिस्क ड्राइव का उपयोग किया जाता है।

आईबीएम का सिस्टम 370 वर्चुअल कंप्यूटिंग वातावरण को चलाने के लिए संशोधित 360 का संस्करण था। वीएम (ऑपरेटिंग सिस्टम) को अप्राप्य सॉफ़्टवेयर विफलता की संभावना को कम करने के लिए विकसित किया गया था।

बरोज बड़े सिस्टम (बी5000, बी6000, बी7000) श्रृंखला अपनी सबसे बड़ी बाजार भागीदारी तक पहुंच गई थी। यह स्टैक कंप्यूटर था जिसका ओएस अल्गोल की बोली में प्रोग्राम किया गया था।

इन सभी विभिन्न विकासों ने बाजार भागीदारी के लिए प्रतिस्पर्धा की थी।

पहला सिंगल-चिप 16-बिट कंप्यूटिंग या 16-बिट माइक्रोप्रोसेसर 1975 में प्रस्तुत किया गया था। जापानी कंपनियों द्रोह , फ़ूजी इलेक्ट्रिक और पैनासोनिक द्वारा गठित समूह पनाफाकॉम ने एमएन1610, वाणिज्यिक 16-बिट माइक्रोप्रोसेसर प्रस्तुत किया था। फुजित्सु के अनुसार, यह एकल चिप पर संसार का पहला 16-बिट माइक्रो कंप्यूटर था।

इंटेल 8080 16-बिट इंटेल 8086 का आधार था, जो आज के सर्वव्यापी x86 वर्ग (पेंटियम और इण्टेल कोर सहित) का प्रत्यक्ष पूर्वज है। 8080 के प्रत्येक निर्देश का बड़े x86 अनुदेश सेट में सीधा समतुल्य है, चूंकि पश्चात् में ऑपकोड मान भिन्न हैं।

1980-1990 के दशक की प्रारंभ: आरआईएससी के पाठ

1980 के दशक की प्रारंभ में, यूसी बर्कले और आईबीएम दोनों के शोधकर्ताओं ने पाया कि अधिकांश कंप्यूटर लैंग्वेज कंपाइलर और दुभाषिए काम्प्लेक्स निर्देश सेट कंप्यूटिंग (सीआईएससी) के निर्देशों के केवल छोटे उपसमूह का उपयोग करते थे। वास्तविक संसार के उपयोग में सीपीयू की अधिकांश शक्ति को नजरअंदाज किया जा रहा था। उन्होंने अनुभव किया कि कंप्यूटर को सरल और कम ऑर्थोगोनल बनाकर, वह इसे ही समय में तेज़ और कम खर्चीला बना सकते हैं।

उसी समय, आवश्यक मेमोरी एक्सेस के लिए समय के संबंध में सीपीयू गणना तेज हो गई थी। डिजाइनरों ने आंतरिक रजिस्टरों के बड़े सेट का उपयोग करने का भी प्रयोग किया था। लक्ष्य कंपाइलर के कंट्रोल के अनुसार रजिस्टरों में मध्यवर्ती परिणामों को सीपीयू कैश करना था। इससे एड्रेसिंग मोड और ऑर्थोगोनैलिटी की संख्या भी कम हो गई थी।

इस सिद्धांत पर आधारित कंप्यूटर डिज़ाइन को रिड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटिंग (आरआईएससी) कहा जाता था। आरआईएससी में सामान्यतः बड़ी संख्या में रजिस्टर होते हैं, जिन तक सरल निर्देशों द्वारा पहुंच होती है, विशेष रूप से डेटा को मेमोरी में लोड करने और संग्रहीत करने के लिए कुछ निर्देश होते हैं। परिणाम बहुत ही सरल कोर सीपीयू था जो बहुत तेज़ गति से चल रहा था, जो कि कंपाइलर्स द्वारा उपयोग किए जा रहे संचालन के प्रकार का समर्थन करता था।

आरआईएससी डिज़ाइन पर सामान्य संस्करण हार्वर्ड आर्किटेक्चर को नियोजित करता है, बनाम वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर या संग्रहीत प्रोग्राम आर्किटेक्चर जो अधिकांश अन्य डिज़ाइनों के लिए सामान्य है। हार्वर्ड आर्किटेक्चर मशीन में, प्रोग्राम और डेटा भिन्न- भिन्न मेमोरी डिवाइस पर होते हैं और इन्हें साथ एक्सेस किया जा सकता है। वॉन न्यूमैन मशीनों में, डेटा और प्रोग्राम को मेमोरी डिवाइस में मिश्रित किया जाता है, जिसके लिए अनुक्रमिक एक्सेस की आवश्यकता होती है जो तथाकथित वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर या वॉन न्यूमैन बॉटलनेक उत्पन्न करता है।

आरआईएससी डिज़ाइन का नकारात्मक रूप यह था कि उन पर चलने वाले प्रोग्राम बड़े होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कंपाइलर्स को समान परिणाम प्राप्त करने के लिए सरल निर्देशों के लंबे अनुक्रम उत्पन्न करने होंगे। चूँकि इन निर्देशों को वैसे भी मेमोरी से लोड किया जाना चाहिए, बड़ा कोड आरआईएससी डिज़ाइन की तेज़ मेमोरी हैंडलिंग में से कुछ को ऑफसेट कर देता है।

