b'\n_START_ARTICLE_\nMicroprocessore\n_START_PARAGRAPH_\nIl microprocessore (in sigla \xc2\xb5P o uP, con particolare riferimento al chip hardware) \xc3\xa8 una tipologia particolare di circuito elettronico che si contraddistingue per essere interamente costituita da uno o pi\xc3\xb9 circuiti integrati e per questo di dimensioni molto ridotte._NEWLINE_La tecnologia a microprocessore \xc3\xa8 attualmente quella pi\xc3\xb9 utilizzata per la realizzazione della CPU e della GPU (montate direttamente su una scheda madre) ed \xc3\xa8 impiegata dalla quasi totalit\xc3\xa0 dei moderni computer, con la caratteristica di utilizzare, per tutte le sue elaborazioni, un insieme di istruzioni fondamentali di base (instruction set),\n_START_SECTION_\nStoria\n_START_PARAGRAPH_\nLa costruzione dei microprocessori \xc3\xa8 stata resa possibile dall\'avvento della tecnologia LSI, fondata sulla nuova tecnologia "Silicon Gate Technology" sviluppata dall\'italiano Federico Faggin alla Fairchild nel 1968: integrando una CPU completa in un solo chip permise di ridurre significativamente i costi dei calcolatori. Dagli anni ottanta in poi i microprocessori sono praticamente l\'unica implementazione di CPU._NEWLINE_Dalla loro introduzione ad oggi, l\'evoluzione del microprocessore ha seguito con buona approssimazione la legge di Moore, una legge esponenziale che prevede il raddoppio del numero di transistor integrabili sullo stesso chip (e quindi, nella visione di Moore, delle prestazioni) ogni 18 mesi. L\'incremento prestazionale verificatosi dalla fine degli anni 80 per\xc3\xb2 \xc3\xa8 dovuto soprattutto al miglioramento dell\'architettura dei calcolatori, attraverso l\'adozione di tecnologie RISC, come l\'uso di pipeline e di gerarchie di memorie cache._NEWLINE_Come altre innovazioni tecnologiche, il microprocessore monolitico apparve appena la tecnologia lo consent\xc3\xac dato che l\'idea di integrare i componenti di una CPU in un singolo circuito integrato era una soluzione logica e gi\xc3\xa0 alla fine degli anni 60 erano state articolate architetture di microprocessore. Quasi contemporaneamente infatti, iniziarono lo sviluppo l\'Intel 4004, il Texas Instruments TMS 1000, e il Garrett AiResearch Central Air Data Computer. Nel 1968 Garrett inizi\xc3\xb2 a sviluppare un sistema elettronico per competere con i sistemi elettromeccanici utilizzati nei caccia militari. L\'obiettivo del progetto era equipaggiare il nuovo F-14 Tomcat che allora era in sviluppo. Il progetto venne completato nel 1970 e utilizzava integrati MOS per il core della CPU. Il progetto era semplice e innovativo e vinse sui competitori elettromeccanici venendo utilizzato fin dai primi Tomcat._NEWLINE_La marina americana per\xc3\xb2 consider\xc3\xb2 il progetto tanto innovativo che imped\xc3\xac la pubblicazione di articoli sul sistema fino al 1997, per cui questo microprocessore rimase semisconosciuto. Si trattava comunque di una implementazione della CPU in pi\xc3\xb9 di un chip e quindi non era un vero microprocessore (che \xc3\xa8 per definizione una CPU in un singolo chip). Texas Instruments (TI) svilupp\xc3\xb2 il sistema TMS 1000 a 4 bit per applicazioni embedded pre-programmate e quindi non utilizzabile per altre applicazioni. Il 17 settembre 1971 annunci\xc3\xb2 il modello TMS 1802NC, programmabile, che poteva essere utilizzato per implementare un calcolatore. L\'Intel 4004, processore a 4 bit, gi\xc3\xa0 in produzione per la ditta Busicom nel giugno del 1971, venne presentato per l\'uso generale il 15 novembre 1971 e fu sviluppato da Federico Faggin (che ne ide\xc3\xb2 il design e lavor\xc3\xb2 al progetto dal 1970 fino al suo debutto sul mercato nel 1971) e Marcian Hoff (che ne formul\xc3\xb2 l\'architettura nel 1969). Il primo microprocessore commerciale fu il 4004 della Intel