Istoric CPU. Mare enciclopedie a petrolului și gazelor

Federico Fagin s-a alăturat Intel pentru a transforma viziunea lui Ted Hoff în realitate de silicon. La mai puțin de un an mai târziu, el și echipa sa au creat microprocesorul 4004, care a fost introdus în noiembrie 1971. Prima provocare majoră a lui Fagin a fost dezvoltarea unei metodologii de utilizare a noii tehnologii porți de siliciu. Acest lucru a făcut posibilă crearea de circuite complexe într-un mod diferit. Din moment ce nimeni nu mai făcuse așa ceva înainte, a trebuit să începem totul de la zero. Și Federico Fagin a reușit - a dezvoltat independent cipul în doar 9 luni în 1970. Este fantastic Pe termen scurt comparativ cu generațiile următoare de procesoare Intel. De exemplu, a fost nevoie deja de 100 de ani-om pentru a crea un cip pe 32 de biți.

Proiecta

Designul porții de siliciu al lui Federico Fagin a făcut ca primul microprocesor să devină realitate în 1971. Era neobișnuit, deoarece integrarea unei asemenea complexități nu a fost niciodată realizată înainte. Fagin a reușit să dezvolte procesorul Intel 4004 doar datorită inovațiilor sale în tehnologia de fabricație MOS. Bootstrap și contactul ascuns au fost ideile care au stat la baza metodologiei sale de proiectare de pionierat, au salvat arhitectura Hoffa și au implementat-o în 1970. Fără el, aceasta nu ar fi fost fezabil deoarece rezultatul ar fi prea lent și costisitor uz practic. Astfel, invenția nu a constat în dezvoltarea unui model simplu de CPU, din care nu lipsea la acea vreme, ci în crearea și implementarea unei tehnologii care, pentru prima dată, a făcut posibilă amplasarea tuturor blocurilor funcționale. a procesorului pe un singur cip.

Ted Hoff a sperat că arhitectura propusă și setul de instrucțiuni ar putea fi plasate pe un singur cip. Cu toate acestea, nu a putut evalua fezabilitatea proiectului sau să-l implementeze, deoarece nu era un dezvoltator MOS. Federico Fagin a fost cel care a inventat designul și aspectul a 2.300 de tranzistoare logice arbitrare pe un cip care măsoară doar 3x4 mm, ieftin, cu o viteză de 5 ori mai mare și o densitate de două ori mai mare decât tehnologia MOS existentă atunci.

Metodologia lui Fagin a fost o descoperire și a fost folosită în toate microprocesoarele timpurii ale companiei. Inginerul italian a condus proiectul la o finalizare cu succes și a jucat un rol în promovarea noului procesor Intel, demonstrând conducerii companiei că cipul poate fi folosit în mai mult decât în calculatoare.

Specificații

Specificațiile procesorului Intel 4004 sunt după cum urmează:

Aria cristalului: 12 mm 2 .
Frecvența maximă de ceas: 740 kHz.
Timp de ciclu: 10,8 µs (8 cicluri de ceas/ciclu de comandă).
Timp de executare a comenzii - 1 sau 2 cicluri de comandă (10,8 sau 21,6 μs), 46300-92600 comenzi pe secundă.
Adăugarea a două numere din 8 cifre (32 de biți fiecare) durează 850 µs, adică 79 de cicluri de instrucțiuni, aproximativ 10 cicluri pe cifră zecimală.
Stocare separată a programelor și datelor. Spre deosebire de modelele care folosesc magistrale separate, 4004 are o singură magistrală multiplexată de 4 biți pentru a transporta adrese de 12 biți, instrucțiuni de 8 biți și cuvinte de date de 4 biți.
Adresează direct 51.220 de biți (640 de octeți) de memorie RAM, organizați ca 1.280 de „caractere” pe 4 biți, dintre care 1.024 reprezintă date și 256 reprezintă stare.
Adresare directă a 32768 biți de ROM (4096 octeți).
Un set de 46 de comenzi (dintre care 41 au lățimea de 8 biți și 5 lățime de 16 biți).
16 registre a câte 4 biți fiecare.
Stiva internă de rutine are 3 nivele adâncime.

Comanda Busicom

Calculatorul cu program stocat, folosit ca calculator în anii 1950 și 1960, a fost una dintre cele mai bune dezvoltări ale erei postbelice și era familiar tuturor inginerilor care lucrau în industria semiconductoarelor.

În 1969, producătorul japonez de calculatoare Busicom a abordat Intel pentru a-și implementa designul logic pentru o serie de calculatoare din siliciu. Abordarea lor a urmat implementarea primului calculator programabil desktop din lume, Programma 101 de la Olivetti, prezentat la Târgul Mondial de la New York din 1965 și a fost pus în vânzare în același an.Programul 101 avea un procesor (unitate centrală de procesare) și citire și înregistrare secvențială. , care au fost realizate din componente discrete. Busicom a propus o arhitectură similară, care presupunea implementarea procesorului pe trei cipuri MOS, ROM și registru pe încă două, cu alte două cipuri I/O.

Arhitectura MCS-4

Directorul de cercetare în aplicații, Ted Hoff, a recunoscut că complexitatea designului Busicom constă în utilizarea memoriei seriale și, pe măsură ce Intel își dezvolta prima sa RAM dinamică (memorie cu acces aleatoriu), a văzut că designul ar putea fi simplificat foarte mult folosind o memorie tradițională și mai mult. arhitectură de computer de uz general bazată pe RAM. Cu ajutorul lui Stan Mazor și prin interacțiuni cu inginerii Busicom inclusiv Masatoshi Shima, Hoff a formulat arhitectura MCS-4, reducând designul de la 7 la 4 cipuri. Hoff credea că CPU-ul poate fi implementat într-un singur microprocesor de 4 biți, dar nici el, nici Mazor nu au fost designeri MOS, iar Intel nu avea specialiști capabili să creeze circuite integrate complexe cu structuri logice arbitrare. Prin urmare, propunerea lui Hoffa a rămas inactiv timp de aproximativ 6 luni, până când Federico Fagin a fost angajat în aprilie 1970 pentru a conduce proiectul.