1990 के दशक की प्रारंभ में, जापान के हितैची के इंजीनियरों ने कम निर्देश सेटों को संपीड़ित करने के विधि खोजे जिससे वह सीआईएससी की तुलना में छोटे मेमोरी सिस्टम में भी फिट हो सकें। ऐसी संपीड़न योजनाओं का उपयोग 1992 में प्रारंभ किए गए माइक्रोप्रोसेसरों की सुपर एच श्रृंखला के निर्देश सेट के लिए किया गया था। सुपर इंस्ट्रक्शन सेट को पश्चात् में एआरएम आर्किटेक्चर थंब इंस्ट्रक्शन सेट के लिए अनुकूलित किया गया था। ऐसे अनुप्रयोगों में जिन्हें पुराने बाइनरी सॉफ़्टवेयर को चलाने की आवश्यकता नहीं है, संपीड़ित आरआईएससी बिक्री पर प्रभाव होने के लिए बढ़ रहे हैं।

आरआईएससी के लिए अन्य दृष्टिकोण न्यूनतम निर्देश सेट कंप्यूटर (एमआईएससी), निलाडिक, या शून्य-ऑपरेंड निर्देश सेट था। इस दृष्टिकोण से यह अनुभव हुआ कि किसी निर्देश में अधिकांश स्थान का उपयोग निर्देश के ऑपरेंड की पहचान करने के लिए किया जाता था। इन मशीनों ने ऑपरेंड को पुश-डाउन (लास्ट-इन, फर्स्ट आउट) स्टैक (डेटा संरचना) पर रखा था। निर्देश सेट को मेमोरी लाने और संग्रहीत करने के लिए कुछ निर्देशों के साथ पूरक किया गया था। बहुत कॉम्पैक्ट कोड के साथ अत्यधिक तेज आरआईएससी मशीनें प्रदान करने के लिए अधिकांश लोग सरल कैशिंग का उपयोग करते हैं। अन्य लाभ यह था कि रुकावट विलंबताएं बहुत छोटी थीं, अधिकांश सीआईएससी मशीनों की तुलना में छोटी (आरआईएससी मशीनों में विरल विशेषता)। बरोज बड़े सिस्टम आर्किटेक्चर ने इस दृष्टिकोण का उपयोग किया था। B5000 को आरआईएससी शब्द के आविष्कार से बहुत पहले 1961 में डिज़ाइन किया गया था। आर्किटेक्चर 48-बिट शब्द में छह 8-बिट निर्देश डालता है, और बहुत लंबे अनुदेश शब्द (वीएलआईडब्ल्यू) डिज़ाइन का अग्रदूत था (नीचे देखें: #1990 से आज तक: आगे की ओर देखें)।

बरोज़ आर्किटेक्चर चार्ल्स एच. मूर की प्रोग्रामिंग लैंग्वेज फोर्थ (प्रोग्रामिंग लैंग्वेज) के लिए प्रेरणाओं में से थी, जिसने बदले में उनके पश्चात् के एमआईएससी चिप डिजाइनों को प्रेरित किया था। उदाहरण के लिए, उनके f20 कोर में 31 5-बिट निर्देश थे, जो 20-बिट शब्द में चार फिट बैठते थे।

आरआईएससी चिप्स अब 32-बिट एम्बेडेड सिस्टम के बाजार में प्रभाव हैं। छोटे आरआईएससी चिप्स निवेश-संवेदनशील 8-बिट एम्बेडेड-सिस्टम बाजार में भी सामान्य हो रहे हैं। आरआईएससी सीपीयू के लिए मुख्य बाजार ऐसे सिस्टम रहे हैं जिन्हें कम विद्युत या छोटे आकार की आवश्यकता होती है।

यहां तक ​​कि कुछ सीआईएससी प्रोसेसर (आर्किटेक्चर पर आधारित जो आरआईएससी के प्रभावी होने से पहले बनाए गए थे), जैसे कि नए x86 प्रोसेसर, निर्देशों को आंतरिक रूप से आरआईएससी-जैसे निर्देश सेट में अनुवाद करते हैं।

यह आंकड़े अनेक लोगों को आश्चर्यचकित कर सकते हैं, क्योंकि बाजार को डेस्कटॉप कंप्यूटर के रूप में माना जाता है। x86 डिज़ाइन डेस्कटॉप और नोटबुक कंप्यूटर की बिक्री पर प्रभाव हैं, किन्तु ऐसे कंप्यूटर अब बिकने वाले कंप्यूटरों का केवल छोटा सा भाग हैं। औद्योगिक देशों में अधिकांश लोगों के पास अपने डेस्क की तुलना में अपनी कार और घर में एम्बेडेड सिस्टम वाले अधिक कंप्यूटर होते हैं।

1980 के दशक के मध्य से अंत तक: अनुदेश स्तर की समानता का शोषण

1980 के दशक के मध्य से अंत तक, डिजाइनरों ने अनुदेश पाइपलाइनिंग नामक तकनीक का उपयोग करना प्रारंभ किया था, जिसमें प्रोसेसर पूरा होने के विभिन्न चरणों में अनेक निर्देशों पर कार्य करता है। उदाहरण के लिए, प्रोसेसर वर्तमान निर्देश के परिणाम की गणना करते समय अगले निर्देश के लिए ऑपरेंड पुनः प्राप्त कर सकता है। आधुनिक सीपीयू ऐसे दर्जन से अधिक चरणों का उपयोग कर सकते हैं। (पाइपलाइनिंग मूल रूप से 1950 के दशक के अंत में अंतर्राष्ट्रीय व्यवसाय मशीन (आईबीएम) द्वारा अपने आईबीएम 7030 (स्ट्रेच) मेनफ्रेम कंप्यूटर पर विकसित की गई थी।) मिनिमल इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (एमआईएससी) पाइपलाइनिंग की आवश्यकता के बिना चक्र में निर्देशों को निष्पादित कर सकते हैं।