che cre\xc3\xb2 e fece capire il mercato dei microprocessori con la possibilit\xc3\xa0 di nuove applicazioni che non erano possibili prima del suo avvento_NEWLINE_TI present\xc3\xb2 la prima richiesta di brevetto per il microprocessore. Gary Boone ottenne l\'assegnazione del brevetto (EN) United States Patent 3,757,306, United States Patent and Trademark Office. per l\'architettura di un microprocessore a singolo chip il 4 settembre 1973. Non \xc3\xa8 mai stato reso noto se realmente l\'azienda avesse avuto il microprocessore funzionante nei suoi laboratori. Comunque sia nel 1971 che nel 1976 Intel e TI stipularono un accordo in cui Intel pagava a TI i diritti per l\'utilizzo del suo brevetto. Un riassunto della storia \xc3\xa8 contenuto nella documentazione che Intel present\xc3\xb2 in tribunale quando fu chiamata in giudizio da Cyrix per violazione dei brevetti e TI intervenne come proprietario del brevetto originario._NEWLINE_Interessante \xc3\xa8 il fatto che recentemente Intel e TI abbiano affermato di avere brevetti che potrebbero coprire il brevetto del "microprocessore". In questa pagina web viene riportato il caso singolare di Gilbert Hyatt che riusc\xc3\xac ad ottenere nel 1990 il brevetto sul microprocessore. Questo brevetto fu poi invalidato nel 1996 per il fatto che l\'architettura di Hyatt non sarebbe stata realizzabile con la tecnologia disponibile nel 1970. Sempre sull\'argomento, sulla rivista McMicrocomputer n. 101 del 11/1990, fu pubblicata un\'intervista sia ad Gylbert Hyatt che a Federico Faggin, in cui si approfondirono risvolti poco chiari sulla condotta tenuta dalla Intel. Il caso dimostra quanto, pi\xc3\xb9 che l\'idea e l\'architettura, fosse critica e determinante l\'implementazione in un chip producibile a basso costo. TI e Intel pre-datano il brevetto descrivendo un microcontrollore che potrebbe coprire il brevetto del microprocessore essendo il progetto indicato concettualmente simile: Gary Boone e Michael J. Cochran presso la TI ne depositarono il brevetto, (EN) United States Patent 4,074,351, United States Patent and Trademark Office., che pur essendo pi\xc3\xb9 simile a un microcontroller potrebbe coprire anche quello del microprocessore._NEWLINE_Secondo "A History of Modern Computing\'", (MIT Press), pp.\xc2\xa0220\xe2\x80\x9321, Intel venne contattata dalla Computer Terminals Corporation (in seguito nota come Datapoint) di San Antonio TX per l\'acquisto dell\'integrato che stava sviluppando. In seguito Datapoint decise di non utilizzare l\'integrato e Intel lo immise sul mercato come 8008 nell\'aprile del 1972, riscuotendo un certo successo, creando il primo vero mercato per i microprocessori: fu la base del famoso computer Mark-8 venduto in scatola di montaggio da Radio-Electronics nel 1973.\n_START_SECTION_\nMicroprocessori a 8 bit\n_START_PARAGRAPH_\nIl 4004 venne seguito nel 1972 dall\'8008, il primo microprocessore a 8 bit del mondo, evoluto successivamente nel pi\xc3\xb9 famoso Intel 8080 (1974)._NEWLINE_Dal progetto 8080 venne derivato lo Z80 prodotto nel 1976 dalla ZiLOG, societ\xc3\xa0 fondata da Federico Faggin con Ralph Ungerman nel 1975. Compatibile a livello binario con i programmi scritti per l\'8080, lo Z80 includeva moltissimi miglioramenti che lo fecero rapidamente preferire all\'8080 dagli utenti. Intel reag\xc3\xac producendo nel 1977 una propria versione migliorata dell\'8080, l\'8085, anch\'essa compatibile a livello binario con i programmi scritti per l\'8080, ma molto inferiore allo Z80._NEWLINE_Motorola present\xc3\xb2 nell\'agosto del 1974 il 6800, primo processore ad adottare un registro indice. Molto versatile, ebbe un discreto successo, oscurato in parte l\'anno successivo dal lancio del MOS Technology 6502: era ispirato all\'architettura del 6800, dotato di alcune