Tehnologie inovatoare

Federico Fagin s-a alăturat Intel de la Fairchild Semiconductor, unde a dezvoltat tehnologia MOS cu poartă de siliciu în 1968 și a folosit-o pentru a crea primul circuit integrat comercial din lume, 3708. Tehnologia a fost adoptată de Intel și, ulterior, de întreaga industrie globală a semiconductoarelor și în cadrul avea 40 de ani structură de bază, folosit în aproape toate microcircuitele. co-fondatorul Intel, a recunoscut că această mișcare a fost o componentă cheie a succesului său timpuriu. Tehnologia MOS cu poarta de silicon a oferit competitiv Specificatii Intel 4004: Cipul a fost de aproximativ 5 ori mai rapid, a avut de 100 de ori mai puține scurgeri la joncțiune și a găzduit de 2 ori mai mulți tranzistori logici arbitrari decât un cip de dimensiuni similare realizat cu porți de aluminiu și a disipat putere egală. Acest lucru a făcut posibilă crearea primului senzor de imagine RAM dinamic, de succes comercial (dispozitive cu sarcina cuplată), memorii nevolatile și microprocesoare. Pentru prima dată în istorie, procesorul conținea toate componentele unui computer scop general.

Crearea unui nou design și aspect

Ted Hoff nu a fost un designer de circuite MOS. Rolul său a fost să creeze arhitectura și să susțină în continuare produsele. După definirea setului de comenzi, proiectul a fost predat echipei de dezvoltare MOS condusă de Federico Fagin. Lucrarea a fost realizată foarte rapid, iar în aproximativ 9 luni au fost create 3 cipuri principale. Ultimul dintre acestea a apărut în ianuarie 1971, microprocesorul Intel 4004.

Potrivit lui Stan Mazor, Fagin a fost creditat cu designul ingineresc, iar Hoffa a fost creditat cu crearea conceptului și arhitecturii originale. Mazor însuși a fost un fel de intermediar care a ajutat cât a putut și a făcut ce a putut.

Federico Fagin a dezvoltat o metodologie pentru proiectarea structurilor MOS cu porți de siliciu utilizate în mod arbitrar circuite logice. Acest lucru a fost necesar deoarece noua tehnologie necesita un design diferit, și mai ales aspect.

Potrivit lui Fagin, el a decis că în loc să proiecteze separat logica și apoi circuitul, să le proiecteze împreună pe o singură foaie. Dispunerea trebuie luată în considerare cât mai mult posibil pentru a se asigura că conductorii și tranzistorii sunt poziționați cât mai aproape de aspectul final. Evident, acest lucru a necesitat planificarea generală a cipului în prealabil pentru a cunoaște amplasarea diferitelor blocuri. Atunci a rafinat metodologia pentru crearea acestui tip de circuit.

Designul noului procesor Intel și gestionarea proiectului MCS-4 de la începutul dezvoltării până la producție puteau fi stăpânite doar de cineva care era capabil să introducă inovații în tehnologia proceselor, prototiparea cipurilor, proiectarea circuitelor, designul logic și arhitectura computerului . Fagin a dobândit astfel de abilități și cunoștințe prin educație și experiență de lucru înainte de a se alătura Intel. După ce a absolvit școala tehnică din Vicenza (Italia), a participat la proiectarea și construcția unui computer cu memorie cu miez magnetic experimental cu tranzistori mici la compania Olivetti din Borgolombardo (Italia), la vârsta de 19 ani. Apoi a absolvit cu onoare Universitatea din Padova și a continuat să dezvolte tehnologia MOS, creând 2 circuite integrate comerciale în timp ce lucra la SGS-Fairchild (acum ST Micro). În 1968, a fost repartizat la Fairchild Semiconductor R&D în Palo Alto, California, unde a creat tehnologia MOS cu poartă de siliciu și altele.

Adevărata inovație

Conceptualizarea primului procesor, care a devenit principala contribuție a lui Hoff la proiectul 4004, a avut loc și la alte companii. Mai multe grupuri au ajuns în mod independent la aceeași concluzie. Prin urmare, principalul lucru în invenția microprocesorului a fost crearea unui produs viabil din punct de vedere economic. Doar o singură persoană din lume știa să facă urmatorul pasși să traducă arhitectura în design de lucru. Era Federico Fagin. Fără el, primul microprocesor nu ar fi fost niciodată construit. În timp ce era încă la Fairchild, el a inventat tehnologia care a stat la baza viitoarelor dispozitive. După ce a început să lucreze la Intel, a corectat greșelile absentei Hoffa, apoi a făcut-o pe prima Cipul Intel 4004, după care a condus dezvoltarea anului 8008 și a fost arhitectul șef al anului 8080.

La acea vreme, inginerii știau să construiască computere mici, să facă design logic CPU și să creeze programe. Ideea unui microprocesor, adică plasat pe un singur cip calculator universal, era de asemenea în aer. Unele arhitecturi au fost deja implementate pe mai multe cipuri MOS. Cu toate acestea, nimeni nu știa cum să instaleze 2300 de tranzistoare logice arbitrare - minim suma necesară Pentru procesor simplu- suficient pentru microcircuit mărime mică, astfel încât producția este ieftină, viteza de operare este mare, iar disiparea puterii este suficientă pentru a se potrivi în cazurile existente.

Așadar, adevărata inovație a microprocesorului a fost ambalarea acestuia pe un singur cip de siliciu, deoarece toate celelalte fuseseră făcute înainte. Și Fagin a făcut-o fără niciun ajutor semnificativ din partea Ted Hoffa și Stan Mazor.