समान विचार, जो केवल कुछ साल पश्चात् प्रस्तुत किया गया था, भिन्न- भिन्न अंकगणितीय लॉजिक इकाइयों (एएलयू) पर समानांतर में अनेक निर्देशों को निष्पादित करना था। समय में केवल निर्देश पर कार्य करने के अतिरिक्त, सीपीयू अनेक समान निर्देशों की खोज करेगा जो एक-दूसरे पर निर्भर नहीं हैं, और उन्हें समानांतर में निष्पादित करेंगे। इस दृष्टिकोण को सुपरस्केलर प्रोसेसर डिज़ाइन कहा जाता है।

ऐसी विधियाँ निर्देश स्तर समानता (आईएलपी) की डिग्री, प्रोग्राम कोड में गैर-निर्भर निर्देशों की संख्या तक सीमित हैं। कुछ प्रोग्राम अपने अंतर्निहित उच्च आईएलपी, विशेष रूप से ग्राफिक्स के कारण सुपरस्केलर प्रोसेसर पर बहुत अच्छी तरह से चल सकते हैं। चूंकि, अधिक सामान्य समस्याओं में आईएलपी बहुत कम होता है, इस प्रकार इन विधियों से संभावित स्पीडअप कम हो जाते हैं।

ब्रांचिंग प्रमुख अपराधी है. उदाहरण के लिए, यदि कोई संख्या तीसरी संख्या से बड़ी है तो प्रोग्राम दो संख्याओं और शाखाओं को भिन्न कोड खंड में जोड़ सकता है। इस स्थिति में, तथापि शाखा संचालन को प्रोसेसिंग के लिए दूसरे एएलयू में भेजा जाता है, फिर भी उसे अतिरिक्त परिणामों की प्रतीक्षा करनी होती है। इस प्रकार यह केवल एएलयू होने से अधिक तेज़ नहीं चलता है। इस प्रकार की समस्या का सबसे सामान्य समाधान प्रकार की शाखा पूर्वानुमान का उपयोग करना है।

सुपरस्केलर डिज़ाइन में उपलब्ध अनेक कार्यात्मक इकाइयों की दक्षता को आगे बढ़ाने के लिए, ऑपरेंड रजिस्टर निर्भरता को और सीमित कारक पाया गया था। इन निर्भरताओं को कम करने के लिए, निर्देशों का आउट-ऑफ़-ऑर्डर निष्पादन प्रारंभ किया गया था। ऐसी योजना में, जो निर्देश परिणाम आउट-ऑफ़-ऑर्डर पूरा हो जाते हैं, उन्हें अपवाद के पश्चात् प्रोग्राम को पुनरारंभ करने के लिए प्रोसेसर द्वारा प्रोग्राम ऑर्डर में फिर से ऑर्डर किया जाना चाहिए। 1990 के दशक के समय आउट-ऑफ़-ऑर्डर निष्पादन कंप्यूटर उद्योग की मुख्य प्रगति थी।

समान अवधारणा काल्पनिक कार्यान्वयन है, जहां शाखा की दिशा ज्ञात होने से पहले शाखा की दिशा (अनुमानित दिशा) से निर्देश निष्पादित किए जाते हैं। जब शाखा की दिशा ज्ञात हो जाती है, तो अनुमानित दिशा और वास्तविक दिशा की तुलना की जाती है। यदि अनुमानित दिशा सही थी, तो अनुमानित रूप से निष्पादित निर्देश और उनके परिणाम रखे जाते हैं; यदि यह गलत था, तो यह निर्देश और उनके परिणाम मिटा दिए जाते हैं। काल्पनिक निष्पादन, स्पष्ट शाखा भविष्यवक्ता के साथ मिलकर, बड़ा प्रदर्शन लाभ देता है।

यह प्रगति, जो मूल रूप से आरआईएससी-शैली डिजाइनों के लिए अनुसंधान से विकसित की गई थी, आधुनिक सीआईएससी प्रोसेसर को प्रति घड़ी चक्र बारह या अधिक निर्देशों को निष्पादित करने की अनुमति देती है, जबकि पारंपरिक सीआईएससी डिजाइन निर्देश को निष्पादित करने के लिए बारह या अधिक चक्र ले सकते हैं।

इन प्रोसेसरों का परिणामी निर्देश शेड्यूलिंग लॉजिक बड़ा, काम्प्लेक्स और सत्यापित करना कठिन है। इसके अतिरिक्त, उच्च काम्प्लेक्स के लिए अधिक ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, जिससे विद्युत का उपभोग और गर्मी बढ़ जाती है। इनमें, आरआईएससी उत्तम है क्योंकि निर्देश सरल हैं, कम परस्पर निर्भरता है, और सुपरस्केलर कार्यान्वयन को सरल बनाते हैं। चूंकि, जैसा कि इंटेल ने प्रदर्शित किया है, पर्याप्त समय और धन दिए जाने पर, अवधारणाओं को काम्प्लेक्स निर्देश सेट कंप्यूटिंग (सीआईएससी) डिज़ाइन पर प्रयुक्त किया जा सकता है।

1990 से आज तक: आगे की ओर

वीएलआईडब्ल्यू और ईपीआईसी

सुपरस्केलर प्रोसेसर बनाने वाला निर्देश शेड्यूलिंग लॉजिक बूलियन लॉजिक है। 1990 के दशक की प्रारंभ में, महत्वपूर्ण नवीनीकरण यह अनुभव करना था कि मल्टी-एएलयू कंप्यूटर के समन्वय को कंपाइलर में ले जाया जा सकता है, वह सॉफ़्टवेयर जो प्रोग्रामर के निर्देशों को मशीन-स्तरीय निर्देशों में अनुवाद करता है।

इस प्रकार के कंप्यूटर को वेरी लॉन्ग इंस्ट्रक्शन वर्ड (वीएलआईडब्ल्यू) कंप्यूटर कहा जाता है।

