واحد پردازندهٔ مرکزی یک ردهٔ خاص از ماشین را معرفی می‌کند که می‌تواند برنامه های «central process unit» عبارت

"CPU رایانه را اجرا کند.این عبارت گسترده را می‌توان به راحتی به بسیاری از رایانه‌هایی که بسیار قبل تر از عبارت"

بودند تعمیم داد. به هر حال ؛این عبارت و شروع استفاده از آن در صنعت رایانه از اوایل سال ۱۹۶۰ رایج شد. شکل ,طراحی و پیاده سازی پرازنده‌ها نسبت به طراحی اولیه تغییر کرده‌است ولی عملگرهای بنیادی آن همچنان به همان شکل باقی مانده‌است.
پردازنده‌های اولیه که به عنوان یک بخش از چیزی بزرگ‌تر که معمولاً یک نوع رایانه‌است ؛دارای طراحی سفارشی بودند. در هر صورت این روش طراحی سفارشی پردازنده‌ها، کاری گران قیمت برای یک بخش خاص، به مقدار زیادی راه تولید را به تعداد زیاد transistor mainframes که برای اهداف زیادی قابل استفاده بود را فراهم کرد.این استانداردسازی روند عمومی را در عصر

 گسسته و شتابدار کردن تعمیم مدارات مجتمع (آی سی) را شروع کرد. آی سی امکان افزایش پیچیدگی‌ها برای  minicomputer و

طراحی پردازنده‌ها و ساختن آنها در مقیاس کوچک (در حد میلیمتر) امکان پذیر می‌سازد. هر دو فرآیند کوچک سازی و استاندارد سازی پردازنده‌ها حضور این تجهیزات رقمی در زندگی مدرن گسترش داد و آن را به فراتر از یک دستگاه خاص مانند رایانه برد.ریزپردازنده‌های جدید در هر چیزی چون خودروها تا تلفن همراه و حتی اسباب بازی‌های کودکان وجود دارند.

مدت زمان انجام یک کار به‌وسیله رایانه به عوامل متعددی بستگی دارد که اولین آنها، سرعت پردازشگر رایانه‌است. پردازشگر یک تراشه الکترونیکی کوچک در قلب کامپیوتر بوده و سرعت آن بر حسب مگاهرتز سنجیده می‌شود. هر چه مقدار این پارامتر بیشتر باشد، پردازشگر سریعتر خواهد بود و در نتیجه قادر خواهد بود، محاسبات بیشتری را در هر

ثانیه   انجام دهد. سرعت پردازشگر به عنوان یکی از مشخصه‌های یک کامپیوتر به قدری در تعیین کارآیی آن اهمیت دارد که معمولاً به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده نام کامپیوتر از آن یاد می‌شود. تراشه پردازشگر و اجزای الکترونیکی که آن را پشتیبانی می‌کنند، مجموعا به عنوان واحد پردازش مرکزی شناخته می‌شوند. واحد پردازش مرکزی واحد محاسباتی و کنترلی رایانه‌است که دستورالعمل را تفسیر و اجرا می‌کند. کامپیوترهای بزرگ وریز رایانه ها قدیمی بردهایی پر از مدار های مجتمع داشته‌اند که عمل واحد پردازش مرکزی را انجام داده‌است. واحدهای پردازش مرکزی، تراشه‌هایی که ریز پردازنده نامیده می‌شوند، امکان ساخت کامپیوترهای شخصی و ایستگاه‌های کاری را میسر ساخته‌اند. در اصطلاح عامیانه

 به عنوان مغز رایانه شناخته می‌شود. CPU

ترانزیستور و مدارات مجتمع گسسته پردازنده ها

پیچیدگی طراحی پردانده‌ها هم‌زمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچک‌تر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت. اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد پردازنده‌های ترانزیستوری در طول دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمت‌های تفکیک شده بودند ساخته شدند.