Singurul care l-a ajutat a fost inginerul Busicom Masatoshi Shima. A venit la Intel pentru a verifica progresul comenzii la câteva zile după ce Fagin a fost angajat. Și-a dat seama că nu s-au făcut progrese în ultimele 6 luni. Având în vedere întârzierea proiectului și absența oricărui inginer Intel care să-l ajute, lui Sima i s-a permis să rămână timp de 6 luni pentru a accelera lucrările. Cu toate acestea, știa puțin despre și, deși a fost de mare ajutor, toate deciziile creative au fost luate de Fagin. Șeful acestuia din urmă, Leslie Vadasz, a fost atât de preocupat de designul lui 1103 (prima RAM dinamică pe 1024 de biți, considerată viitorul Intel) încât nu a putut oferi control tehnic pe proiectul MCS-4. După succesul lui 4004, Fagin a condus introducerea lui 8008 și, de asemenea, a conceput și definit arhitecturile celor mai de succes dintre toate procesoarele timpurii, 4040 și 8080.

Îndoielile dezvoltatorului

Potrivit lui Stan Mazor, el și Ted Hoff credeau că Intel 4004 era prea agresiv. Nu erau siguri că ar putea fi făcut, așa că au început cu un alt cip, numit 4005. Era un proiect comun cu MIL, care era partenerul Intel în Canada. Au identificat mult mai multe arhitectura simpla decât 4004. Compania canadiană ar dezvolta cipul, iar Intel ar furniza memoria. S-a dovedit că ea nu putea face 4005.

Hoff și Mazor nu erau siguri că 4004 era fezabil în 1994. De aceea, la câteva luni după ce Fagin s-a alăturat Intel, au creat o arhitectură 4005 mai simplă și au trimis-o companiei canadiane MIL pentru dezvoltare. Dar inginerii MIL nu au reușit să facă un microprocesor. A devenit clar că chiar și crearea unui cip simplu era departe de munca de rutină. În plus, Hoff și Mazor s-au îndoit că 4004 ar fi util pentru alte aplicații decât calculatoare, case de marcat și altele asemenea. Ei au crezut că numai 1201, și mai târziu 8008, ar avea o arhitectură suficient de generală pentru a fi folosită în aplicatii diverse. După finalizarea proiectului 4004, Fagin a demonstrat că microprocesorul poate fi utilizat într-o varietate de sisteme de control și a încurajat managementul să aducă pe piață Intel 4004.

Eșecuri cu 8008

Un alt exemplu care demonstrează cât de necesară a fost metodologia lui Fagin este Intel 8008, a cărui arhitectură a fost dezvoltată inițial de Computer Terminal Corporation (CTC). Lucrările la cip, numit inițial 1201, au început înainte ca Fagin să se alăture Intel, dar proiectul, atribuit unui proiectant de procesoare logice arbitrare, care trecuse de la General Instrument, nu a ajuns foarte departe, deoarece lipseau orice metodologie și biblioteci în schemele de timp. Lucrările la 8008 au fost suspendate și au fost reluate abia în anul în care Intel 4004 a fost lansat.

Microprocesor TI

Un alt exemplu este primul procesor cu un singur cip, care a devenit a doua sursă pentru 8008 pe care CTC l-a comandat de la Texas Instruments. Anunțat presei la mijlocul anului 1971, la doar câteva luni după crearea cu succes a lui 4004, procesorul nu a decolat și nu a fost vândut niciodată. A fost construit folosind tehnologia MOS cu poartă metalică de o companie care avea zeci de ani de experiență în proiectarea circuitelor integrate logice aleatoare complexe. În comparație cu procesorul Intel 8008, dimensiunea cipului TI a fost de două ori mai mare, oferind aceleași funcții. Viteza de operare și puterea disipată nu au fost niciodată făcute publice.

Un exemplu de urmat

După finalizarea Proiectului 4004, alți ingineri, atât din interiorul, cât și din exteriorul Intel, au putut studia tehnicile folosite de Fagin, examinând designul la microscop. Același stil a fost folosit în toate celelalte microprocesoare Intel și Zilog timpurii.

In cele din urma

4004 a fost primul procesor din istorie care a fost realizat folosind tehnologia porții de silicon. A fost cel mai avansat circuit integrat acel timp. Crearea sa a necesitat nu numai creativitate și abilitate extraordinară din partea designerului, ci și o cunoaștere profundă a noii tehnologii pe care doar dezvoltatorul său ar putea-o avea. În plus, au fost necesare un mare curaj, motivație, abilități de management și muncă susținută pentru a finaliza cu succes proiectul, care trebuia să fie finalizat în 10 luni din cauza angajamentelor anterioare neîndeplinite față de client.

Primele microprocesoare cu patru cifre (biți) constau dintr-un cristal.

Primele microprocesoare au fost realizate pe circuite p-MOS. Microprocesoarele moderne sunt implementate pe circuite și - MOS, care au costuri reduse și viteză medie, pe circuite CMOS de putere extrem de scăzută și pe circuite TTL cu viteză mare.

Primele microprocesoare (MP) au apărut la începutul anilor 70, ca urmare a eforturilor comune ale inginerilor de sisteme, rezolvatorii de probleme organizarea arhitecturală a mijloacelor tehnologia calculatoarelor, și proiectanții de circuite implicați în proiectarea și tehnologia de producție a echipamentelor radio-electronice.

Primul microprocesor - Intel 404 pe 4 biți - a intrat pe piață nepregătit pentru acest eveniment în 1971. MP 4004, dezvoltat cu accent pe cerințele producătorilor de calculatoare, a apărut în fața lumii ca un semn. nouă eră electronică integrată.

Primele microprocesoare au folosit o metodă de gestionare a memoriei cunoscută sub numele de management pur a memoriei mașinii.

Merită să ne amintim că primele microprocesoare importate în Japonia în 1971 au costat aproximativ o mie de dolari.

În cei peste 30 de ani care au trecut de la apariția primelor microprocesoare, au fost dezvoltate anumite reguli de schimb, care sunt urmate de dezvoltatorii de noi sisteme cu microprocesoare. Aceste reguli nu sunt prea complicate, dar este necesar să le cunoașteți cu fermitate și să le respectați cu strictețe pentru o muncă de succes.

Sistemele de operare sunt create pentru orice tip de microprocesor pe baza sistemului de instrucțiuni care este încorporat în microprocesor în timpul dezvoltării. Primul microprocesor a fost creat de Intel, un lider în producția de microcipuri.