कंपाइलर में निर्देशों को स्थिर रूप से शेड्यूल करना (बनाम प्रोसेसर में डायनामिक रूप से शेड्यूल करना) सीपीयू काम्प्लेक्स को कम कर सकता है। इससे प्रदर्शन में सुधार हो सकता है, और गर्मी और निवेश कम हो सकती है।

दुर्भाग्य से, कंपाइलर को रनटाइम शेड्यूलिंग समस्याओं का स्पष्ट ज्ञान नहीं है। केवल सीपीयू कोर फ़्रीक्वेंसी गुणक को परिवर्तित करने से शेड्यूलिंग पर प्रभाव पड़ता है। इनपुट डेटा द्वारा निर्धारित प्रोग्राम के संचालन का शेड्यूलिंग पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। इन गंभीर समस्याओं को दूर करने के लिए, वीएलआईडब्ल्यू सिस्टम को सामान्य डायनेमिक शेड्यूलिंग जोड़कर बढ़ाया जा सकता है, जिससे वीएलआईडब्ल्यू के कुछ लाभ खत्म हो जाएंगे।

कंपाइलर में स्टेटिक शेड्यूलिंग यह भी मानती है कि डायनामिक रूप से जेनरेट किया गया कोड असामान्य होगा। जावा (प्रोग्रामिंग लैंग्वेज) और जावा वर्चुअल मशीन के निर्माण से पहले, यह सच था। यह मानना ​​उचित था कि धीमी गति से संकलन केवल सॉफ्टवेयर डेवलपर्स को प्रभावित करेगा। अब, अनेक लैंग्वेज के लिए सही समय पर संग्रह (जेआईटी) वर्चुअल मशीनों का उपयोग किया जा रहा है, धीमी कोड पीढ़ी भी उपयोगकर्ताओं को प्रभावित करती है।

वीएलआईडब्ल्यू का व्यावसायीकरण करने के अनेक असफल प्रयास हुए थे। मूल समस्या यह है कि वीएलआईडब्ल्यू कंप्यूटर भिन्न- भिन्न मूल्य और प्रदर्शन बिंदुओं पर स्केल नहीं करता है, जैसा कि डायनामिक रूप से निर्धारित कंप्यूटर कर सकता है। और कथन यह है कि वीएलआईडब्ल्यू कंप्यूटरों के लिए कंपाइलर डिज़ाइन बहुत कठिन है, और कंपाइलर, 2005 तक, अधिकांशतः इन प्लेटफार्मों के लिए उप-इष्टतम कोड उत्सर्जित करते हैं।

इसके अतिरिक्त, वीएलआईडब्ल्यू कंप्यूटर थ्रूपुट के लिए अनुकूलित होते हैं, कम विलंबता के लिए नहीं, इसलिए वह मशीनरी में एम्बेडेड कंट्रोलरों और अन्य कंप्यूटरों को डिजाइन करने वाले इंजीनियरों के लिए अनाकर्षक थे। एम्बेडेड सिस्टम बाज़ार अधिकांशतः पुराने सॉफ़्टवेयर के साथ अनुकूलता के बारे में बेपरवाह बड़े बाज़ार को प्रदान करके अन्य कंप्यूटर सुधारों में अग्रणी रहे हैं।

जनवरी 2000 में, पारेषण निगम ने सेंटर प्रोसेसिंग यूनिट में कंपाइलर रखने और कंपाइलर को कॉन्टेक्स्ट बाइट कोड (उनके स्थिति में, x86 निर्देश) से आंतरिक वीएलआईडब्ल्यू निर्देश सेट में अनुवाद करने का उपयुक्त कदम उठाया था। यह विधि वीएलआईडब्ल्यू आरआईएससी की हार्डवेयर सामान्य, कम शक्ति और गति को कॉम्पैक्ट मुख्य मेमोरी सिस्टम और लोकप्रिय सीआईएससी द्वारा प्रदान की गई सॉफ्टवेयर रिवर्स-संगतता के साथ जोड़ती है।

इंटेल की इटेनियम चिप स्पष्ट रूप से समानांतर निर्देश कंप्यूटिंग (ईपीआईसी) डिज़ाइन पर आधारित है। माना जाता है कि यह डिज़ाइन बढ़े हुए निर्देश थ्रूपुट का वीएलआईडब्ल्यू लाभ प्रदान करता है। चूंकि, यह निर्देशों के प्रत्येक बंडल में उनकी निर्भरता से संबंधित जानकारी स्पष्ट रूप से प्रदान करके स्केलिंग और काम्प्लेक्स के कुछ उद्देश्यों से बचाता है। इस जानकारी की गणना कंपाइलर द्वारा की जाती है, क्योंकि यह वीएलआईडब्ल्यू डिज़ाइन में होगी। प्रारंभिक संस्करण ऑन-चिप एमुलेटर मोड के माध्यम से नए x86 सॉफ़्टवेयर के साथ भी पश्चगामी-संगत हैं। इंटीजर का प्रदर्शन निराशाजनक रहा और सुधार के अतिरिक्त, वॉल्यूम बाजारों में बिक्री कम बनी हुई है।

मल्टी-थ्रेडिंग

वर्तमान डिज़ाइन तब सबसे अच्छा कार्य करते हैं जब कंप्यूटर केवल प्रोग्राम चला रहा होता है। चूंकि, लगभग सभी आधुनिक ऑपरेटिंग सिस्टम साथ अनेक प्रोग्राम चलाने की अनुमति देते हैं। सीपीयू को परिवर्तित करने और दूसरे प्रोग्राम पर कार्य करने के लिए मूल्यवान कॉन्टेक्स्ट स्विचिंग की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, मल्टी-थ्रेडेड सीपीयू साथ अनेक प्रोग्रामों के निर्देशों को संभाल सकते हैं।

