การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ
ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตามเรียงกันไปทีละคำ
สั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ
ตลอดจนทำการประมวลผล
กลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน
ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงานเป็นส่วน ๆ
มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น
การ
พัฒนาซีพียูก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว
และถูกพัฒนาให้อยู่ในรูปไมโครชิบที่เรียกว่าไมโครโพรเซสเซอร์
ไมโครโพรเซสเซอร์จึงเป็นหัวใจหลักของระบบคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ซูเปอร์
คอมพิวเตอร์ถึงไมโครคอมพิวเตอร์ ล้วนแล้วแต่ใช้ไมโครชิปเป็นซีพียูหลัก
ในเมนเฟรมคอมพิวเตอร์ เช่น ES9000
ของบริษัทไอบีเอ็มก็ใช้ไมโครชิปเป็นซีพียู
แต่อาจจะมีมากกว่าหนึ่งชิปประกอบรวมเป็นซีพียู
เทคโนโลยีไมโครโพ
รเซสเซอร์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยเริ่มจากปี พ.ศ. 2518
บริษัทอินเทลได้พัฒนาไมโครโพรเซสเซอร์ที่เป็นที่รู้จักกันดีคือ
ไมโครโพรเซสเซอร์เบอร์ 8080 ซึ่งเป็นซีพียูขนาด 8 บิต
ซีพียูรุ่นนี้จะรับข้อมูลเข้ามาประมวลผลด้วยตัวเลขฐานสองครั้งละ 8 บิต
และทำงานภายใต้ระบบปฎิบัติการซีพีเอ็ม (CP/M)
ต่อมาบริษัทแอปเปิ้ลก็เลือกซีพียู 6502
ของบริษัทมอสเทคมาผลิตเป็นเครื่องแอปเปิ้ลทู
ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในยุคนั้น
เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ใน
ประเทศไทยส่วนมากเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียูของตระกูลอินเทลที่พัฒนามาจาก
8088 8086 80286 80386 80486 และเพนเที่ยม ตามลำดับ
การพัฒนาซีพียู
ตระกูลนี้เริ่มจาก ซีพียูเบอร์ 8088 ต่อมาประมาณปี พ.ศ. 2524
มีการพัฒนาเป็นซีพียูแบบ 16 บิต ที่มีการรับข้อมูลจากภายนอกทีละ 8 บิต
แต่การประมวลผลบวกลบคูณหารภายในจะกระทำทีละ 16 บิต
บริษัทไอบีเอ็มเลือกซีพียูตัวนี้เพราะอุปกรณ์ประกอบอื่น ๆ
ในสมัยนั้นยังเป็นระบบ 8 บิต คอมพิวเตอร์รุ่นซีพียู 8088 แบบ 16
บิตนี้เรียกว่า พีซี และเป็นพีซีรุ่นแรก
ขีดความสามารถของซีพียูที่จะ
ต้องพิจารณา นอกจากขีดความสามารถในการประมวลผลภายใน
การับส่งข้อมูลระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์ภายนอกแล้ว
ยังต้องพิจารณาขีดความสามารถในการเข้าไปเขียนอ่านในหน่วยความจำด้วย ซีพียู
8088 สามารถเขียนอ่านในหน่วยความจำได้สูงสุดเพียง 1 เมกะไบต์
(ประมาณหนึ่งล้านไบต์) ซึ่งถือว่ามากในขณะนั้น
ความเร็วของการทำงานของ
ซีพียูขึ้นอยู่กับการให้จังหวะที่เรียกว่า สัญญาณนาฬิกาซีพียู 8088
ถูกกำหนดจังหวะด้วยสัญญาณนาฬิกาที่มีความเร็ว 4.77 ล้านรอบใบ 1
วินาทีหรือที่เรียกว่า 4.77 เมกะเฮิรตซ์ (MHz)
ซึ่งปัจจุบันถูกพัฒนาให้เร็วขึ้นเป็นลำดับ
ไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นพีซีได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมฮาร์ดดิสก์ลงไปและปรับปรุงซอฟต์แวร์ระบบและเรียกชื่อรุ่นว่า พีซีเอ็กซ์ที (PC-XT)
ใน
พ.ศ. 2527 ไอบีเอ็มเสนอไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ทำงานได้ดีกว่าเดิม
โดยใช้ชื่อรุ่นว่า พีซีเอที (PC-AT) คอมพิวเตอร์รุ่นนี้ใช้ซีพียูเบอร์