Poate vreo realizare tehnică a erei computerului să concureze în semnificația sa cu microprocesorul? Primele microprocesoare, a căror scurtă istorie a început cu doar un deceniu în urmă, s-au bazat în principal pe realizările microelectronicei - o tehnologie care a apărut mult mai târziu decât apariția computerelor în sine și în într-o mare măsură indiferent de ei. Încă de la început, designerii și producătorii de microprocesoare au primit aprobarea sălbatică de îndată ce au putut să demonstreze că fiecare dintre noile lor dezvoltări a fost cu un pas mai aproape ca structură de microprocesoarele moderne la scară medie sau mare. calculator. Observatorii nu au avut nicio dificultate în a concluziona că, dacă densitatea de ambalare, viteza și capacitățile de proiectare automată ar continua să crească așa cum era de așteptat, microprocesoarele s-ar potrivi în curând cu puterea și logica minicalculatoarelor mari și poate chiar a computerelor mari.

Un altul a fost făcut în 1970 pas importantîn drum spre computerul personal - Marchian Edward Hoff de la Intel a proiectat un circuit integrat similar în funcțiile sale cu procesorul central al unui computer mare. Așa a apărut primul microprocesor Intel-4004 (vezi figura din dreapta), care a fost lansat spre vânzare în 1971. Acesta a fost o adevărată descoperire, deoarece microprocesorul Intel-4004, cu o dimensiune mai mică de 3 cm, era mai productiv decât gigantul aparat ENIAC. Adevărat, capacitățile Intel-4004 au fost mult mai modeste decât cele ale procesorului central calculatoare mari din acel timp - a funcționat mult mai lent și putea procesa doar 4 biți de informație odată (procesoarele computerelor mari procesau simultan 16 sau 32 de biți), dar costa și de zeci de mii de ori mai puțin.

Crearea unui astfel de sistem de operare, ca și PC-DOS, nu este nici o chestiune de întâmplare, nici rezultatul unei planificări pur tehnocratice. Concurența economică a dus de mult la apariția sistemelor de operare pt calculatoare mainframe chiar înainte de apariţia primelor microprocesoare.

Este un singur cip care controlează tot ce se întâmplă în PC. Acest microcircuit funcționează la o anumită frecvență de ceas, măsurată cu un anumit număr de megaherți. Conform standardelor actuale, primele microprocesoare (8088 sau 80286) erau dureros de lente și nu puteau rula programe moderne.

Reproiectarea unui circuit integrat mare ori de câte ori o companie dorește să-și actualizeze linia de produse, ceea ce se întâmplă foarte des, este o întreprindere cu adevărat enormă. Microprocesorul a luat naștere datorită unei idei propuse de specialiștii de la Bizicom: a fost necesar ca CKOEI să proiecteze un circuit integrat care să poată fi adaptat cu ușurință oricărui produs nou dezvoltat de compania lor. Din păcate, la acea vreme Japonia era încă prea slabă în domeniul dezvoltării și designului; așa că Statele Unite au reușit să ia mingea și să alerge cu ea, creând primul microprocesor.

Cu toate acestea, Intel a continuat să se țină de prototip, fondurile de dezvoltare pentru care fuseseră deja cheltuite. Astfel, cunoscutul Intel 8008 MP a devenit primul microprocesor de pe piața mondială.

Cine și când a inventat primul microprocesor din lume

Fiecare angajat Intel știe cine a inventat microprocesorul. În 1969, dezvoltatorii japonezi care proiectaseră anterior calculatoare au venit să lucreze pentru această companie necunoscută de atunci. Inginerii au folosit doisprezece circuite integrate pentru a crea un computer desktop obișnuit. Masatoshi Shima a jucat rolul principal în acest proiect. La acea vreme, Ted Hofsor conducea unul dintre departamentele Intel. El, ca viitor creator al unui microprocesor, și-a dat seama că în loc de un calculator cu capacități de programare, era mai bine să facă un computer care să programeze funcționarea calculatorului.

Crearea primului procesor din lume a început odată cu dezvoltarea arhitecturii sale. În 1969, un angajat Intel a propus să numească prima serie de microprocesoare familia 4000. Fiecare model din familie avea șaisprezece cipuri de ieșire. Acest lucru vă ajută să înțelegeți cum a fost primul microprocesor. Modelul 4001 avea 2 KB de memorie. 4003 avea un expander pe zece biți cu legături de la tastatură și diverși indicatori. Iar versiunea 4004 era deja un dispozitiv cu procesor pe patru biți. Mulți cred că acesta a fost primul microprocesor. Modelul 4004 avea două mii trei sute de tranzistori. Dispozitivul a funcționat la o frecvență de 108 kHz.

Astăzi puteți găsi diferite păreri cu privire la momentul în care a fost creat primul procesor.Totuși, majoritatea cred că 15 noiembrie 1971 este data și anul creării primului microprocesor din lume. Inițial, această dezvoltare a fost cumpărată de compania japoneză Busicom cu șaizeci de mii de dolari, dar Intel a returnat ulterior banii pentru a rămâne singurii deținători ai drepturilor de autor a invenției.

Primul procesor a fost folosit în sistemele de control trafic, în special la semafoare. În plus, dispozitivul a fost folosit în analizoare de sânge. Puțin mai târziu, 4004 și-a găsit un loc în sonda spațială Pioneer 10, care a fost lansată în 1972.

Primul microprocesor casnic a fost creat la începutul anilor șaptezeci la Centrul Special de Calcul sub conducerea D.I. Yuditsky.

Astfel, în anii 70, microprocesoarele au început să pătrundă treptat în cele mai multe zone diferite activitate umana. Toate procesoarele au fost ulterior împărțite în microprocesoare și microcontrolere. Primele sunt folosite în computerele personale, iar microcontrolerele și-au găsit aplicații în control sisteme diferite. Au un nucleu de calcul mai slab, dar există multe noduri suplimentare. Microcontrolerele sunt uneori numite microcalculatoare deoarece toate nodurile și modulele lor sunt situate direct pe cip.