ऐसा करने के लिए, ऐसे सीपीयू में रजिस्टरों के अनेक सेट सम्मिलित होते हैं। जब कॉन्टेक्स्ट स्विच होता है, तो कार्यशील रजिस्टरों की सामग्री को इस उद्देश्य के लिए रजिस्टरों के सेट में से में कॉपी किया जाता है।

इस तरह के डिज़ाइन में अधिकांशतः सामान्य डिज़ाइन की तरह सैकड़ों के अतिरिक्त हजारों रजिस्टर सम्मिलित होते हैं। नकारात्मक पक्ष यह है कि रजिस्टरों को प्रयुक्त करने के लिए आवश्यक चिप स्पेस कुछ सीमा तक महंगा होता है। इस चिप स्थान का उपयोग किसी अन्य उद्देश्य के लिए किया जा सकता है।

इंटेल इस तकनीक को हाइपरथ्रेडिंग कहता है और अपने वर्तमान कोर i3, कोर i5, कोर i7 और कोर i9 डेस्कटॉप लाइनअप (साथ ही इसके कोर i3, कोर i5 और कोर i7 मोबाइल लाइनअप) में प्रति कोर दो थ्रेड्स की प्रस्तुति करता है, साथ ही साथ हाई-एंड ज़ीऑन फ़ि प्रोसेसर में प्रति कोर चार थ्रेड तक उपयोग किया जाता है।

मल्टी कोर

मल्टी-कोर सीपीयू सामान्यतः ही डाई पर अनेक सीपीयू कोर होते हैं, जो साझा एल2 या एल3 कैश, ऑन-डाई कंप्यूटर बस, या ऑन-डाई क्रॉसबार स्विच के माध्यम से दूसरे से जुड़े होते हैं। डाई पर सभी सीपीयू कोर इंटरकनेक्ट कॉम्पोनेन्टों को साझा करते हैं जिनके साथ अन्य प्रोसेसर और सिस्टम के शेष भागो से इंटरफेस किया जाता है। इन कॉम्पोनेन्टों में फ्रंट साइड बस इंटरफ़ेस, डायनामिक रैंडम एक्सेस मेमोरी (डीआरएएम) के साथ इंटरफ़ेस के लिए मेमोरी कंट्रोलर , अन्य प्रोसेसर के लिए कैश कोहेरेंट कंप्यूटर बस और साउथब्रिज (कंप्यूटिंग) और I/O के लिए गैर-सुसंगत लिंक सम्मिलित हो सकते हैं। उपकरण मल्टी-कोर और माइक्रोप्रोसेसर यूनिट (एमपीयू) शब्द से अधिक सीपीयू कोर वाले डाई के लिए सामान्य उपयोग में आ गए हैं।

इंटेलिजेंट रैम

वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर या वॉन न्यूमैन बॉटलनेक के आसपास कार्य करने की विधि प्रोसेसर और डीआरएएम को चिप पर मिलाना है।

• बर्कले आईआरएएम परियोजना
• ईडीआरएएम
• कम्प्यूटेशनल रैम
• मेमरिस्टर

पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक

Main article: पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य कंप्यूटिंग

विकास का अन्य ट्रैक सामान्य प्रयोजन सीपीयू के साथ पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य लॉजिक को संयोजित करना है। इस योजना में, विशेष कंप्यूटर लैंग्वेज लॉजिक को कॉन्फ़िगर करने के लिए तेजी से चलने वाले सबरूटीन्स को बिट-मास्क में संकलित करती है। प्रोग्राम के धीमे, या कम-महत्वपूर्ण भागो को सीपीयू पर अपना समय साझा करके चलाया जा सकता है। यह प्रक्रिया सामान्यतः एनालॉग इलेक्ट्रानिक्स द्वारा किए जाने वाले कार्यों को करने के लिए डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग का उपयोग करके सॉफ्टवेयर रेडियो जैसे उपकरण बनाने की अनुमति देती है।

ओपन सोर्स प्रोसेसर

जैसे-जैसे डिज़ाइन पद्धति में प्रगति और फ़ील्ड-प्रोग्रामयोग्य गेट ऐरे (एफपीजीए) और सस्ती उत्पादन प्रक्रियाओं जैसे चिप्स की उपलब्धता के कारण हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के मध्य की रेखाएँ अस्पष्ट होती जा रही हैं, यहाँ तक कि ओपन सोर्स हार्डवेयर भी दिखाई देने लगा है। ओपनकोर्स और आरआईएससी-वी जैसे लूज फिटिंग समुदायों ने वर्तमान में ओपनआरआईएससी जैसे पूरी तरह से खुले सीपीयू आर्किटेक्चर की घोषणा की है, जिसे एफपीजीए या कस्टम निर्मित चिप्स में सरली से प्रयुक्त किया जा सकता है, बिना किसी लाइसेंस शुल्क के, और यहां तक ​​कि सन माइक्रोसिस्टम्स जैसे स्थापित प्रोसेसर निर्माताओं ने भी इसे प्रयुक्त किया है। ओपन-सोर्स लाइसेंस के अनुसार प्रोसेसर डिज़ाइन (उदाहरण के लिए, ओपनस्पार्क) जारी किए गए थे।

एसिंक्रोनस सीपीयू

Main article: एसिंक्रोनस परिपथ

फिर भी अन्य विकल्प क्लॉकलेस या एसिंक्रोनस सीपीयू है। पारंपरिक प्रोसेसर के विपरीत, क्लॉकलेस प्रोसेसर में पाइपलाइन के माध्यम से डेटा की प्रगति को समन्वयित करने के लिए कोई सेंटर घड़ी नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, सीपीयू के चरणों को पाइप लाइन कंट्रोल या फीफो सीक्वेंसर नामक लॉजिक उपकरणों का उपयोग करके समन्वित किया जाता है। मूल रूप से, वर्तमान चरण पूरा होने पर पाइपलाइन कंट्रोलर लॉजिक के अगले चरण को देखता है। इस प्रकार, सेंटर घड़ी की आवश्यकता नहीं है।

