集成电路的复杂性受以下物理限制的限制:可以放在一个芯片上的晶体管数量,可以将处理器连接到系统其他部分的封装终端数量,可以进行的互连数量在芯片上,以及芯片可以散发的热量。先进的技术使制造更复杂、更强大的芯片成为可能。一个最小的假想微处理器可能只包括一个算术逻辑单元(ALU) 和一个控制逻辑部分。ALU 执行加法、减法和 AND 或 OR 等运算。ALU 的每个操作都会在状态寄存器中设置一个或多个标志,这些标志指示上次操作的结果(零值、负数、溢出或其他)。控制逻辑从内存中检索指令代码并启动 ALU 执行指令所需的操作序列。单个操作代码可能会影响许多单独的数据路径、寄存器和处理器的其他元素。DSCS150 随着集成电路技术的进步,在单个芯片上制造越来越复杂的处理器成为可能。数据对象的大小变大;允许芯片上有更多的晶体管允许字大小从4 位和8 位字增加到今天的64 位字。处理器架构中添加了其他功能;更多的片上寄存器加快了程序的速度,复杂的指令可以用来制作更紧凑的程序。例如,浮点运算在 8 位微处理器上通常不可用,而必须在软件中执行。浮点单元的集成,首先作为单独的集成电路,然后作为同一微处理器芯片的一部分,加速了浮点计算。DSCS150 有时,集成电路的物理限制使得像位片方法这样的实践成为必要。多个电路并行处理每个字的子集,而不是在一个集成电路上处理所有长字。虽然这需要额外的逻辑来处理,例如,每个切片内的进位和溢出,但结果是一个系统可以处理,例如,使用每个容量只有四位的集成电路的 32 位字。DSCS150 将大量晶体管放在一个芯片上的能力使得将存储器与处理器集成在同一芯片上成为可能。这种CPU 缓存具有比片外存储器访问速度更快的优势,可以提高许多应用程序的系统处理速度。处理器时钟频率比外部存储器速度增加得更快,因此如果处理器不被较慢的外部存储器延迟,则 高速缓存是必要的。