Микропроцессор (microprocessor) — процессор, выполненный на сверхбольшой интегральной схеме (СБИС). МП является устройством, реализующим выполнение программ и управляющим работой остальных узлов и устройств компьютера. Его характеристики определяют возможности и области практического использования ПК, а также их техническую совместимость. Основными характеристиками микропроцессора являются разрядность (количество бит информации, обрабатываемых одновременно), тактовая частота (количество тактов в единицу времени) и количество инструкций, исполняемых за один такт.
По характеру временной организации работы микропроцессоры делятся на синхронные и асинхронные. В синхронных микропроцессорах время выполнения очередной команды задаётся устройством управления. В асинхронных же следующая команда исполняется после получения сигнала о том, что предыдущая закончила своё выполнение. По количеству исполняемых одновременно программ различают однопрограммные и многопрограммные микропроцессоры. Однопрограммные начинают выполнять новую программу только после завершения уже исполняющейся, а многопрограммные могут исполнять сразу несколько программ и используют механизм прерываний для разделения процессорного времени между разными процессами. По физическому исполнению выделяют однокристальные и многокристальные процессоры, а по назначению — универсальные и специализированные. К универсальным относятся такие микропроцессоры, как центральный процессор, к специализированным — аудиопроцессор, графический процессор, математический сопроцессор и др. В настоящее время под термином микропроцессор чаще всего понимают именно центральный процессор, несмотря на то, что более половины производимых микропроцессоров — 8-битные микроконтроллеры.
Первым микропроцессором, объявленным как «компьютер-на-чипе», был 4-битный Intel 4004 (ноябрь 1971). Компания Intel хотела подчеркнуть, что в одном микропроцессоре реализуются все возможности компьютеров того времени. Это было не совсем верно, поскольку фактически он был реализован на четырех микросхемах. Процессор был изготовлен Intel по заказу японской компании Busicom и использовался для управления настольными калькуляторами этой фирмы. Он был однопрограммным и не универсальным, мог начать исполнение следующей программы только после завершения предыдущей, и был предназначен исключительно для вычислительных работ, то есть не мог применяться, например, для обработки текстов.
Развитием микропроцессоров стало появление универсальных многопрограммных 8-битных Intel 8080 (апрель 1974) и MOS Technology 6502 (сентябрь 1975). Они оба использовались в производстве настольных компьютеров и игровых консолей: первый — Altair 8800, второй — Nintendo NES, Atari 2600, Apple I, Apple II, Commodore 64, Агат и др. В отличие от 4004, эти микропроцессоры использовали раздельные шины адреса и данных, а инструкции и данные хранились в одних и тех же областях памяти. Таким образом, это были первые CPU, работающие на основе архитектуры фон Неймана и выполняющие функции арифметико-логического устройства и устройства управления.
Следующим этапом в эволюции центральных процессоров стал выпуск 16-битных Intel 8086/88 (июнь 1978), которые положили начало архитектуре x86 и массовому распространению персональных компьютеров. В 1980 был представлен первый процессор с RISC-архитектурой — IBM 801. По сравнению с CISC-процессорами того времени он имел меньшие размеры и число инструкций, был проще и дешевле в изготовлении. В 1984 начали изготовляться первые процессоры VLIW-архитектуры, однако они не получили большого распространения.
Дальнейшее развитие процессоров привело к переходу на 32-разрядные модели, позволявшие эффективнее работать с большими числами и адресовать ранее недоступные объемы памяти. В октябре 1985 вышел первый 32-битный x86-процессор, Intel 80386, а в 1986 появились три новые 32-битные RISC-архитектуры — MIPS, SPARC и PA-RISC, представленные компаниями MIPS Technologies, Sun и HP соответственно. Следующим шагом было появление 64-битных процессоров MIPS R4000 (февраль 1991) и DEC Alpha 21064 (ноябрь 1992). Alpha был также первым CPU, поддерживающим суперскалярность, то есть возможность исполнять более одной инструкции за такт. Первыми суперскалярными процессорами других архитектур стали Intel Pentium (март 1993), MIPS R8000 (июнь 1994), PA-RISC 7100 (июнь 1994) и 64-битный UltraSPARC (сентябрь 1994).