soluzioni tecniche migliorative e soprattutto caratterizzato da un costo drasticamente inferiore (25 USD contro i 175 USD del 6800), cosa che lo rese estremamente popolare. Il 6502 fu scelto, ad esempio, da Steve Wozniak per l\'Apple I nel 1976 ed il successivo Apple II nel 1977._NEWLINE_Motorola reag\xc3\xac con il 6809 (1979), uno dei pi\xc3\xb9 potenti e ortogonali processori a 8 bit mai sviluppati: non usava microcodice, e l\'unit\xc3\xa0 di controllo era interamente in logica cablata. I successori del 6809 risultarono essere troppo complessi per poter mantenere questo approccio e vennero equipaggiati con una tradizionale unit\xc3\xa0 logica a microcodice. Il progetto 6809 \xc3\xa8 alla base di una serie molto diffusa di microcontrollori tuttora utilizzata in sistemi embedded._NEWLINE_Western Design Center, Inc. (WDC) present\xc3\xb2 nel 1982 il WDC 65C02 con tecnologia CMOS e dette in licenza il progetto a molte altre ditte che svilupparono i processori alla base dei computer Apple IIc e IIe. Il processore fu utilizzato anche in pacemaker, defibrillatori, automobili, prodotti industriali e di consumo. WDC fu pioniera nella vendita delle propriet\xc3\xa0 intellettuali e fu seguita anni dopo da Architettura ARM e altre ditte che basano i loro guadagni sullo sviluppo e sulla vendita delle propriet\xc3\xa0 intellettuali._NEWLINE_Un altro processore a 8 bit che ebbe una discreta fama fu il Signetics 2650 un processore con un\'architettura innovativa e un potente set di istruzioni._NEWLINE_Tutti questi processori furono alla base della "rivoluzione" degli home computer, poich\xc3\xa9 grazie al loro basso prezzo permisero la realizzazione di veri computer ad un costo accessibile._NEWLINE_Il primo microprocessore utilizzato per applicazioni spaziali fu l\'RCA 1802 (conosciuto anche come CDP1802 o RCA COSMAC) (presentato nel 1976) che venne utilizzato dalle sonde NASA Voyager, Viking e dalla sonda Galileo (lanciata nel 1989 e arrivata nel 1995 su Giove). L\'RCA COSMAC era la prima implementazione della tecnologia CMOS. Il CDP1802 venne utilizzato dato che era a basso consumo e dato che era prodotto con una tecnologia (Silicon on Sapphire) che lo rendeva meno sensibile ai raggi cosmici e alle cariche elettrostatiche. Il 1802 pu\xc3\xb2 essere considerato il primo microprocessore anti radiazione della storia.\n_START_SECTION_\nMicroprocessori a 16 bit\n_START_PARAGRAPH_\nIl primo microprocessore a 16 bit fu il National Semiconductor IMP-16 basato su pi\xc3\xb9 integrati. Venne presentato nel 1973 e una versione a 8 bit chiamata IMP-8 venne presentata nel 1974. Nel 1975 National present\xc3\xb2 il primo microprocessore a 16 bit su singolo chip il PACE, che fu seguito dalla versione NMOS chiamata INS8900._NEWLINE_Altri sistemi multichip a 16 bit furono l\'LSI-11 prodotto da Digital Equipment Corporation per il minicomputer PDP 11/03 e il MicroFlame 9440 della Fairchild Semiconductor prodotto tra il 1975 e il 1976._NEWLINE_Il primo microprocessore a 16 bit su singolo chip fu il Texas Instruments TMS-9900 un processore compatibile con la linea TI 990 di minicomputer. Il 990 venne utilizzato dai minicomputer TI990/4, dall\'home computer TI-99/4A e dai computer TM990 prodotti da terze parti. Il processore era inserito in un integrato ceramico da 64 pin di tipo DIP mentre molti altri microprocessori a 8 bit dell\'epoca utilizzavano un pi\xc3\xb9 economico package a 40 pin di tipo plastico. Il successivo TMS 9980 venne sviluppato per competere con l\'Intel 8080 e venne inserito in un package plastico di 40 pin. Il processore era compatibile con il set di istruzioni TI 990 ma per poter utilizzare solo 40 pin faceva muovere 8 bit di dati per ciclo di clock e gestiva un indirizzamento di 16\xc2\xa0kB. Il successore TMS 9995 aveva una nuova architettura. La