CPU
Lịch sử

Máy tính cổ như ENIAC muốn thực hiện các nhiệm vụ khác nhau thì phải nối lại hoàn toàn các mạch điện, điều này khiến các máy này được gọi là"máy tính có chương trình cố định". 
Thuật ngữ"CPU"thường được định nghĩa là một thiết bị để chạy phần mềm (chương trình máy tính), các thiết bị đầu tiên mà có thể được gọi là CPU đi kèm với sự ra đời của máy tính có khả năng lưu trữ chương trình.
Ý tưởng về một máy tính lưu trữ chương trình đã hiện diện trong thiết kế ENIAC của J. Presper Eckert và John William Mauchly, nhưng đã được bỏ qua ngay từ đầu để nó có thể được hoàn thành sớm hơn. Ngày 30 tháng 6 năm 1945, trước khi ENIAC được tạo ra, nhà toán học John von Neumann công bố bài báo mang tên First Draft of a Report on the EDVAC. Bài báo là phác thảo của một máy tính chạy chương trình được lưu trữ mà cuối cùng sẽ được hoàn thành vào tháng 8 năm 1949. EDVAC được thiết kế để thực hiện một số lượng nhất định các lệnh khác nhau. Đáng chú ý là các chương trình viết cho EDVAC đã được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính có tốc độ cao thay cho hệ thống dây điện vật lý của máy tính. Điều này đã vượt qua một hạn chế nghiêm trọng của ENIAC, đó là thời gian đáng kể và nỗ lực cần thiết để cấu hình lại máy tính để thực hiện một nhiệm vụ mới. Với thiết kế von Neumann, các chương trình mà EDVAC chạy có thể được thay đổi chỉ đơn giản bằng cách thay đổi các nội dung của bộ nhớ. Tuy nhiên, EDVAC không phải là máy tính lưu trữ chương trình đầu tiên; Manchester Small-Scale Experimental Machine,một nguyên mẫu máy tính có lưu trữ một chương trình nhỏ, chạy chương trình đầu tiên của mình vào ngày 21 tháng 6 năm 1948 và Manchester Mark 1 
chạy chương trình đầu tiên của mình trong đêm 16-17 tháng 6 năm 1949.
Các CPU đời đầu sử dụng các thiết kế tùy chỉnh như là một phần của một máy tính lớn và đôi khi rất khác biệt. Tuy nhiên, phương pháp này thiết kế CPU tùy chỉnh cho một ứng dụng cụ thể đã nhường chỗ cho sự phát triển của bộ vi xử lý đa mục đích sản xuất với số lượng lớn. Tiêu chuẩn này bắt đầu trong thời đại máy tính mainframe sử dụng transistor, máy tính mini và đã nhanh chóng tăng tốc với sự phổ biến của các vi mạch (IC). Các vi mạch đã cho phép CPU ngày càng phức tạp được thiết kế và sản xuất nhỏ đến cỡ nanômét. Hai quy trình thu nhỏ hóa và tiêu chuẩn hóa của CPU đã làm tăng nhanh sự có mặt của các thiết bị kỹ thuật số trong cuộc sống hiện đại vượt xa các ứng dụng hạn chế của máy tính chuyên dụng. Bộ vi xử lý hiện đại xuất hiện trong các thiết bị điện tử khác nhau, từ xe ô tô đến điện thoại di động, và thậm chí cả trong đồ chơi.
Trong khi von Neumann thường được ghi công với việc thiết kế của máy tính có khả năng lưu trữ chương trình vì thiết kế EDVAC của ông, và thiết kế này được gọi là kiến trúc von Neumann, những người khác trước ông như Konrad Zuse cũng đã đề xuất và thực hiện những ý tưởng tương tự. Cái gọi là kiến trúc Harvard của Harvard Mark I, được hoàn thiện trước EDVAC, 
cũng sử dụng một thiết kế được lưu trữ chương trình sử dụng băng giấy đục lỗ thay vì bộ nhớ điện tử. 
Sự khác biệt cơ bản giữa các kiến trúc von Neumann và Harvard là máy Harvard tách rời việc lưu trữ và xử lý các lệnh CPU và dữ liệu, trong khi máy của von Neumann sử dụng bộ nhớ không gian chung cho cả hai. 
Hầu hết các CPU hiện đại chủ yếu sử dụng ý tưởng von Neumann trong thiết kế, nhưng CPU với kiến trúc Harvard được xem là tốt, đặc biệt là trong các ứng dụng nhúng; Ví dụ, các vi điều khiển Atmel AVR là các bộ xử lý kiến trúc Harvard.
Rơle và đèn điện tử chân không đã được sử dụng phổ biến để làm các thành phần chuyển mạch; 
một máy tính hữu ích đòi hỏi hàng ngàn hoặc hàng chục ngàn các thiết bị chuyển mạch như vậy. Tốc độ tổng thể của một hệ thống phụ thuộc vào tốc độ của thiết bị chuyển mạch. Máy tính dùng đèn chân không như EDVAC có thời gian sử dụng trung bình tám giờ trước khi nó bị hỏng, trong khi máy tính dùng rơle như Harvard Mark I (chậm hơn, nhưng được tạo ra sớm hơn) rất ít khi hỏng hóc. Cuối cùng, CPU dùng đèn chân không đã trở thành thống trị bởi vì những lợi thế đáng kể về tốc độ của nó đã thắng những vấn đề về độ tin cậy. Hầu hết các CPU đồng bộ ban đầu chạy ở tốc độ thấp hơn so với các thiết kế vi điện tử hiện đại. tần số tín hiệu đồng hồ khác nhau, từ 100 kHz đến 4 MHz rất phổ biến vào thời kỳ này, giới hạn phần lớn bởi tốc độ của các thiết bị chuyển mạch của CPU.