История микропроцессоров наиболее выпукло видна из рассмотрения динамики изменения параметров продукции компании Intel — мирового лидера в области проектирования и изготовления микропроцессоров CISC-архитектуры.
Микросхема 4004, изготовленная в 1971 г., была четырехразрядной и включала немногим более двух тысяч транзисторов. Первый персональный компьютер был создан компанией IBM на основе восьмиразрядного микропроцессора 8088. Первый 16-разрядный микропроцессор, открывший серию 80Х86, появился на рынке в 1978 г. Он был изготовлен по технологии с проектными нормами в 3 мкм, включал 29 тыс. транзисторов, работал на частоте 5 МГц. Переход к 32-разрядным процессорам произошел в 1985 г., начиная с моделей серии 80386, а эпоха 64-разрядных процессоров с CISC-архитектурой началась в 2000 г. с создания процессора Itanium.
Основные вехи увеличения тактовой частоты микропроцессоров Intel: 16 МГц в 1985 г. (процессор i386), 50 МГц — в 1991 г. (i486), 100 МГц — в 1994 г., 233 МГц — в 1997 г. (Pentium II), 450 МГц — в 1998 г. (Pentium II Xeon), 800 МГц — в 1999 г. (Pentium III), 1,5 ГГц — в 2000 г. (Pentium 4), 3,06 ГГц — в 2002 г.
Снижение минимального топологического размера (проектных норм) в технологиях изготовления микросхем отмечено следующими достижениями: 1,5 мкм — в 1985 г. (i286), 1,0 мкм — в 1989 г. (i386), 0,8 мкм — в 1991 г. (i486), 0,35 мкм — в 1995 г. (Р54), 0,25 мкм — в 1998 г. (Pentium II), 0,18 мкм — в 1999 г. (Pentium III), 0,13 мкм — в 2000 г., 0,09 мкм — в 2002 г.
Соответственно росло число транзисторов на кристалле: 134 тыс. — в i286, 275 тыс. — в i386, 1,2 млн. — в i486, 7,5 млн. — в Pentium II, 28 млн. — в Pentium III, 42 млн. — в Pentium 4.
Использование 64-разрядной архитектуры для процессоров RISC довольно типично, так 64-разрядными являются процессоры Sun UltraSPARC, Alpha, MIPS R1x000, IBM Power, HP PA-8x00. Например, микропроцессор Alpha был разработан корпорацией Digital Equipment на рубеже 80-90-х годов. Этот 64-разрядный RISC-процессор суперскалярной архитектуры предназначен для высокоскоростных вычислений. 64-разрядный микропроцессор Power был реализован в 1995 году в компьютере IBM AS/400.
В Intel используется архитектура CISC и переход от 32-разрядной архитектуры IA-32 к 64-разрядной IA-64 сопряжен с определенными трудностями. Первый микропроцессор архитектуры IA-64, появившийся в 2000 г., назван Itanium, уже созданы следующие версии микропроцессоров Itanium. Созданием 64-разрядных CISC- микропроцессоров занимается также компания AMD. Например, ее 64-разрядный микропроцессор Opteron с тактовой частотой 1,8 ГГц может выполнять как 64-, так и 32-разрядные приложения.
Кэширование памяти в ПК начато в 1989 г. с моделей i486. Кэш первого уровня разделен на кэши данных и команд, которые в первых моделях имели емкость по 8 Кбайт, в Pentium III — по 16 Кбайт. Кэш второго уровня L2 в моделях Pentium II имел емкость 512 Кбайт, работал с половинной частотой процессора и располагался на плате процессора. Но уже начиная с Pentium III Celeron кэш L2 работает на частоте процессора и встроен в ядро. В новых процессорах кэш-память становится трехуровневой. Так емкость кэш-памяти первого, второго и третьего уровней, для Itanium составляет 96, 96, 4000 Кбайт соответственно, для Itanium II — 256, 256, 3000 Кбайт, причем у Itanium II все кэши интегрированы в кристалл микропроцессора. Кэши разных уровней в IA-64 обмениваются данными со скоростями от 13 до 32 Гбайт/с.
Представление о характеристиках RISC-процессоров можно получить из рассмотрения особенностей 64-разрядного процессора Power4, используемого в мощных серверах IBM и компьютерах компании Apple. Это процессор суперскалярной архитектуры. На кристалле располагаются два процессорных ядра, кэш-память первого уровня емкостью 2×64 Кбайт и второго уровня объемом 1,5 Мбайт, коммутирующая матрица, обеспечивающая пропускную способность до 35 Гбайт/с. Внешний кэш третьего уровня имеет емкость до 32 Гбайт на один процессорный кристалл. Общее число транзисторов на кристалле — 170 миллионов. Микропроцессор изготовляется по КМДП технологии "кремний-на-изоляторе" с проектными нормами в 0,18 мкм и медными соединениями на кристалле, а для новой модификации процессора Power4+ освоена 0,13 мкм технология. Тактовые частоты начинаются с 1...2 ГГц, Процессор Power4 представляет собой объединение четырех кристаллов в один многокристальный модуль, т.е. микросхему Power4 можно рассматривать как компактную SMP-систему.