در طول این مدت، یک روش برای تولید تعداد زیادی ترانزیستور روی یک فضای فشرده نظر اکثریت را به خود جلب کرد ‌ها، این امکان را فراهم کردند که تعداد زیادی از ترانزیستورها روی یک پایه نیمه رسانا لایه لایه IC. مدارات مجتمع

 به صورت مدارات مجتمع ساخته NOR شده یا چیپ ساخته شوند. در ابتدا تنها مدارات غیر تخصصی پایه مانند گیتهای منطقی.

شدند پردازنده‌هایی که بر اساس چنین واحد سیستم پایه‌ای مدارات مجتمع ساخته شدند به طور کلی جزو مدارات مجتمع مقیاس کوچک  مانند آنچه که در راهنمای کامپیوتر آپولو آورده شده، معمولاً شامل ترانزیستورها با تعداد SSI محسوب می‌شدند.مدارات مجتمع SSI

 نیازمند هزاران چیپ SSI ضرایبی از ده  می‌باشند ساخت یک پردازنده یکپارچه و بی عیب و نقص بدون استفاده از مدارات مجتمع

مجزا می‌باشد، اما همچنان مقدار حجم و توان مصرفی بسیار کمتری نسبت به طراحی به وسیله مدارات ترانزیستوری گسسته نیازمند  ها شد و بدین ترتیب کاهش IC است.چنین تکنولوژی میکرو الکترونیک پیشرفته‌ای باعث افزایش تعداد ترانزیستورهای موجود در

  , MSI و LSI های منفردی را در پی داشت که به یک پردازنده کامل نیاز داشتند. درمدارات مجتمع سری IC تعداد

میزان ترانزیستورها تا صدها و سپس تا هزاران ترانزیستور افزایش یافت در سال  (مدارات مجتمع مقیاس متوسط و بزرگ)

 سیستم معماری ۳۶۰ کامپیوتر را معرفی کرد که در یک سری از کامپیوترها که می‌توانستند یک برنامه IBM۱۹۶۴ شرکت

را با چندین سرعت و شکل مختلف اجرا کنند مورد استفاده قرار گرفت. این کار در زمانی که بیشتر کامپیوترهای الکترونیکی با یکدیگر نا سازگار بودند، حتی آنهایی که توسط یک کارخانه ساخته می‌شدند، بسیار حائز اهمیت بود. به منظور تسهیل در چنین از   استفاده کرد، که همچنان به  صورت گسترده‌ای در (ریز دستورالعمل) یک راهکار به نام ریز برنامه  IBM پیشرفتی شرکت

پردازنده‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم معماری ۳۶۰ آنچنان به شهرت رسید که چندین دهه بر بازار سیستم‌های کامپیوتری قدرتمند حکمفرما بود و چیزی از خود بر جای گذاشت که روند آن همچنان نیز به وسیله کامپیوترهای مدرن مشابه مانند    یک کامپیوتر قدرتمند با هدف DEC ادامه دارد. در همان سال1964 انجمن تجهیزات دیجیتالی IBM شرکت Z کامپیوترهای سری

عرضه کرد که به نهایت شهرت دست  PDP-11 بعدها یک سیستم با نام PDP-8 کاربرد علمی و تحقیقاتی به بازا عرضه کرد DEC

تکمیل شده بود و به یکباره LSI ساخته شده بود با این تفاوت که نهایتا با اجزاء SSI یافت و این سیستم در اصل با مدارات مجتمع

 .LSI شامل پردازنده‌های مرکب از چهار PDP11-تا LSI های قبلی، اولین پیاده سازی MSI و SSI به کاربرد عملی رسید. بر خلاف

مدار مجتمع می‌باشد( انجمن تجهیزات دیجیتالی۱۹۷۵ )

