Miniaturisierung
Prozessoren von früher und heute unterscheiden sich im Aufbau grundlegend kaum voneinander. Das Binärsystem stellt für die beiden bekannten Zustände von 0 und 1 kaum Ansprüche an die Technik. Der Elektromechanik der frühen Jahre mit Relais folgte die Elektronik ohne bewegliche Teile in Form der Elektronenröhre mit ihrer hohen elektrischen und thermischen Verlustleistung. Die Zielvorgaben von damals gelten daher auch heute unverändert, für eine Steigerung der Effektivität und Leistung, weiter:
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Miniaturisierung
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Senkung der elektrischen Betriebskenndaten (Spannung, Verlustleistung)
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Senkung der Verlustleistung und damit der Wärmeerzeugung
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Verkürzung der Schaltzeiten, Steigerung der Taktrate
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Parallelisierung von Einheiten
Mit der Miniaturisierung ergeben sich nicht nur Vorteile. Es kommen Störfaktoren hinzu, die man bei Abmessungen jenseits des Mikro- und Nanobereichs gut in den Griff bekommen hat.
Der Bipolar (n-/ p-dotiert)- und später der Unipolar-Feldeffekt-Transistor (MOS-FET) kam diesen Vorgaben ab Anfang der 50er Jahre bis heute recht nahe und löste mit der Entwicklung die Röhre ab. Aus einzelnen Germanium-Transistoren integrierte man Logikgatter und Recheneinheiten. Diese wurden dann gemeinsam mit weiteren Prozessoreinheiten auf einem Die integriert und der erste Mikroprozessor mit Chipgrößen im Bereich 1/1000 Millimeter (daher der Ausdruck "Mikro") war geboren. Im Laufe der Jahre ging die Integration auf nur einem Core immer weiter, Germanium (Ge) wurde durch Silizium (Si) als Halbleitermaterial ersetzt, Speicherzellen und Ein-/Ausgabe-Funktionen kamen hinzu und die Komplexität wuchs.