Следующей вехой в истории центральных процессоров стало динамическое исполнение команд. Заключалась оно в том, что процессор исполнял команды не в том порядке, в котором он их считывал из памяти, а в том, который был более эффективен по времени выполнения, и при этом, конечно же, не нарушал семантики программы. Эта технология была реализована во всех процессорах соответствующих архитектур, начиная с MIPS R10000 (октябрь 1994), PA-RISC 8000 (март 1995), Intel Pentium Pro (ноябрь 1995), Alpha 21264 (декабрь 1998).
После этого появились первые популярные и коммерчески успешные процессоры с архитектурой VLIW — Intel Itanium (октябрь 1999) и Transmeta Crusoe (январь 2000). Затем, с некоторым опозданием от других платформ вышли 64-битные расширения для x86, реализованные в процессорах AMD Opteron (технология AMD64, апрель 2003) и Pentium 4 (EM64T, август 2004).
В начале нового тысячелетия развитие центральных процессоров пошло в сторону увеличения количества ядер в одном процессорном корпусе. Практически одновременно вышли двухъядерные CPU всех популярных архитектур: PA-RISC 8800 (февраль 2004), UltraSPARC-IV (февраль 2004), IBM PowerPC G4 (август 2004), MIPS BCM1255 (октябрь 2004), AMD Athlon X2 (апрель 2005), Pentium D (май 2005), Itanium 2 (октябрь 2005), Intel Core 2 Duo (июль 2006). В ноябре 2005 года компания Sun выпустила восьмиядерный UltraSPARC T1, каждое ядро которого выполняло 4 потока, и примерно в те же сроки.вышел первый трехъядерный процессор Xenon/Waternoose для игровой консоли X-Box 360,
В январе 2006 года корпорация Intel представила двухъядерный процессор на одном кристалле Core Duo, для мобильной платформы, а в ноябре 2006 года появился семиядерный Cell в составе Sony PlayStation 3.
В ноябре 2006 года вышел первый 4-х ядерный процессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе.
В октябре 2007 года в продаже появились восьмиядерные UltraSPARC T2, каждое ядро выполняло 8 потоков.
10 сентября 2007 года компания AMD для своих серверо AMD Opteron выпустила настоящие (в виде одного кристалла) четырёхъядерные процессоры. 19 ноября 2007 года вышел в продажу 4-х ядерный процессор для домашних компьютеров AMD Phenom. При создании этих процессоров была использована новая микроархитектура K8L (K10).
Два компьтерных гиганта (AMD и Intel), выпускающие микропроцессоры шли разными путями — AMD создавала 4-х ядерные процессоры единым кристаллом, а Intel свои первые 4-х ядерные процессоры создавал в виде «склейки» двух 2-х ядерных кристаллов.
Ко кварталу 2009 года обе компании обновили свои линейки 4-х ядерных процессоров. Intel представила семейство Core i7. Благодаря общей оптимизации архитектуры удалось значительно повысить производительность процессора во многих типах задач, но платформа с Core i7 была слишком дорогой т.к. требовалась ее установка на дорогую материнскую плату на чипсете Intel X58 и трехканальный набор памяти типа DDR3, также весьма дорогой.
Компания AMD представила линейку процессоров Phenom II X4. На новой платформе был увеличен объём кэша, процессоры стали изготавливаться по 45-нм техпроцессу, что позволило снизить тепловыделение и значительно повысить рабочие частоты. А после выхода 6-ядерного процессора AMD Phenom II X6 Black Thuban 1090T вперед вышла компания AMD.
На конец 2013 года стали массово доступны процессоры с двумя, тремя, четырьмя и шестью ядрами, а также двух-, трёх- и четырёхмодульные процессоры AMD поколения Bulldozer. Для серверов были созданы 8-ядерные процессоры Xeon и Nehalem (Intel) и 12-ядерные Opteron (AMD).