کامپیوترهای با ترانزیستور پایه دارای چندین مزیت ممتاز بود. گذشته از تسهیل و ساده سازی، قابلیت اعتماد بالا و توان مصرفی پایین تری داشتند. ترانزیستورها همچنین به پردازنده‌ها اجازه می‌دادند تا با سرعت بالاتری مورد استفاده قرار گیرد و این به علت زمان سوئیچینگ کوتاه یک ترانزیستور در مقایسه با یک لامپ الکترونی یا رله می‌باشد. در نتیجه برای هر دو حالت افزایش اعتماد و متناسب با آن افزایش چشمگیرسرعت، المانهای سوئیچینگ پالس ساعت پردازنده در دهگان مگا هرتز در طول این دوره بدست آمد. به علاوه زمانیکه ترانزیستورهای گسسته وآی سی های ریزپردازنده‌ها مورد استفاده زیادی قرار گیرند، طراحی‌های جدید با   پردازنده‌های جهت دار آشکار می‌شود. این طراحی آزمایشگاهی (دستورالعمل‌های منفرد بااطلاعات چندگانه) SIMD کیفیت بالا مانند

اخیر بعدها باعث شکل گیری عصر تخصصی ابر کامپیوترها مانند نمونه ساخته شده توسط کری اینک گردید

ریزپردازنده‌ها

پیدایش ریز پردازنده‌ها در سال ۱۹۷۰ به طور قابل توجهی در طراحی و پیاده سازی پردازنده‌ها تأثیر گذار بود. از زمان ابداع اولین  در سال ۱۹۷۰ و اولین بهره برداری گسترده از ریزپردازنده اینتل ۸۰۸۰ در سال ۱۹۷۴، این روند رو (اینتل۴۰۰۴) ریزپردازنده

پیشی گرفت، کارخانجات تولید ابر  (CPU) به رشد ریزپردازنده‌ها از دیگر روشهای پیاده سازی واحدهای پردازش مرکزی

کامپیوترها و کامپیوترهای شخصی در آن زمان اقدام به تولید مدارات مجتمع با برنامه ریزی پیشرفته نمودند تا بتوانند معماری قدیمی کامپیوترهای خود را ارتقا دهند و در نهایت ریز پردازنده‌ای سازگار با مجموعه دستورالعمل‌ها ی خود تولید کردند که با سخت افزار CPUو نرم افزارهای قدیمی نیز سازگار بودند. با دستیابی به چنین موفقیت بزرگی امروزه در تمامی کامپیوترهای شخصی

ها منحصرا از ریز پردازنده‌ها استفاده می‌کنند.

نسل قبلی ریزپردازنده‌ها از اجزا و قسمت‌های بیشمار مجزا از هم تشکیل می‌شد که دریک یا چندین برد مداری قرار داشتند.    ساخته می‌شوند IC  ساخته می‌شوند، معمولاً فقط از یک IC هایی هستند که با تعداد خیلی کمی CPUاما ریزپردازنده‌ها

کارکرد در یک قالب مداری به مفهوم زمان سوئیچینگ سریعتر به دلیل حذف عوامل فیزیکی می‌باشد. مانند کاهش بهره پارازیتی    هاست. این حالت باعث هم‌زمان سازی ریزپردازنده‌ها می‌شود تا بتوانند پالس CPUخازنها، که همگی در نتیجه کوچکی اندازه

 افزایش می‌یابد IC ساعتی در رنج چند ده مگا هرتز تا چندین گیگا هرتز داشته باشند. به علاوه تعداد مینی ترانزیستورها روی یک

 ها می‌شود. این CPU و پیچیدگی عملکرد با افزایش ترانزیستورها در یک پردازنده به طرز چشمگیری باعث افزایش قابلیت

واقعیت به طور کامل مبین قانون مور می‌باشد که در آن بطور کامل و دقیق رشد افزایشی ریزپردازنده‌ها و پیچیدگی آنها با گذر زمان پیش بینی شده بود.

در حالیکه پیچیدگی، اندازه، ساختمان و شکل کلی ریزپردازنده‌ها نسبت به ۶۰ سال گذشته کاملاً تغییر کرده، این نکته قابل توجه‌است که طراحی بنیادی و ساختاری آنها تغییر چندانی نکرده‌است. امروزه تقریباً تمام ریزپردازنده‌های معمول می‌توانندپاسخگوی اصل نیومن در مورد ماشینهای ذخیره کننده برنامه باشند.