क्लॉक्ड लॉजिक के सापेक्ष, एसिंक्रोनस लॉजिक में उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों को प्रयुक्त करना सरल हो सकता है:

• क्लॉक्ड सीपीयू में कोई भी कंपोनेंट क्लॉक रेट से तेज नहीं चल सकता है। क्लॉकलेस सीपीयू में, कॉम्पोनेन्ट भिन्न- भिन्न गति से चल सकते हैं।
• क्लॉक किए गए सीपीयू में, क्लॉक सबसे धीमे चरण के सबसे व्यर्थ प्रदर्शन से अधिक तेज नहीं चल सकती है। क्लॉकलेस सीपीयू में, जब चरण सामान्य से अधिक तेजी से समाप्त होता है, तो अगला चरण अगली घड़ी की टिक की प्रतीक्षा करने के अतिरिक्त तुरंत परिणाम ले सकता है। डेटा इनपुट के प्रकार के कारण चरण सामान्य से अधिक तेजी से समाप्त हो सकता है (उदाहरण के लिए, गुणन बहुत तेज हो सकता है यदि यह 0 या 1 से होता है), या क्योंकि यह सामान्य से अधिक वोल्टेज या कम तापमान पर चल रहा है।

एसिंक्रोनस लॉजिक समर्थकों का मानना ​​है कि इन क्षमताओं के यह लाभ होंगे:

• किसी दिए गए प्रदर्शन के लिए कम विद्युत अपव्यय
• उच्चतम संभव निष्पादन गति

क्लॉकलेस सीपीयू का सबसे बड़ा हानि यह है कि अधिकांश सीपीयू डिज़ाइन उपकरण क्लॉक्ड सीपीयू ( सिंक्रोनस सर्किट ) मानते हैं, इसलिए क्लॉकलेस सीपीयू ( एसिंक्रोनस सर्किट डिजाइन करना) बनाने में क्लॉकलेस लॉजिक को संभालने के लिए डिज़ाइन टूल को संशोधित करना और यह सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त परीक्षण करना सम्मिलित है। डिज़ाइन इलेक्ट्रॉनिक्स समस्याओं में मेटास्टेबिलिटी से बचाता है।

फिर भी, अनेक एसिंक्रोनस सीपीयू बनाए गए हैं, जिनमें सम्मिलित हैं

• ऑर्डवैक और समरूप इलियाक आई (1951)
• इलियाक आईI (1962), जो पृथ्वी पर सबसे तेज़ कंप्यूटर था
• कैल्टेक एसिंक्रोनस माइक्रोप्रोसेसर, संसार का पहला एसिंक्रोनस माइक्रोप्रोसेसर (1988)
• एआरएम आर्किटेक्चर-कार्यान्वयन आमुलेट माइक्रोप्रोसेसर (1993 और 2000)
• एमआईपीएस टेक्नोलॉजीज R3000 का एसिंक्रोनस कार्यान्वयन, जिसे मिनीएमआईपीएस नाम दिया गया (1998)
• चार्ल्स एच. मूर का सीफोर्थ मल्टी-कोर प्रोसेसर

ऑप्टिकल संचार

आशाजनक विकल्प सामने की ओर वाली बस को समाप्त करना है। आधुनिक ऊर्ध्वाधर लेज़र डायोड इस परिवर्तन को सक्षम करते हैं। सिद्धांत रूप में, ऑप्टिकल कंप्यूटर के कॉम्पोनेन्ट होलोग्राफिक या चरणबद्ध ओपन-एयर स्विचिंग सिस्टम के माध्यम से सीधे जुड़ सकते हैं। इससे प्रभावी गति और डिज़ाइन लचीलेपन में बड़ी वृद्धि होगी और निवेश में बड़ी कमी आएगी। चूंकि कंप्यूटर के कनेक्टर भी इसके सबसे संभावित विफलता बिंदु हैं, इसलिए बसलेस सिस्टम अधिक विश्वसनीय हो सकता है।

इसके अतिरिक्त, 2010 तक, आधुनिक प्रोसेसर 64- या 128-बिट लॉजिक का उपयोग करते हैं। इस प्रकार ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य सुपरपोजिशन डेटा लेन और लॉजिक को इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में अधिक परिमाण के अनेक ऑर्डर की अनुमति दे सकता है, बिना किसी अतिरिक्त स्थान या तांबे के तारों के लिए अनुमति दे सकता है।

ऑप्टिकल प्रोसेसर

Main article: ऑप्टिकल कंप्यूटिंग

अन्य दीर्घकालिक विकल्प डिजिटल लॉजिक के लिए विद्युत के अतिरिक्त प्रकाश का उपयोग करना है। सिद्धांत रूप में, यह लगभग 30% तेज चल सकता है और कम विद्युत का उपयोग कर सकता है, और क्वांटम कंप्यूटिंग उपकरणों के साथ सीधे इंटरफ़ेस की अनुमति दे सकता है।

इस दृष्टिकोण के साथ मुख्य समस्या यह है कि, निकट भविष्य के लिए, इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटिंग तत्व तेज़, छोटे, सस्ते और अधिक विश्वसनीय हैं। ऐसे तत्व पहले से ही प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य से छोटे हैं। इस प्रकार, वेवगाइड-आधारित ऑप्टिकल लॉजिक भी इलेक्ट्रॉनिक लॉजिक के सापेक्ष अलाभकारी हो सकता है। इस प्रकार 2016 तक, अधिकांश विकास प्रयास इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए हैं।