Intel a lansat primul său microprocesor - modelul 4004

Intel a lansat primul microprocesor din lume, care a fost disponibil tuturor entităților comerciale și oamenilor obișnuiți. Cu un an mai devreme, armata a dezvoltat microprocesorul F14 CADC(en), care a fost clasificat drept „top secret” până în 1998.

Compania japoneză Busicom Corp (fostă Nippon Calculating Machine, Ltd) a fost angajată în producția de calculatoare, dar cipurile necesare pentru a opera computerul au fost dezvoltate de Intel. Prin urmare, Busicom Corp a comandat 12 cipuri pentru noul său calculator. Este de remarcat faptul că microcircuitul avea un număr minim de funcții și era capabil să efectueze o anumită listă de lucrări. Când a apărut o nouă acțiune, a trebuit dezvoltat un cip suplimentar. Angajații Intel credeau că acest lucru este neprofitabil din punct de vedere economic și practic. Merită să înlocuiți toate microcircuitele existente cu un procesor central care va îndeplini toate sarcinile necesare.

Ambele companii au susținut ideea. Din 1969, Tad Hoff, un dezvoltator de proiecte și reprezentant al Intel, și Stanley Mazor, un angajat al Busicom Corp., care fusese anterior implicat în proiectarea generală a cipurilor, au început să proiecteze procesorul. Dezvoltarea a început cu o reducere a numărului de jetoane la 4. Acestea au inclus - CPU, o unitate centrală de procesare pe 4 biți, o memorie numai în citire pentru stocarea informațiilor persistente și o memorie cu acces aleatoriu pentru stocarea informațiilor utilizatorului.

Când în Compania Intel Fizicianul italian Federico Fagin a venit la muncă, dezvoltarea microprocesorului sa mutat la noua etapa. Mai târziu va fi numit principalul proiectant de microprocesoare din familia MCS-4. Până atunci, Fagin dezvoltase scheme similare. În 1961, Federico a fost implicat în proiectarea logică computerizată la Olivetti. În 1968, a dezvoltat un cip comercial cu tehnologie de poartă de siliciu pentru Fairchil: Fairchild 3708. Această experiență l-a ajutat să integreze microprocesorul CPU într-unul singur. Fagin a adus contribuții enorme la dezvoltarea și dezvoltarea cipului. Colaborarea fizicianului italian cu Masatoshi Shima, inginer software la Busicom Corp., a dus la dezvoltarea primului microprocesor, 4004, care a fost introdus în lume pe 15 noiembrie 1971. Costul microprocesorului a fost de 200 USD.

De ce a fost numit microprocesorul 4004? Prima cifră indică numărul produsului. Fiecare produs Intel avea propriul său număr. Chipurile de memorie (cipuri PMOS) au fost produse sub primul număr. Microcircuitele NMOS au fost produse sub al doilea număr. Microcircuitele bipolare au fost proiectate sub numărul trei. În consecință, microprocesoarele au primit al patrulea număr. Microcircuitele CMOS au început să fie produse sub numărul cinci. Numărul șapte este domenii magnetice. Numărul opt include microprocesoare de biți și microcontrolere. Numerele șase și nouă lipseau.

Istoria procesoarelor Intel | Primul născut – Intel 4004

Intel a vândut primul său microprocesor în 1971. Era un cip pe 4 biți cu nume de cod 4004. A fost proiectat să funcționeze cu alte trei microcipuri, ROM 4001, RAM 4002 și Registrul de deplasare 4003. 4004 a efectuat calculele efective, iar componentele rămase au fost critice pentru funcționarea procesorului. 4004 jetoane au fost utilizate în principal în calculatoare și altele dispozitive similare, și nu au fost destinate computerelor. Frecvența sa maximă de ceas a fost de 740 kHz.

4004 a fost urmat de un procesor similar numit 4040, care era în esență o versiune îmbunătățită a lui 4004 cu un set de instrucțiuni extins și multe altele. performanta ridicata.

Istoria procesoarelor Intel | 8008 și 8080

Cu ajutorul lui 4004, Intel s-a afirmat pe piata microprocesoarelor, si pentru a profita de situatia introdusa noua serie procesoare pe 8 biți. Cipurile 8008 au apărut în 1972, urmate de 8080 în 1974 și 8085 în 1975. Deși 8008 este primul microprocesor Intel pe 8 biți, nu a fost la fel de cunoscut ca predecesorul sau succesorul său, 8080. -biți, 8008 era mai rapid decât 4004, dar avea o viteză de ceas destul de modestă de 200-800 kHz și nu a atras în mod deosebit atenția designerilor de sisteme. 8008 a fost produs folosind tehnologia de 10 micrometri.

Intel 8080 a avut mult mai mult succes. Designul arhitectural al cipurilor 8008 a fost modificat datorită adăugării de noi instrucțiuni și trecerii la tranzistoare de 6 micrometri. Acest lucru a permis Intel-ului să dubleze vitezele de ceas, iar cele mai rapide procesoare 8080 din 1974 rulau la 2 MHz. Procesoarele 8080 au fost folosite în nenumărate dispozitive, determinând mai mulți dezvoltatori de software, cum ar fi nou-formatul Microsoft, să se concentreze pe software pentru procesoarele Intel.

În cele din urmă, cele 8086 de microcipuri care au venit mai târziu au avut arhitectura de ansamblu cu 8080 pentru a menține compatibilitatea cu software-ul scris pentru ei. Ca rezultat, blocurile hardware cheie ale procesoarelor 8080 au fost prezente în fiecare procesor bazat pe x86 produs vreodată. Software-ul pentru 8080 poate rula din punct de vedere tehnic și pe orice procesor x86.

Procesoarele 8085 erau în esență o versiune mai ieftină a lui 8080, cu o viteză de ceas mai mare. Au avut mare succes, deși au lăsat o amprentă mai mică în istorie.

