Микропроцессоры — самые сложные ИС. Они состоят из миллиардов транзисторов, сконфигурированных как тысячи отдельных цифровых схем, каждая из которых выполняет определенную логическую функцию. Микропроцессор полностью состоит из этих логических схем, синхронизированных друг с другом. Микропроцессоры обычно содержат центральное процессорное устройство (ЦПУ) компьютера.
Подобно марширующему оркестру, схемы выполняют свои логические функции только по указанию руководителя оркестра. В микропроцессоре капельмейстер, так сказать, называется часами. Часы — это сигнал, который быстро чередуется между двумя логическими состояниями. Каждый раз, когда часы меняют состояние, каждая логическая схема в микропроцессоре что-то делает. В зависимости от скорости (тактовой частоты) микропроцессора вычисления могут выполняться очень быстро.
Микропроцессоры содержат некоторые схемы, известные как регистры, которые хранят информацию. Регистры — это заранее определенные места в памяти. Каждый процессор имеет множество различных типов регистров. Постоянные регистры используются для хранения запрограммированных инструкций, необходимых для выполнения различных операций (например, сложения и умножения). Временные регистры хранят числа, над которыми нужно произвести операции, а также результат. Другие примеры регистров: счетчик программы (также называемый указателем инструкций), который содержит адрес в памяти следующей инструкции; указатель стека (также называемый регистром стека), который содержит адрес последней инструкции, помещенной в область памяти, называемую стеком; и регистр адреса памяти, который содержит адрес места, где находятся данные, с которыми нужно работать, или где будут храниться данные, которые были обработаны.
Микропроцессоры могут выполнять миллиарды операций над данными в секунду. Помимо компьютеров, микропроцессоры широко распространены в системах видеоигр, телевизорах, фотоаппаратах и автомобилях.