مطابق قانون مور که در حال حاضر نیز مطابق آن عمل می‌شود، روی کرد استفاده از فناوری جدید کاهش در مدارات مجتمع ترانزیستوری مد نظر است. در نهایت مینیاتوری کردن مدارهای الکترونیکی باعث ادامه تحقیقات و ابداع روشهای جدید محاسباتی مانند ایجاد کامپیوترهای ذره‌ای (کوانتومی) شد. به علاوه موجب گسترش کاربرد موازی سازی و روشهای دیگر که ادامه دهنده قانون سودمند کلاسیک نیومن است گردید.

عملکرد ریزپردازنده‌ها

کارکرد بنیادی بیشتر ریزپردازنده‌ها علیرغم شکل فیزیکی که دارند، اجرای ترتیبی برنامه‌های ذخیره شده را موجب می‌شود. بحث در این مقوله نتیجه پیروی از قانون رایج نیومن را به همراه خواهد داشت. برنامه توسط یک سری از اعداد که در بخشی از حافظه ذخیره شده‌اند نمایش داده می‌شود.چهار مرحله که تقریباً تمامی ریزپردازنده‌هایی که از

قانون فون نیومن در ساختارشان استفاده می‌کنند از آن پیروی می‌کنند عبارت‌اند از : فراخوانی، رمزگشاییاجرا، بازگشت برای نوشتن مجدد

است MIPS32. بلوک دیاگرامی که نمایشگرچگونگی رمز گشایی یک

.

مرحله اول، فراخوانی، شامل فراخوانی یک دستورالعمل (که به وسیله یک عدد و یا ترتیبی از اعداد نمایش داده می‌شود) از  مشخص می‌شود که در آن عددی که ذخیره PCحافظه برنامه می‌باشد. یک محل در حافظه برنامه توسط شمارنده برنامه

می‌شود جایگاه جاری برنامه را مشخص می‌کند.به عبارت دیگر شمارنده برنامه از مسیرهای پردازنده در برنامه جاری نگهداری می‌کند. بعد از اینکه یک دستورالعمل فراخوانی شد شمارنده برنامه توسط طول کلمه دستورالعمل در واحد حافظه افزایش می‌یابد. گاهی اوقات برای اینکه یک دستورالعمل فراخوانی شود بایستی از حافظه کند بازخوانی شود. که این عمل باعث می‌شود ریزپردازنده همچنان منتظر بازگشت دستورالعمل بماند. این موضوع به طور گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن با ذخیره سازی و معماری مخفی سازی در حافظه‌های جانبی مورد توجه قرار گرفت. دستورالعملی که پردازنده از  می خواهد که انجام دهد. در مرحله رمزگشایی، CPUحافظه بازخوانی می‌کند باید معین شده باشد که چه عملی را

دستورالعمل به بخش‌هایی که قابل فهم برای قسمت‌های پردازنده هستند تفکیک می‌شود. روشی که در آن مقادیر دستورالعمل شمارشی  تعریف می‌شود. اغلب یک گروه از اعداد در یک دستورالعمل که شناسندهISAترجمه می‌شود توسط معماری مجموعه دستورالعمل‌ها

نامیده می‌شوند بیانگر این هستند که کدام فرایند باید انجام گیرد. قسمت باقیمانده اعداد معمولاً اطلاعات مورد نیاز برای دستور را در بر دارند، مانند عملوندهای یک عملیات اضافی که در واقع چنین عملوندهایی ممکن است به عنوان یک مقدار ثابت داده شوند(مقدار بیواسطه)، یا اینکه به عنوان یک محل برای مکان یابی یک مقدار، یک ثبات و یا آدرس حافظه که به وسیله گروهی از مدهای آدرس دهی تعیین می‌گردد داده شوند. در طرحهای قدیمی سهم پردازنده‌ها یی که در رمزگشایی دستورالعملها نقش داشتند از واحد سخت  های انتزاعی و پیچیده اغلب یک ریز برنامه دیگر جهتISAافزاری غیر قابل تغییر برخوردار بودند. اگرچه در بیشتر پردازنده‌ها و

‌ها وجود دارد. این ریز برنامه گاهی قابلیت دوباره نویسی را  CPU ترجمه دستورالعمل به صورت ترکیب سیگنالهای مختلف برای

ها تولید شدند اصلاحاتی را مجدداً CPU دارد، بنابر این آنها می‌توانند برای تغییر نحوه رمز گشایی دستورالعملها حتی پش از آنکه

انجام دهند.