आयनिक प्रोसेसर

लॉजिक प्रोसेसर के एलिमेंट को प्रयुक्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक या फोटोनिक क्रियाओं के अतिरिक्त आयन-आधारित रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करने पर ब्लोबोटिक्स किया गया है।

बेल्ट मशीन आर्किटेक्चर

पारंपरिक रजिस्टर मशीन या स्टैक मशीन आर्किटेक्चर से संबंधित, फिर भी इंटेल के इटेनियम आर्किटेक्चर के समान, इवान गोडार्ड एंड कंपनी द्वारा अस्थायी रजिस्टर एड्रेसिंग योजना प्रस्तावित की गई है जिसका उद्देश्य सीपीयू हार्डवेयर की काम्प्लेक्स (विशेष रूप से आंतरिक रजिस्टरों की संख्या और परिणामी विशाल मल्टीप्लेक्सर ट्रीज) को कम करना है। जबकि सामान्य प्रयोजन रजिस्टर नामों की तुलना में पढ़ना और डिबग करना कुछ सीमा तक कठिन है, यह बेल्ट को चलती कन्वेयर बेल्ट के रूप में देखने को समझने में सहायता करता है जहां सबसे पुराने मूल्य बेल्ट से गिर जाते हैं और विलुप्त हो जाते हैं। इसे मिल आर्किटेक्चर में प्रयुक्त किया गया है।