Istoria procesoarelor Intel | 8086: începutul erei x86

Primul procesor pe 16 biți al Intel a fost 8086. A avut performanțe semnificativ mai mari decât 8080. În plus față de viteza crescută de ceas, procesorul avea o magistrală de date pe 16 biți și unități de execuție hardware care i-au permis lui 8086 să execute simultan două opt- instrucțiuni de biți. În plus, procesorul putea efectua operații mai complexe pe 16 biți, dar cea mai mare parte a programelor la acea vreme au fost dezvoltate pentru procesoare pe 8 biți, așa că suportul pentru operațiuni pe 16 biți nu era la fel de relevant ca multitasking-ul procesorului. Lățimea magistralei de adrese a fost extinsă la 20 de biți, ceea ce a oferit procesorului 8086 acces la 1 MB de memorie și o performanță crescută.

8086 a fost și primul procesor x86. A folosit prima versiune a setului de instrucțiuni x86, care a alimentat aproape fiecare procesor AMD și Intel de la introducerea cipului.

Aproximativ în același timp, Intel a lansat cipul 8088. Acesta era bazat pe 8086, dar avea jumătate din magistrala de adrese dezactivată și era limitat la operațiuni pe 8 biți. Cu toate acestea, avea acces la 1 MB de RAM și rula la frecvențe mai mari, deci era mai rapid decât procesoarele Intel anterioare pe 8 biți.

Istoria procesoarelor Intel | 80186 și 80188

După 8086, Intel a introdus câteva alte procesoare, toate folosind o arhitectură similară pe 16 biți. Primul a fost cipul 80186. A fost conceput pentru a simplifica designul sisteme gata făcute. Intel a mutat unele elemente hardware pe care ar fi localizate în mod normal placa de sistem,în CPU, inclusiv un generator de ceas, un controler de întrerupere și un ,timer. Prin integrarea acestor componente în procesor, 80186 a devenit de multe ori mai rapid decât 8086. Intel a crescut și viteza de ceas a cipului pentru a îmbunătăți și mai mult performanța.

Procesorul 80188 avea și o serie de componente hardware integrate în cip, dar s-a descurcat cu o magistrală de date pe 8 biți precum 8088 și a fost oferit ca o soluție de buget.

Istoria procesoarelor Intel | 80286: mai multa memorie, mai multă productivitate

După lansarea lui 80186, în același an a apărut și 80286. Avea caracteristici aproape identice, cu excepția magistralei de adrese extinsă la 24 de biți, care, în așa-numitul mod protejat al procesorului, i-a permis să funcționeze cu memorie RAM de până la 16 MB.

Istoria procesoarelor Intel | iAPX 432

iAPX 432 a fost prima încercare a Intel de a se îndepărta de arhitectura x86 într-o direcție complet diferită. Conform calculelor Intel, iAPX 432 ar trebui să fie de câteva ori mai rapid decât celelalte soluții ale companiei. Dar, în cele din urmă, procesorul a eșuat din cauza unor defecte semnificative de design. În timp ce procesoarele x86 erau considerate relativ complexe, iAPx 432 a dus complexitatea CISC la un nivel cu totul nou. Configurația procesorului a fost destul de voluminoasă, forțând Intel să producă procesorul pe două matrițe separate. Procesorul a fost, de asemenea, proiectat pentru sarcini mariși nu a putut funcționa bine când a existat o capacitate insuficientă a magistralei sau un flux de date insuficiente. iAPX 432 a reușit să le depășească pe 8080 și 8086, dar a fost rapid eclipsat de procesoarele x86 mai noi și în cele din urmă a fost abandonat.

Istoria procesoarelor Intel | i960: primul procesor RISC de la Intel

În 1984, Intel a creat primul său procesor RISC. Nu a fost un concurent direct al procesoarelor bazate pe x86, deoarece era destinat soluțiilor integrate sigure. Aceste cipuri au folosit o arhitectură superscalară de 32 de biți care a folosit conceptul de design Berkeley RISC. Primele procesoare i960 aveau viteze de ceas relativ mici (modelul mai tânăr rula la 10 MHz), dar în timp arhitectura a fost îmbunătățită și transferată la procese tehnice mai subțiri, ceea ce a făcut posibilă creșterea frecvenței la 100 MHz. De asemenea, au suportat 4 GB de memorie protejată.

i960 a fost utilizat pe scară largă în sistemele militare și, de asemenea, în segmentul corporativ.

Istoria procesoarelor Intel | 80386: tranziție x86 la 32 de biți

Primul procesor x86 pe 32 de biți de la Intel a fost 80386, care a apărut în 1985. Avantajul său cheie a fost magistrala de adrese pe 32 de biți, care a făcut posibilă adresarea a până la 4 GB de memorie de sistem. Deși practic nimeni nu folosea atât de multă memorie pe atunci, limitările RAM au afectat adesea performanța procesoarelor x86 anterioare și a procesoarelor concurente. Spre deosebire de procesoarele moderne, când a fost introdus 80386, creșterea cantității de memorie RAM însemna aproape întotdeauna creșterea performanței. Intel a implementat, de asemenea, o serie de îmbunătățiri arhitecturale care au ajutat la îmbunătățirea performanței dincolo de nivelurile 80286, chiar și atunci când ambele sisteme au folosit aceeași cantitate de RAM.

Pentru a adăuga mai multe la linia de produse modele disponibile Intel a introdus 80386SX. Acest procesor era aproape identic cu 80386 pe 32 de biți, dar era limitat la o magistrală de date pe 16 biți și accepta doar până la 16 MB de RAM.

Istoria procesoarelor Intel | i860

În 1989, Intel a făcut o altă încercare de a se îndepărta de procesoarele x86. Ea a creat un nou procesor cu Arhitectura RISC numit i860. Spre deosebire de i960, acest procesor a fost conceput ca un model de înaltă performanță pentru piața desktop-urilor, dar designul procesorului a avut unele dezavantaje. Principalul era că pentru a obține performanțe ridicate, procesorul se baza în totalitate pe compilatoare software, care trebuiau să plaseze instrucțiunile în ordinea execuției lor în momentul creării fișierului executabil. Acest lucru a ajutat Intel să mențină dimensiunea matriței și să reducă complexitatea cipului i860, dar la compilarea programelor a fost aproape imposibil să ordonați fiecare instrucțiune de la început până la sfârșit. Acest lucru a forțat CPU-ul să petreacă mai mult timp procesând datele, ceea ce i-a redus drastic performanța.