بلوک دیاگرام یک پردازنده ساده

بعد از مراحل فراخوانی و رمزگشایی مرحله اجرای دستور انجام می‌گیرد. در طول این مرحله قسمت‌های مختلفی از پردازنده با هم مرتبط هستند و می‌توانند یک عملکرد مطلوب ایجاد کنند. برای مثال اگر یک عملکرد اضافی درخواست شود واحد محاسبه و منطق

 با یک سری از ورودی‌ها و خروجی‌ها مرتبط خواهد شد. ورودی‌ها اعداد مورد نیاز برای افزوده شدن را فراهم می‌کنند ALU

شامل مجموعه‌ای از مدارهاست تا بتواند عملیاتهای ساده محاسباتی و منطقی  ALU و خروجیها شامل جمع نهایی اعداد می‌باشند.

را روی ورودی‌ها انجام دهد. اگر فرایند اضافی نتیجه بزرگی برای کارکرد پردازنده ایجاد کند یک پرچم سر ریز محاسباتی در

ثبات پرچمها ایجاد می‌شود.

مرحله پایانی یعنی بازگشت به مکان اولیه و آمادگی برای نوشتن مجدد پس از مرحله اجرا در قسمتی از حافظه به وجود می‌آید. گاهی اوقات نتایج محاسبات در ثباتهای پردازنده‌های خارجی نوشته می‌شوند که اینکار برای دسترسی سریع به وسیله دستورهایی که بعدا به برنامه داده می‌شود انجام می‌گیرند. در حالت دیگر ممکن است نتایج با سرعت کمتری نوشته شوند اما در حجم بزرگ‌تر و ارزش کمتر، که این نتایج در حافظه اصلی ذخیره خواهند شد. برخی از دستورات شمارنده برنامه که قابل تغییر هستند نسبت به آن دسته از اطلاعاتی که مستقیما نتایج را تولید می‌کنند ترجیح داده می‌شوند. در اصل همگی این موارد خیزش نامیده می‌شوند و رفتارهایی شبیه حرکت در یک لوپ، زمان اجرای برنامه (در طول استفاده از خیزش‌های شرطی) و همچنین روند توابع در برنامه‌ها را تسهیل می‌دهند. تعداد بسیاری از دستورات وضعیت یک رقم درثبات پرچمها را تغییر می‌دهند. این پرچمها می‌توانند برای تأثیر گذاری در چگونگی عملکرد یک برنامه مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال یک نوع از دستورات مقایسه‌ای به مقایسه یک عدد و مقدار موجود در ثبات پرچمها رسیدگی می‌کند. این پرچم ممکن است بعدا با یک دستورالعمل جهشی برای مشخص کردن روند برنامه مورد استفاده قرار بگیرد.

بعد از اجرای دستورالعمل و نوشتن مجدد روی اطلاعات منتجه فرآیند به طور کامل تکرار می‌شود و با دستور بعدی چرخه به طور معمول مقدار بعدی را از ترتیب شمارشی فراخوانی می‌کند، که این عمل به دلیل روند افزایشی مقدار شمارنده برنامه می‌باشد. در پردازنده‌های خیلی پیچیده تر نسبت به آنچه توضیح داده شد چندین دستورالعمل قابل فراخوانی، رمز گشایی و اجرا به صورت هم‌زمان می‌باشند. این امر به طور کلی بیان می‌دارد که چه مباحثی به روش زمانبندی کلاسیک

مربوط می‌شود، که در حقیقت این فرایند در پردازنده‌های معمولی که در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مورد RISC

