Mikroprosesor

Apabila komputer diibaratkan sebagai tubuh manusia, maka mikroprosesor (prosesor) adalah otaknya. Kecepatan sebuah komputer sebagian besar bergantung kepada kecepatan prosesor yang terpasang didalamnya. Makin cepat prosesor yang digunakan oleh sebuah PC, makin kencang PC tersebut bekerja.

Salah satu faktor penentu kecepatan sebuah prosesor adalah jumlah transistor yang berada didalamnya. Pada komputer tempo doeloe seperti ENIAC, transistor yang digunakan berupa tabung-tabung hampa udara, sedangkan transistor pada komputer masa kini berupa rangkaian silikon yang tersusun sebagai sebuah IC (Integrated Circuit) yang berada dalam keping sebuah prosesor. Menariknya, keping IC ini cuma berukuran tidak lebih dari satu inchi persegi (kira-kira seukuran kuku ibu jari), tapi dapat menampung sampai jutaan transistor!


Jumlah transistor dalam keping sebuah prosesor terus meningkat dari waktu ke waktu seiring dengan kemajuan dalam bidang desain dan fabrikasi prosesor. Dalam sebuah prosesor 8088 (PC-XT) dengan clock speed 5 MHz yang diperkenalkan pada 1979, tertampung hingga 29.000 transistor dengan ukuran 3 mikron (sebagai bayangan, rambut manusia tebalnya 100 mikron). Peningkatan yang signifikan terjadi pada pada era prosesor 80286 (PC-AT) menjadi 134.000 transistor dengan ukuran 1,5 mikron yang bekerja pada clock speed 6 MHz. Berikutnya, pada era prosesor 80486, jumlah transistor meningkat lagi menjadi 1.200.000 dengan ukuran 1 mikron. Prosesor ini bekerja dengan clock speed 25 MHz. Era Pentium yang dimulai oleh Intel tahun 1993 melipatgandakan jumlah transistor menjadi 3.100.000 dengan ukuran 0.8 mikron pada 60 MHz. Jumlah ini meningkat gila-gilaan pada generasi prosesor keluaran Intel selanjutnya hingga pada keluarga prosesor Pentium 4, Intel berhasil menjejalkan 42.000.000 transistor seukuran 0,18 mikron kedalam keping chip yang luasnya masih cuma segitu-segitu saja! Jumlah transistor sedemikian mendongkrak clock speed prosesor tersebut hingga diatas 1.5 GHz.
Ada hubungan antara clock speed sebuah prosesor dengan jumlah instruksi yang bisa ditangani setiap detiknya (diukur dalam satuan MIPS, Million Instruction Per Second), dimana clock speed dalam sebuah prosesor berkaitan dengan fungsi pemrosesan dan waktu tunda (delay) dalam sebuah chip. Demikian pula, ada hubungan antara MIPS dengan jumlah transistor yang ada dalam keping prosesor. Sebagai contoh, prosesor 8088 dengan clock speed 5 MHz hanya dapat mengeksekusi 0,33 MIPS (sekitar 1 instruksi setiap 15 clock cycle). Karena desain multiplier pada tipe prosesor ini, maka dibutuhkan rata-rata 80 cycles hanya untuk melakukan fungsi perkalian (multiplication) pada 16 bit. Dengan lebih banyak transistor, dimungkinkan lebih banyak kapasitas multiplier dalam satu cycle speed. Saat ini, prosesor modern telah dapat mengeksekusi rata-rata 2 instruksi setiap clock cycle pada 64 bit!
Lebih banyak transistor juga memungkinkan berkembangnya teknologi pipelining. Dalam arsitektur pipeline, beberapa instruksi dapat dijalankan dalam waktu yang bersamaan. Dengan demikian, biarpun setiap instruksi dapat membutuhkan 5 clock cycle, setiap instruksi dapat dieksekusi secara simultan dalam tingkatan (stage) yang berbeda sehingga seolah-olah prosesor dapat menyelesaikan satu instruksi setiap satu clock cycle.