内部構造の工夫4000倍
では，アーキテクチャ面では，どれほどの進化があったのだろうか。4004を最先端マイクロプロセサと比較してみると，この40年弱の技術進歩の成果が見て取れる（表1）。アーキテクチャ面の工夫は次の通りである。
（1）命令長/データ長を4ビットから8ビット，16ビット，32ビット，64ビット，128ビットと拡張（32倍の性能向上）
（2）1個の命令を処理するクロック数が当初は8クロックだったが，RISC技術の導入以降，基本的には1命令の処理にかかる時間を1クロックに短縮（8倍の性能向上）
（3）スーパースカラ技術の導入により，1クロックで処理する命令数を複数に増加（4倍の性能向上）あるいはVLIW技術の導入により，1命令で複数命令分の処理を実行（4倍の性能向上）
（4）マルチコア技術の導入により，複数のプロセサ・コアを内蔵させ，並列処理を実現（現状では4～8倍の性能向上）
（1）～（4）の相乗効果によって，4000倍程度の性能向上と試算できる。つまり，クロック周波数の向上も加味すれば，約1億倍の性能向上といえる。
アーキテクチャを進化させる原動力は「ムーアの法則」である。Intel社の創立メンバーでもあるGordon Moore氏は1965年に記した技術論文において，「半導体の集積度は1.5年～2年で2倍になる」と予測した。事実，この法則に従い，半導体技術は進歩した。マイクロプロセサの設計者にとって，豊富に使えるようになったトランジスタ数をいかに有効活用し，性能向上に結び付けるかが腕の見せどころになった（図4）。
そして，マイクロプロセサの設計者は，メインフレームおよびスーパーコンピュータの内部構造を手本にした。これらのコンピュータがボード・レベルで実現した技術を次々とのみ込み，1チップに集積したのである。1980年代には，MMU（メモリ管理ユニット）やFPU（浮動小数点演算ユニット）といった周辺回路を内蔵すると同時に，オンチップのキャッシュ容量を増大した（図5）。