घटनाओं की समयरेखा

• 1964. आईबीएम ने मेमोरी सुरक्षा के साथ 32-बिट आईबीएम सिस्टम/360 जारी किया था।
• 1969. इंटेल 4004 का प्रारंभिक डिज़ाइन इंटेल के टेड हॉफ़ और बिजनेसकॉम के मासातोशी शिमा के नेतृत्व में बनाया गया था।
• 1970. इंटेल 4004 का डिज़ाइन इंटेल के फ़ेडरिको फ़ैगिन और बिजनेसकॉम के मासातोशी शिमा द्वारा पूरा किया गया।
• 1971. आईबीएम ने सिस्टम/360 का उत्तराधिकारी आईबीएम सिस्टम/370 जारी किया।
• 1971. इंटेल ने पहला व्यावसायिक माइक्रोप्रोसेसर 4-बिट इंटेल 4004 जारी किया था।
• 1971. एनईसी ने μPD707 और μPD708, दो-चिप 4-बिट सीपीयू जारी किया था।
• 1972. आईबीएम ने डिमांड पेजिंग के साथ वर्चुअल मेमोरी के लिए समर्थन जोड़ते हुए "सिस्टम/370 एडवांस्ड फंक्शन" की घोषणा की।
• 1972. एनईसी ने सिंगल-चिप 4-बिट माइक्रोप्रोसेसर, μPD700 जारी किया।
• 1973. एनईसी रिलीज़ 4-बिट μCOM-4 (μPD751), μPD707 और μPD708 को माइक्रोप्रोसेसर में संयोजित करना।
• 1974. इंटेल ने इंटेल 8080 जारी किया, 8-बिट कंप्यूटिंग या 8-बिट माइक्रोप्रोसेसर, जिसे फेडेरिको फागिन और मासातोशी शिमा द्वारा डिजाइन किया गया था।
• 1975. एमओएस प्रौद्योगिकी ने 8-बिट एमओएस टेक्नोलॉजी 6502 जारी किया, यह पहला इंटीग्रेटेड प्रोसेसर था जिसकी किफायती मूल्य 25 डॉलर थी जबकि 6800 का प्रतिद्वंद्वी 175 डॉलर था।
• 1976. ज़ाइलॉग ने 8-बिट ज़िलॉग Z80 प्रस्तुत किया, जिसे फ़ेडरिको फ़ागिन और मासातोशी शिमा द्वारा डिज़ाइन किया गया था।
• 1977. डिजिटल उपकरण निगम ने अपना पहला 32-बिट कंप्यूटिंग या 32-बिट वैक्स सुपरमिनीकंप्यूटर, वैक्स-11/780 प्रस्तुत किया।
• 1978. इंटेल ने इंटेल 8086 और इंटेल 8088, पहले x86 चिप्स प्रस्तुत किए।
• 1978. फुजित्सु ने एमबी8843 माइक्रोप्रोसेसर जारी किया था।
• 1979. ज़िलॉग ने ज़िलॉग Z8000 जारी किया, 16-बिट माइक्रोप्रोसेसर, जिसे फेडेरिको फागिन और मासातोशी शिमा द्वारा डिज़ाइन किया गया था।
• 1979. मोटोरोला ने 16/32-बिट माइक्रोप्रोसेसर मोटोरोला 68000 प्रस्तुत किया।
• 1981. स्टैनफोर्ड एमआईपीएस प्रस्तुत किया गया, जो पहले कम किए गए इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटिंग (आरआईएससी) डिजाइनों में से था।
• 1982. इंटेल ने इंटेल 80286 प्रस्तुत किया, जो पहला इंटेल प्रोसेसर था जो अपने पूर्ववर्तियों, 8086 और 8088 के लिए लिखे गए सभी सॉफ़्टवेयर चला सकता था।
• 1984. मोटोरोला ने मोटोरोला 68020 प्रस्तुत किया, जो पूर्ण 32-बिट एड्रेसिंग सक्षम करता था, और मोटोरोला 68851 मेमोरी प्रबंधन यूनिट, जो डिमांड पेजिंग का समर्थन करता था।
• 1985. इंटेल ने इंटेल 80386 प्रस्तुत किया, जो x86 माइक्रोआर्किटेक्चर में 32-बिट निर्देश सेट जोड़ता है, और डिमांड पेजिंग का समर्थन करता है।
• 1985. एआरएम आर्किटेक्चर की प्रारंभ की गई।
• 1989. इंटेल ने इंटेल 80486 प्रस्तुत किया।
• 1992. हिताची ने सुपरएच आर्किटेक्चर प्रस्तुत किया, जो एआरएम के एआरएम आर्किटेक्चर या थंब इंस्ट्रक्शन सेट के लिए आधार प्रदान करता है।
• 1993. इंटेल ने मूल P5 (माइक्रोआर्किटेक्चर) माइक्रोप्रोसेसर लॉन्च किया था, जो x86 सुपरस्केलर माइक्रोआर्किटेक्चर वाला पहला प्रोसेसर था।
• 1994. आईबीएम ने सीपीयू के रूप में सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग करने के लिए पहला आईबीएम मेनफ्रेम मॉडल, आईबीएम सिस्टम/390 9672 श्रृंखला प्रस्तुत किया था।
• 1994. एआरएम का एआरएम आर्किटेक्चर या थंब इंस्ट्रक्शन सेट प्रस्तुत किया गया, हिताची के सुपरएच अनुदेश सेट पर आधारित।
• 1995. इंटेल ने पेंटियम प्रो प्रस्तुत किया जो पेंटियम II, पेंटियम III, पेंटियम एम और इंटेल कोर आर्किटेक्चर की नींव बन गया था।
• 2000. आईबीएम ने अपने मेनफ्रेम आर्किटेक्चर का 64-बिट संस्करण z/आर्किटेक्चर प्रस्तुत किया।
• 2000. एएमडी ने x86 माइक्रोआर्किटेक्चर के लिए x86-64 64-बिट एक्सटेंशन की घोषणा की।
• 2000. एएमडी अपने एएमडी एथलॉन माइक्रोप्रोसेसर के साथ 1 गीगाहर्ट्ज तक पहुंच गया।
• 2000. एनालॉग डिवाइसेस ने ब्लैकफ़िन आर्किटेक्चर का परिचय दिया।
• 2002. इंटेल ने हाइपर थ्रेडिंग के साथ पेंटियम 4 जारी किया, जो साथ मल्टीथ्रेडिंग (एसएमटी) प्रयुक्त करने वाला पहला आधुनिक डेस्कटॉप प्रोसेसर था।
• 2003. एएमडी ने पहला 64-बिट कंप्यूटिंग या 64-बिट उपभोक्ता सीपीयू, एथलॉन 64 जारी किया।
• 2003. इंटेल ने पेंटियम एम प्रस्तुत किया, जो पेंटियम प्रो आर्किटेक्चर का कम पावर वाला मोबाइल व्युत्पन्न है।
• 2005. एएमडी ने अपने पहले x86 दोहरे कोर प्रोसेसर, एथलॉन 64 X2 की घोषणा की थी।
• 2006. इंटेल ने संशोधित पेंटियम एम डिज़ाइन के आधार पर सीपीयू की इंटेल कोर लाइन प्रस्तुत की थी।
• 2008. 10 बिलियन से अधिक आर्म आधारित सीपीयू भेजे गए थे।
• 2010. इंटेल ने क्रमशः 2, 4 और 4 कोर के साथ कोर i3, कोर i5 और कोर i7 प्रस्तुत किया।
• 2011. एआरएम ने एआरएमवी8-ए जारी किया, जो 64-बिट एआर्क64 आर्किटेक्चर का समर्थन करता है।
• 2011. एएमडी ने डेस्कटॉप कंप्यूटर के लिए संसार के पहले मल्टी-कोर या 8-कोर सीपीयू की घोषणा की।
• 2017. एएमडी ने 16 कोर तक के साथ ज़ेन (माइक्रोआर्किटेक्चर) आर्किटेक्चर पर आधारित रयज़ेन प्रोसेसर की घोषणा की।
• 2017. इंटेल 8वीं पीढ़ी के कोर i3, कोर i5, कोर i7 और कोर i9, क्रमशः लगभग 4, 6, 8 और 8 कोर तक बढ़ गए।
• 2017. 100 बिलियन से अधिक आर्म आधारित सीपीयू भेजे गए।
• 2020. फुजित्सु ए64एफएक्स 48-कोर (एआरएमवी8.2) प्रोसेसर फुगाकु (सुपरकंप्यूटर) को पावर देता है, जो 2020 में संसार का सबसे शक्तिशाली सुपरकंप्यूटर है।
• 2021. एआरएम ने एआरएमवी9 जारी किया, जो 2011 में एआरएमv8 के पश्चात् दशक में पहला बड़ा अपग्रेड है।
• 2021. 200 बिलियन से अधिक आर्म आधारित सीपीयू भेजे गए।
• 2022. एपिक या तीसरी पीढ़ी के एपिक (मिलान) प्रोसेसर संसार के सबसे शक्तिशाली सुपरकंप्यूटर फ्रंटियर (सुपरकंप्यूटर) को शक्ति प्रदान करते हैं।

यह भी देखें

• माइक्रोप्रोसेसर घटनाक्रम
• ग्राफिक्स प्रोसेसिंग इकाइयों पर सामान्य प्रयोजन कंप्यूटिंग (जीपीजीपीयू)

बाहरी संबंध

• Great moments in microprocessor history by W. Warner, 2004
• Great Microprocessors of the Past and Present (V 13.4.0) by: John Bayko, 2003
• Bit by Bit: An Illustrated History of Computers, Stan Augarten, 1984. OCR with permission of the author
• Gallery of सीपीयू and related PCBs (in Italian) [1]