famiglia venne espansa con il 99105 e il 99110._NEWLINE_La Western Design Center, Inc. present\xc3\xb2 nel 1984 il CMOS 65C816, una versione a 16 bit del WDC CMOS 65C02. Il 65C816 fu il cuore dell\'Apple IIGS e del Super Nintendo Entertainment System, uno dei progetti a 16 bit pi\xc3\xb9 famosi dell\'epoca._NEWLINE_Diversamente da TI, Intel non aveva una linea di minicomputer da emulare e decise di usare l\'8085 come base per il suo progetto a 16 bit, realizzando cos\xc3\xac l\'Intel 8086, capostipite di quella che poi sarebbe diventata la famiglia X86, i cui discendenti sono molto diffusi nei moderni personal computer. Realizz\xc3\xb2 anche una versione con il bus esterno a 8 bit, l\'8088, che venne impiegato nel primo IBM PC modello 5150._NEWLINE_Successivi sviluppi furono gli Intel 80186, 80286 e nel 1985 l\'Intel 80386, la prima versione a 32 bit compatibile X86. La prima Memory management unit (MMU) integrata in un microprocessore venne sviluppata da Childs e altri per Intel e ricevette il brevetto (EN) United States Patent 4,442,484, United States Patent and Trademark Office..\n_START_SECTION_\nMicroprocessori a 32 bit\n_START_PARAGRAPH_\nI progetti a 16 bit erano disponibili da pochi anni quando sul mercato iniziarono ad apparire architetture a 32 bit._NEWLINE_Il primo microprocessore a 32 bit fu il BELLMAC-32A prodotto dalla AT&T Bell Labs e i primi esemplari furono prodotti nel 1980 mentre la produzione in serie inizi\xc3\xb2 nel 1982 (si veda qui per la bibliografia o qui per le caratteristiche). Nel 1984 dopo lo smembramento della AT&T il microprocessore venne rinominato WE 32000 (WE da Western Electric) e vennero sviluppati due successori, il WE 321000 e il WE 32200. Questi microprocessori vennero utilizzati nei minicomputer AT&T 3B5 e 3B15. Il 3B2 fu il primo superminicomputer da tavolo. I processori vennero utilizzati anche in Companion il primo computer portatile a 32 bit e in Alexander il primo supermicrocomputer grande quanto un libro. Il sistema era dotato anche di cartucce ROM, simili a quelle utilizzate da alcune console attuali. Tutte queste macchine eseguivano l\'originale Unix sviluppato dai Bell Labs e includevano il primo gestore grafico chiamato xt-layer._NEWLINE_Il primo processore a 32 bit ad arrivare sul mercato dei personal computer fu per\xc3\xb2 il Motorola 68000 presentato nel 1979. Il 68000 possedeva un\'architettura interna a 32 bit ma un bus dati a 16 bit per ridurre il numero di pin del package. Motorola normalmente lo indicava come un processore a 16 bit sebbene l\'architettura interna fosse chiaramente a 32 bit. La combinazione di alta velocit\xc3\xa0, ampio spazio di indirizzamento (16 MB) e costo contenuto ne fecero un processore molto diffuso: venne usato dall\'Apple Lisa e dal Macintosh e da molti altri sistemi come l\'Atari ST e l\'Amiga, e anche Olivetti lo impieg\xc3\xb2 sulla sua linea di minicomputer denominata L1._NEWLINE_Dato il successo ottenuto, Motorola svilupp\xc3\xb2 una serie di successori del 68000: il secondo della famiglia fu l\'MC 68010 che aggiunse il supporto della memoria virtuale. Nel 1984 present\xc3\xb2 il Motorola 68020, la prima versione con bus dati e indirizzi a 32 bit. Il 68020 fu molto popolare nei superminicomputer Unix e diverse compagnie produssero macchine basate su questo microprocessore. Il successivo Motorola 68030 (1987) introdusse la MMU nel microprocessore; la famiglia 68000 in quel periodo era l\'unica a contendere la palma di processori per personal computer alla famiglia x86, con un considerevole vantaggio in termini di prestazioni e versatilit\xc3\xa0. Il successivo Motorola 68040 (1991) inser\xc3\xac il coprocessore matematico nel microprocessore e miglior\xc3\xb2 notevolmente le sue prestazioni grazie all\'adozione della pipeline. Tuttavia