Istoria procesoarelor Intel | 80486: integrare FPU

Procesorul 80486 a fost următorul mare pas al Intel în ceea ce privește performanța. Cheia succesului a fost integrarea mai strânsă a componentelor în procesor. 80486 a fost primul procesor x86 cu cache L1 (primul nivel). Primele mostre ale modelului 80486 aveau 8 KB de memorie cache pe cip și au fost fabricate folosind o tehnologie de proces de 1000 nm. Dar odată cu trecerea la 600 nm, dimensiunea cache-ului L1 a crescut la 16 KB.

Intel a inclus și un FPU în procesor, care anterior era o unitate de procesare funcțională separată. Prin mutarea acestor componente în procesorul central, Intel a redus semnificativ latența dintre ele. Pentru a crește randamentul, procesoarele 80486 au folosit și o interfață FSB mai rapidă. Pentru a îmbunătăți viteza de procesare a datelor externe, au fost aduse multe îmbunătățiri la kernel și la alte componente. Aceste modificări au crescut semnificativ performanța procesoarelor 80486, care au fost de multe ori mai rapide decât vechiul 80386.

Primele procesoare 80486 au atins viteze de 50 MHz, iar modelele ulterioare, fabricate pe procesul de 600 nm, puteau funcționa până la 100 MHz. Pentru cumpărătorii cu un buget mai mic, Intel a lansat o versiune a 80486SX în care FPU-ul a fost blocat.

Istoria procesoarelor Intel | P5: primul procesor Pentium

Pentium a sosit în 1993 și a fost primul procesor Intel x86 care nu a urmat sistemul de numerotare 80x86. Pentium a folosit arhitectura P5, prima microarhitectură superscalară x86 a Intel. Deși Pentium a fost în general mai rapid decât 80486, principala sa caracteristică a fost FPU-ul îmbunătățit semnificativ. FPU-ul Pentium original a fost de peste zece ori mai rapid decât vechea unitate 80486. Semnificația acestei îmbunătățiri a crescut doar când Intel a lansat Pentium MMX. În ceea ce privește microarhitectura, acest procesor este identic cu primul Pentium, dar a suportat setul de instrucțiuni Intel MMX SIMD, care ar putea crește semnificativ viteza operațiunilor individuale.

Comparativ cu 80486, Intel a crescut capacitatea de cache L1 a noilor procesoare Pentium. Primele modele Pentium aveau 16 KB de cache de prim nivel, iar Pentium MMX a primit deja 32 KB. Desigur, aceste cipuri funcționau la viteze de ceas mai mari. Primele procesoare Pentium au folosit tranzistoare de 800 nm și au ajuns doar la 60 MHz, dar versiunile ulterioare construite folosind procesul Intel de 250 nm au ajuns la 300 MHz (nucleu Tillamook).

Istoria procesoarelor Intel | P6: Pentium Pro

La scurt timp după primul Pentium, Intel plănuia să lanseze Pentium Pro, bazat pe arhitectura P6, dar a întâmpinat dificultăți tehnice. Pentium Pro a efectuat operațiuni pe 32 de biți semnificativ mai rapid decât Pentium original, din cauza executării necorespunzătoare a instrucțiunilor. Aceste procesoare au avut o reproiectare puternică arhitectura interioara, care a decodat instrucțiunile în micro-operații care au fost executate pe module de uz general. Datorită hardware-ului suplimentar de decodare, Pentium Pro a folosit și o conductă de 14 niveluri extinsă semnificativ.

Deoarece primele procesoare Pentium Pro au fost destinate pieței de servere, Intel a extins din nou magistrala de adrese la 36 de biți și a adăugat tehnologia PAE, permițând abordarea a până la 64 GB de RAM. Acest lucru a fost mult mai mult decât avea nevoie utilizatorul mediu, dar capacitatea de a suporta cantități mari de RAM era extrem de importantă pentru clienții serverului.

Sistemul cache al procesorului a fost, de asemenea, reproiectat. Cache-ul L1 a fost limitat la două segmente de 8 KB, unul pentru instrucțiuni și unul pentru date. Pentru a compensa deficitul de memorie de 16 KB în comparație cu Pentium MMX, Intel a adăugat 256 KB la 1 MB de cache L2 pe un cip separat atașat la pachetul CPU. A fost conectat la CPU folosind o magistrală de date internă (BSB).

Inițial, Intel a plănuit să vândă Pentium Pro utilizatorilor obișnuiți, dar în cele din urmă și-a limitat lansarea la modele pentru sisteme server. Pentium Pro a avut mai multe caracteristici revoluționare, dar a continuat să concureze cu Pentium și Pentium MMX în ceea ce privește performanța. Cele două procesoare Pentium mai vechi erau semnificativ mai rapide la operațiuni pe 16 biți, iar software-ul pe 16 biți era răspândit la acea vreme. Procesorul a câștigat și suport pentru setul de instrucțiuni MMX; ca urmare, Pentium MMX a depășit Pentium Pro în programele optimizate pentru MMX.

Pentium Pro a avut șansa de a se menține pe piața de consum, dar a fost destul de scump de produs datorită cipului separat care conținea cache-ul L2. Cel mai rapid procesor Pentium Pro a atins o frecvență de ceas de 200 MHz și a fost produs folosind procese de fabricație de 500 și 350 nm.

Istoria procesoarelor Intel | P6: Pentium II

Intel nu a abandonat arhitectura P6 și în 1997 a introdus Pentium II, care a corectat aproape toate deficiențele Pentium Pro. Arhitectura de bază a fost similară cu Pentium Pro. De asemenea, a folosit o conductă cu 14 straturi și a avut unele îmbunătățiri ale nucleului care au crescut viteza de execuție a instrucțiunilor. Dimensiunea cache-ului L1 a crescut - 16 KB pentru date plus 16 KB pentru instrucțiuni.

