Bộ xử lý

Bộ xử lý (tiếng Anh là microprocessor hoặc microprocessor unit, viết tắt là µP hoặc uP), còn được gọi là vi xử lý, là một linh kiện điện tử chế tạo từ các transistor thu nhỏ tích hợp trên một vi mạch tích hợp đơn. Trung tâm xử lý (CPU) là một bộ vi xử lý phổ biến, nhưng nhiều thành phần khác trong máy tính cũng có bộ vi xử lý riêng, như trên card màn hình (Graphic card) cũng có một bộ vi xử lý.

Trước khi có các bộ vi xử lý, các CPU được lắp ráp từ các mạch tích hợp nhỏ lẻ, mỗi mạch chỉ chứa vài chục transistor. Do đó, một CPU có thể bao gồm hàng ngàn hoặc hàng triệu vi mạch tích hợp. Ngày nay, công nghệ tích hợp đã tiến bộ, cho phép một CPU có thể được tích hợp trên một hoặc nhiều vi mạch lớn, mỗi vi mạch chứa hàng ngàn hoặc hàng triệu transistor. Nhờ đó, công suất tiêu thụ và chi phí của bộ vi xử lý đã giảm đáng kể.

Sự phát triển của bộ vi xử lý được thúc đẩy bởi Định luật Moore, theo đó hiệu suất của chúng tăng đều đặn hàng năm. Định luật này cho rằng sự phức tạp của mạch tích hợp sẽ gấp đôi sau mỗi 18 tháng. Thực tế, sự tiến bộ của các bộ vi xử lý đã bám sát định luật này từ những năm 1970. Nhờ vậy, từ những máy tính lớn nhất cho đến các laptop hiện nay đều có một bộ vi xử lý nhỏ gọn ở trung tâm.

Lịch sử

Các vi mạch tích hợp đầu tiên

Với sự tiến bộ của công nghệ, vi xử lý đã ra đời và phát triển theo thời gian. Ba nhà sản xuất chip Intel, Texas Instruments (TI) và Garrett AiResearch đã cho ra mắt ba bộ vi xử lý đồng thời, gồm Intel 4004, TMS 1000 và Central Air Data Computer. Đây là những dự án đầu tiên phát triển các bộ vi xử lý hoàn chỉnh.

Vào năm 1968, hãng Garrett được yêu cầu chế tạo một máy tính số để cạnh tranh với các hệ thống cơ điện tử. Sau đó, nó được phát triển thành bộ điều khiển chính cho máy bay chiến đấu Tomcat F-14 của Hải quân Mỹ. Sản phẩm hoàn thiện vào năm 1970, sử dụng một chip MOS làm lõi của CPU. Sản phẩm này nhỏ hơn và đáng tin cậy hơn nhiều so với các hệ thống cơ điện tử và được dùng cho những máy bay Tomcat đầu tiên. Tuy nhiên, hệ thống này hiện đại đến mức Hải quân Mỹ không cho phép công bố sản phẩm cho đến năm 1997.

TI đã phát triển bộ vi xử lý 4-bit TMS 1000, nhắm vào các ứng dụng nhúng với khả năng lập trình trước. Sau đó, vào ngày 17 tháng 9 năm 1971, TI giới thiệu phiên bản nâng cấp gọi là TMS1802NC, tích hợp một bộ tính toán để cải thiện khả năng xử lý toán học. Tiếp theo, vào ngày 15 tháng 11 năm 1971, Intel công bố bộ vi xử lý 4-bit Intel 4004, được phát triển bởi Federico Faggin.

Ứng dụng

Được sử dụng làm bộ xử lý trung tâm trong các thiết bị như máy tính (PC, laptop, máy tính mini, siêu máy tính), điện thoại thông minh, thiết bị nhúng,... và đặc biệt trong ngành công nghiệp điện - tự động hóa: bộ điều khiển khả trình PLC và vi điều khiển dùng để điều khiển dây chuyền và hệ thống tự động.