80286 ทำงานที่ความเร็วสูงขึ้นคือ 6 เมกะเฮิรตซ์
การทำงานของซีพียู
80286 ดีกว่าเดิมมาก เพราะรับส่งข้อมูลกับอุปกรณ์ภายในเป็นแบบ 16 บิตเต็ม
การประมวลผลก็เป็นแบบ 16 บิต
ทำงานด้วยความเร็วของจังหวะสัญญาณนาฬิกาสูงกว่า
และยังติดต่อเขียนอ่านกับหน่วยความจำได้มากกว่า คือ ติดต่อได้สูงสุด 16
เมกะไบต์ หรือ 16 เท่าของคอมพิวเตอร์รุ่นพีซี
พัฒนาการของเครื่องพีซีเอ
ที (PC/AT) ทำให้ผู้ผลิตอื่นออกแบบเครื่องคอมพิวเตอร์ตามอย่างไอบีเอ็มโดยเพิ่มขีด
ความสามารถเฉพาะของตนเองเข้าไปอีก เช่น ใช้สัญญาณนาฬิกาสูงเป็น 8
เมกะเฮริตซ์ 10 เมกะเฮิรตซ์ จนถึง 16 เมกะเฮิรตซ์
ไมโครคอมพิวเตอร์บนรากฐานของพีซีเอทีจึงมีผู้ใช้กันทั่วโลก
ยุคนี้จึงเป็นยุคที่ไมโครคอมพิวเตอร์แพร่หลายอย่างเต็มที่
ในพ.ศ. 2529
บริษัทอินเทลประกาศตัวซีพียูรุ่นใหม่ คือ 80386
หลายบริษัทรวมทั้งบริษัทไอบีเอ็มเร่งพัฒนาโดยนำเอาซีพียู 80386
มาเป็นซีพียูหลักของระบบ ซีพียู 80386 เพิ่มเติมขีดความสามารถอีกมาก เช่น
รับส่งข้อมูลครั้งละ 32 บิต ประมวลผลครั้งละ 32 บิต
ติอต่อกับหน่วยความจำได้มากถึง 4 จิกะไบต์ (1 จิกะไบต์เท่ากับ 1024 เมกะไบต์) จังหวะสัญญาณนาฬิกาเพิ่มได้สูงถึง 33 เมกะเฮิรตซ์
ขีดความสามารถสูงกว่าพีซีรุ่นเดิมมาก และใน พ.ศ. 2530
บริษัทไอบีเอ็มเริ่มประกาศขายไมโครคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ที่ชื่อว่า พีเอสทู
(PS/2)
โดยมีโครงสร้างทางฮาร์ดแวร์ของระบบแตกต่างออกไปโดยเฉพาะระบบเส้นทางส่งถ่าย
ข้อมูลภายใน (หรือที่เรียกกันว่า bus)
ผลปรากฎว่า เครื่องคอมพิวเตอร์รุ่น 80386
ไม่เป็นที่นิยมมากนัก ทั้งนี้เพราะยุคเริ่มต้นของเครื่องคอมพิวเตอร์ 80386
มีราคาแพงมาก ดังนั้นในพ.ศ. 2531 อินเทลต้องเอาใจลูกค้าในกลุ่มเอทีเดิม
คือลดขีดความสามารถของ 80386 ลงให้เหลือเพียง 80386SX
ซีพียู 80386SX
ใช้กับโครงสร้างเครื่องพีซีเอทีเดิมได้พอดีโดยแทบไม่ต้องดัดแปลงอะไร
ทั้งนี้เพราะโครงสร้างภายในซีพียูเป็นแบบ 80386
แต่โครงสร้างการติดต่อกับอุปกรณ์ภายนอกใช้เส้นทางเพียงแค่ 16 บิต
ไมโครคอมพิวเตอร์ 80386SX
จึงเป็นที่นิยมเพราะมีราคาถูกและสามารถทดแทนเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นพีซีเอ
ทีได้
ซีพียู 80486 เป็นพัฒนาการของอินเทลใน พ.ศ. 2532
และเริ่มใช้กับเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ในปีต่อมา ความจริงแล้วซีพียู 80486
ไม่มีข้อเด่นอะไรมากนัก เพียงแต่ใช้เทคโนโลยีการรวมชิป 80387 เข้ากับซีพียู
80386 ซึ่งชิป 80387 เป็นหน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์
และรวมเอาส่วนจัดการหน่วยความจำเข้าไว้ในชิป
ทำให้การทำงานโดยรวมรวดเร็วขึ้นอีก
ในพ.ศ. 2535
อินเทลได้ผลิตซีพียูตัวใหม่ที่มีขีดความสามารถสูงขึ้น ชื่อว่า เพนเที่ยม
การผลิตไมโครคอมพิวเตอร์จึงได้เปลี่ยนมาใช้ซีพียูเพนเที่ยม
ซึ่งเป็นซีพียูที่มีขีดความสามารถเชิงคำนวณสูงกว่าซีพียู 80486
มีความซับซ้อนกว่าเดิม และใช้ระบบการส่งถ่ายข้อมูลได้ถึง 64 บิต
การ
พัฒนาทางด้านซีพียูเป็นไปอย่างต่อเนื่อง
ไมโครโพรเซสเซอร์รุ่นใหม่จะมีโครงสร้างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น
ใช้งานได้ดีมากขึ้น และจะเป็นซีพียูในรุ่นที่ 6 ของบริษัทอินเทล
โดยมีชื่อว่า เพนเที่ยมทู