Motorola, operando anche in altri mercati oltre a quello dei microprocessori, non fu in grado di tenere il passo con Intel e le varie case produttrici di processori x86 compatibili sul piano della ricerca e dell\'accelerazione tecnologica: i successivi processori della serie, il 68050 e 68060, offrivano un incremento prestazionale molto modesto, rimanendo staccati dalle prestazioni offerte dai modelli x86 compatibili di prezzo analogo._NEWLINE_Alcune societ\xc3\xa0 avevano utilizzato il 68020 per realizzare soluzioni embedded. Ci fu un periodo dove il numero di 68020 utilizzati in sistemi embedded era uguale a quello dei personal computer con processore Pentium . Motorola a tal proposito svilupp\xc3\xb2 la famiglia ColdFire derivata dal 68020._NEWLINE_Tra l\'inizio e la met\xc3\xa0 degli anni ottanta National Semiconductor presentarono una versione a 32 bit del loro precedente processore, il processore chiamato NS 16032 aveva una piedinatura compatibile con la versione a 16 bit. Il successore con piedinatura in grado di trasmettere 32 bit di dati e indirizzi fu l\'NS 32032 che venne utilizzato in una linea di computer industriali prodotti da OEM. In quel periodo la Sequent present\xc3\xb2 il primo sistema server SMP basato su NS 32032. Questi sistemi vennero abbandonati alla fine degli anni 80._NEWLINE_Altre architetture come l\'interessante Zilog Z8000 (a 16 bit) e lo Zilog Z80000 (a 32bit) arrivarono troppo tardi sul mercato e non ebbero seguito.\n_START_SECTION_\nMicroprocessori a 64 bit per personal computer\n_START_PARAGRAPH_\nSebbene i microprocessori a 64 bit fossero disponibili per i sistemi di fascia alta (server e workstation) in filosofia RISC a partire dagli ALPHA MICRO della Digital fin dagli anni 90, solo dopo l\'inizio del nuovo millennio si iniziarono a vedere sistemi a 64 bit per il mercato dei personal computer._NEWLINE_AMD present\xc3\xb2 il primo sistema a 64 bit compatibile con l\'architettura x86 nel settembre 2003 con l\'Athlon 64. Questo microprocessore implementava l\'AMD64 una espansione a 64 bit dell\'IA-32 sviluppata da AMD. Intel arriv\xc3\xb2 poco dopo con l\'estensione x86-64 che pur con un nome diverso era l\'estensione sviluppata da AMD; infatti ne era pienamente compatibile. I processori supportavano le istruzioni a 32 bit per compatibilit\xc3\xa0 ma solo con la modalit\xc3\xa0 a 64 bit riuscivano a mostrare a pieno la loro potenza. Con il passaggio a 64 bit vennero raddoppiati i registri gestiti dal set di istruzioni dei processori per migliorare le prestazioni dei sistemi. La penuria di registri \xc3\xa8 sempre stata un problema per le architetture x86._NEWLINE_Il passaggio dei processori PowerPC ad un\'architettura a 64 bit fu invece indolore, i processori vennero sviluppati durante l\'inizio degli anni 90 e vennero previste fin dall\'inizio le estensioni a 64 bit. I registri degli interi e la gestione degli indirizzi venne estesa a 64 bit mentre la parte in virgola mobile era gi\xc3\xa0 a 64 bit. Non furono aggiunti nuovi registri e le prestazioni dei programmi a 32 bit non erano penalizzate dalla nuova architettura.\n_START_SECTION_\nMicroprocessore monolitico\n_START_PARAGRAPH_\nUn microprocessore monolitico \xc3\xa8 un microprocessore costituito da un unico circuito integrato. Questo importante traguardo \xc3\xa8 stato raggiunto nei primi anni settanta del secolo scorso grazie ai notevoli e sorprendenti passi avanti compiuti dalla microelettronica: soltanto due decenni prima non era neanche immaginato un processore interamente contenuto in un unico componente elettronico in grado di occupare lo spazio di pochi centimetri cubi. Oggi invece il microprocessore \xc3\xa8 tipicamente implementato come microprocessore monolitico. Attualmente quindi il microprocessore monolitico \xc3\xa8 una tipologia di microprocessore estremamente diffusa._NEWLINE_Attualmente la tendenza \xc3\xa8 di inserire anche pi\xc3\xb9 processori nel medesimo circuito integrato. In particolare, da una decina d\'anni, la tendenza \xc3\xa8 di inserire, nel medesimo circuito integrato, molteplici CPU tutte identiche (tale circuito integrato \xc3\xa8 chiamato "processore multicore"). Da qualche anno inoltre \xc3\xa8 in atto la tendenza ad inserire, nel medesimo circuito integrato, oltre a molteplici CPU, anche una GPU.