استفاده قرار می‌گیرند متداول است   ریز کنترل کننده یا میکرو کنترولر

طراحی و پیاده سازی

دامنه صحیح

روشی که یک پردازنده از طریق آن اعداد را نمایش می‌دهد یک روش انتخابی در طراحی است که البته در بسیاری از راه‌های اصولی اثر گذار است. در برخی از کامپیوترهای دیجیتالی اخیر از یک مدل الکترونیکی بر پایه سیستم شمارش دسیمال

مبنای ده برای نمایش اعداد استفاده شده‌است. برخی دیگر از کامپیوترها از یک سیستم نامتعارف شمارشی مانند سیستم سه تایی

نمایش می‌دهند که در آن هر عدد به وسیله چندین کمیت فیزیکی دو ارزشی مانند ولتاژ بالا و پایین نمایش داده می‌شوند.

علت نمایش دهی از طریق اعداد حجم کم و دقت بالا در اعدادی است که پردازشگر می‌تواند نمایش دهد. در حالت دودویی پردازنده‌ها , یک بیت به یک مکان مشخص در پردازنده اطلاق می‌شود که پردازنده با آن به صورت مستقیم در ارتباط است. ارزش بیت (مکانهای شمارشی) یک پردازنده که برای نمایش اعداد بکار برده می‌شود «بزرگی کلمه»، «پهنای بیت»، «پهنای گذرگاه اطلاعات» و یا «رقم صحیح» نامیده می‌شود.که البته این اعداد گاهی در بین بخش‌های مختلف پردازنده‌های کاملاً یکسان نیز متفاوت است. برای مثال یک پردازنده ۸ بیتی به محدوده‌ای از اعداد دسترسی دارد که می‌تواند با هشت رقم دودویی (هر رقم دو مقدار می‌تواند داشته باشد) ۲ یا ۲۵۶ عدد گسسته نمایش داده شود. نتیجاتا مقدار صحیح اعداد باعث می‌شود که سخت افزار در محدوده‌ای از اعداد صحیح که قابل اجرا برای نرم افزار باشد محدود شود و بدین وسیله توسط پردازنده مورد بهره برداری قرار گیرد.

دامنه صحیح همچنین می‌تواند در تعداد مکانهایی از حافظه که قابل آدرس دهی در پردازنده هستند تأثیر گذار باشد. به عنوان مثال اگر یک پردازنده از ۳۲ بیت برای نمایش آدرس حافظه استفاده کند و هر آدرس حافظه‌ای یک بایت (۸بیت) را نمایش دهد، ماکزیمم مقدار حافظه چنین پردازنده‌ای می‌تواند ۲ بایت یا ۴ گیگا بایت را آدرس دهی کند. این یک نمای ساده از فضای آدرس دهی پردازنده هاست و بسیاری از طراحی‌ها از روشهای آدرس دهی پیشرفته تری مانند استفاده از حافظه‌های مجازی استفاده می‌کنند تا بتوانند مکانهای بیشتری از حافظه را آدرس دهی کنند.

سطوح بالا تر دامنه صحیح (رنج کاری) به تشکیلات بیشتری برای رسیدگی به رقمهای افزوده نیازمند است و بنابراین پیچیدگی، اندازه، توان مصرفی و حتی هزینه عمومی بیشتری را در پی خواهد داشت.و این امر به هیچ وجه مقبول نیست. بنابر این استفاده از ریز کنترل کننده‌های ۴و ۸ بیتی که در کاربردها پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرد متداول تر است. هرچند پردازنده‌های با دامنه کاری بالاتر (مثل ۱۶، ۳۲، ۶۴ ویا حتی ۱۲۸ بیتی)نیز موجود می‌باشد. میکرو کنترل کننده‌های ساده تر معمولاً ارزانتر بوده و توان مصرفی کمتری دارند و نتیجاتا گرمای کمتری نیز تولید می‌کنند که همگی این   از یک پردازنده‌ایIBMموارد در طراحی قطعات الکترونیکی مدنظر قرار می‌گیرند. به عنوان مثال سیستم ۳۷۰ شرکت

استفاده می‌کند که در حالت اولیه ۳۲ بیتی است اما در قسمت متغیردرونی خود از ۱۲۸ بیت برای تسهیل و دقت بیشتر استفاده می‌کند. بسیاری از پردازنده‌های اخیر از پهنای بیت ترکیبی مشابهی استفاده می‌کنند، خصوصا زمانیکه پردازنده برای کاربردهای عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیازمند ایجاد تعادل بین قسمت متغیر و صحیح می‌باشد..