\n_START_SECTION_\nMicroprocessore general purpose\n_START_PARAGRAPH_\nUn microprocessore general purpose \xc3\xa8 un microprocessore progettato per essere utilizzato nelle elaborazioni dati pi\xc3\xb9 varie. \xc3\x88 quindi utilizzato come CPU nei computer general purpose, ma anche in altri compiti. Ad esempio, le periferiche che necessitano di grande potenza di calcolo, possono essere dotate di un proprio processore al fine di non gravare sul processore centrale. E spesso per tali periferiche vengono utilizzati microprocessori general purpose. Un esempio di periferiche in cui vengono utilizzati microprocessori general purpose sono le stampanti.\n_START_SECTION_\nMicroprocessore special purpose\n_START_PARAGRAPH_\nUn microprocessore special purpose \xc3\xa8 un microprocessore progettato per essere utilizzato in particolari elaborazioni dati. Un esempio di microprocessore special purpose \xc3\xa8 il microcontrollore. Altri esempi di microprocessori special purpose sono i microprocessori che implementano digital signal processor, unit\xc3\xa0 di elaborazione grafiche e unit\xc3\xa0 di calcolo in virgola mobile._NEWLINE_Molti microprocessori special purpose sono dotati di limitate possibilit\xc3\xa0 di programmazione o non sono completamente programmabili. Per esempio le prime GPU sviluppate negli anni novanta non erano programmabili o supportavano una limitata programmazione. Solo recentemente le GPU hanno acquisito una certa libert\xc3\xa0 di programmazione._NEWLINE_L\'RCA 1802 era un microprocessore specializzato non perch\xc3\xa9 fosse limitato nella programmazione, bens\xc3\xac perch\xc3\xa9 era progettato per applicazioni spaziali e quindi aveva delle particolari caratteristiche. Il sistema venne definito a progetto statico dato che poteva variare la frequenza di funzionamento in modo arbitrario fino a raggiungere gli 0\xc2\xa0Hz in modo da andare in stop totale. Le sonde Voyager, Viking e Galileo per utilizzare la minor potenza elettrica durante il viaggio spaziale mettevano in stop il processore. Dei timer o dei sensori risvegliavano il processore alzandone la frequenza quando era necessario che il sistema elaborasse dei dati per la navigazione, per il controllo orbitale, per l\'acquisizione dati o per le comunicazione radio.\n_START_SECTION_\nMercato dei microprocessori\n_START_PARAGRAPH_\nNel 2003 il mercato dei microprocessori valeva 44 miliardi di dollari; la cifra include sia la produzione che la vendita ._NEWLINE_I microprocessori per personal computer assorbono la met\xc3\xa0 del fatturato totale pur rappresentando solo lo 0.2% del numero totale di pezzi prodotti._NEWLINE_Circa il 55% delle CPU erano microcontrollori a 8 bit; nel 1997 furono venduti pi\xc3\xb9 di due miliardi di microcontrollori a 8 bit ._NEWLINE_Meno del 10% delle CPU erano a 32 bit o 64 bit; di tutte le CPU a 32 bit, solo il 2% era utilizzato nei personal computer, mentre il 98% era utilizzato in applicazioni embedded come elettrodomestici, controllori industriali, periferiche per computer o altro._NEWLINE_Tenendo conto di tutti i microprocessori prodotti e del mercato totale, il prezzo medio di un microprocessore \xc3\xa8 di 6 dollari statunitensi ._NEWLINE_Tra tutte le case produttrici si distinguono, specie nel mercato dei personal computer e server, Intel e AMD.'