در بسته دوتایی که به صورت رایج ۸بیتی طراحی شده‌است MOS6502 ریز پردازنده

پالس ساعت :

اکثر پردازنده‌ها و در حقیقت اکثر دستگاه‌هایی که با منطق پالسی و تناوبی کار می‌کنند به صورت طبیعی باید سنکرون یا هم‌زمان باشند. این بدان معناست که آنها به منظور هم‌زمان سازی سیگنالها طراحی و ساخته شده‌اند. این سیگنالها به عنوان سیگنال ساعت(پالس ساعت) شناخته می‌شوند و معمولاً به صورت یک موج مربعی پریودیک (متناوب) می‌باشند. برای محاسبه بیشترین زمانی که سیگنال قادر به حرکت از قسمت‌های مختلف مداری پردازنده‌است، طراحان یک دوره تناوب مناسب برای پالس ساعت انتخاب می‌کنند. این دوره تناوب باید از مقدار زمانی که برای حرکت سیگنال یا انتشار سیگنال در بدترین شرایط ممکن صرف می‌شود بیشتر باشد. برای تنظیم دوره تناوب باید پردازنده‌ها باید مطابق حساسیت به لبه‌های پایین رونده یا بالا رونده حرکت سیگنال در بدترین شرایط تاخیر طراحی و ساخته شوند. در واقع این حالت هم از چشم انداز طراحی و هم از نظر میزان اجزای تشکیل دهنده یک مزیت ویژه در ساده سازی پردازنده‌ها محسوب می‌شود. اگرچه معایبی نیز دارد، از جمله اینکه پردازنده باید منتظر المانهای کندتر بماند، حتی اگر قسمت‌هایی از آن سریع عمل کنند. این محدودیت به مقدار زیادی توسط روشهای گوناگون افزایش قدرت موازی سازی (انجام کارها به صورت هم‌زمان) پردازنده‌ها قابل جبران است.

با وجود این پیشرفت معماری کامپیوترها، به تنهایی قادر به حل اشکالات عدم هم‌زمان سازی سرتاسری و جهانی پردازنده‌ها نیست. برای مثال یک پالس ساعت تابع تاخیرهای موجود در هر سیگنال دیگر است. پالس ساعت‌های بالاتر در پردازنده‌های پیچیده و ترکیبی برای نگه داریشان در یک فاز (هم‌زمانی) در طول یک واحد، بسیار مشکل ساز خواهد بود. این مشکل بسیاری از پردازنده‌های پیشرفه را به سوی سیگنالهای ساعت متعیر سوق داده‌است تا بتواند ازتاخیرهای سیگنال-سیگنال جلوگیری به عمل آورد.موضوع مهم دیگر در زمینه پالس ساعت، افزایش چشمگیر میزان گرمایی است که توسط پردازنده تولید می‌شود.تغییر دائمی کلاک پالسها باعث می‌شوند تا اجزای بیشتری بدون در نظر گرفتن اینکه آیا در آن زمان مورد استفاده قرار می‌گیرند یا نه تغییر وضعیت پیدا کنند. به طور کلی جزئی که تغییر وضعیت می‌دهد انرژی بیشتری نسبت به المانی که ثابت است مصرف می‌کند. بنابر این وقتی که پالس ساعت افزایش یابد باعث اتلاف گرمای بیشتری می‌شود و در نتیجه پردازنده نیازمند راه حل‌های مناسب تری برای انجام خنک کاریست.