Pentru a reduce costurile de producție, Intel a trecut și la cipuri cache mai ieftine atașate la un pachet de procesor mai mare. Aceasta a fost o modalitate eficientă de a face Pentium II mai ieftin, dar modulele de memorie nu puteau funcționa la viteza maximă a procesorului. Rezultatul a fost că memoria cache L2 a tactat la doar jumătate din viteza procesorului, dar pentru modelele de CPU timpurii acest lucru a fost suficient pentru a îmbunătăți performanța.

Intel a adăugat și setul de instrucțiuni MMX. Nucleele CPU din Pentium II, cu numele de cod „Klamath” și „Deschutes”, au fost vândute și sub mărcile orientate spre server Xeon și Pentium II Overdrive. Modelele de cea mai înaltă performanță aveau 512 KB de cache L2 și viteze de ceas de până la 450 MHz.

Istoria procesoarelor Intel | P6: Pentium III și lupta pentru 1 GHz

După Pentium II, Intel plănuia să lanseze un procesor bazat pe arhitectura Netburst, dar acesta nu era încă gata. Prin urmare, în Pentium III compania a folosit din nou arhitectura P6.

Primul procesor Pentium III avea numele de cod „Katmai” și era foarte asemănător cu Pentium II: folosea un cache L2 simplificat care rula la doar jumătate din viteza procesorului. Arhitectura de bază a primit modificări semnificative, în special, mai multe părți ale conductei de 14 niveluri au fost combinate în 10 etape. Datorită conductei actualizate și vitezei de ceas crescute, primele procesoare Pentium III au avut tendința să fie puțin mai rapide decât Pentium II.

Katmai a fost produs folosind tehnologia 250 nm. Cu toate acestea, după ce a trecut la procesul de producție de 180 nm, Intel a reușit să crească semnificativ performanța Pentium III. Versiunea actualizată, cu numele de cod „Coppermine”, a mutat memoria cache L2 pe CPU și a redus dimensiunea acestuia la jumătate (la 256 KB). Dar, deoarece ar putea rula la viteze CPU, nivelurile de performanță s-au îmbunătățit în continuare.

Coppermine a alergat cu AMD Athlon dincolo de frecvența de 1 GHz și a reușit. Ulterior, Intel a încercat să lanseze un model de procesor de 1,13 GHz, dar în cele din urmă a fost rechemat după Dr. Thomas Pabst de la Tom's Hardware a descoperit instabilitate în munca sa. Drept urmare, cipul de 1 GHz a rămas cel mai rapid procesor Pentium III bazat pe Coppermine.

Cea mai recentă versiune a nucleului Pentium III a fost numită „Tualatin”. La crearea acestuia, a fost utilizată o tehnologie de proces de 130 nm, care a făcut posibilă atingerea unei frecvențe de ceas de 1,4 GHz. Cache-ul L2 a fost crescut la 512 KB, ceea ce a permis și o ușoară creștere a performanței.

Istoria procesoarelor Intel | P5 și P6: Celeron și Xeon

Alături de Pentium II, Intel a introdus și liniile de procesoare Celeron și Xeon. Au folosit un nucleu Pentium II sau Pentium III, dar cu cantități diferite de memorie cache. Primele procesoare marca Celeron, bazate pe Pentium II, nu aveau deloc memoria cache L2, iar performanța era groaznică. Ulterior, modelele bazate pe Pentium III aveau jumătate din capacitatea cache-ului L2. Astfel, am primit procesoare Celeron care foloseau nucleul Coppermine și aveau doar 128 KB de cache L2, iar modelele ulterioare bazate pe Tualatin aveau deja 256 KB.

Versiunile cu jumătate de cache au fost numite și Coppermine-128 și Tualatin-256. Frecvența acestor procesoare a fost comparabilă cu Pentium III și a făcut posibilă concurența cu procesoarele AMD Duron. Microsoft a folosit un procesor Celeron Coppermine-128 de 733 MHz consolă de jocuri Xbox.

Primele procesoare Xeon se bazau tot pe Pentium II, dar aveau mai mult cache L2. Pentru modelele entry-level, volumul acestuia era de 512 KB, în timp ce frații mai mari puteau avea până la 2 MB.

Istoria procesoarelor Intel | Netburst: premieră

Înainte de a discuta despre arhitectura Intel Netburst și Pentium 4, este important să înțelegem avantajele și dezavantajele conductei sale lungi. Conceptul de conductă se referă la mișcarea instrucțiunilor prin miez. Fiecare etapă a conductei îndeplinește multe sarcini, dar uneori poate fi îndeplinită o singură funcție. Conducta poate fi extinsă prin adăugarea de noi blocuri hardware sau împărțirea unei etape în mai multe. De asemenea, poate fi redus prin eliminarea blocurilor hardware sau prin combinarea mai multor etape de procesare într-una singură.

Lungimea sau adâncimea conductei are un impact direct asupra latenței, IPC, vitezei de ceas și debitului. Conductele mai lungi necesită, de obicei, mai mult debit de la alte subsisteme, iar dacă conducta primește în mod constant cantitatea necesară de date, atunci fiecare etapă a conductei nu va fi inactivă. De asemenea, procesoarele cu conducte lungi pot rula de obicei la viteze de ceas mai mari.

Dezavantajul unei conducte lungi este latența de execuție crescută, deoarece datele care trec prin conductă sunt forțate să se „oprească” în fiecare etapă pentru un anumit număr de cicluri. În plus, procesoarele care au o conductă lungă pot avea un IPC mai scăzut, așa că folosesc viteze de ceas mai mari pentru a îmbunătăți performanța. De-a lungul timpului, procesoarele care utilizează abordarea combinată s-au dovedit a fi eficiente fără dezavantaje semnificative.

Istoria procesoarelor Intel | Netburst: Pentium 4 Willamette și Northwood

În 2000, arhitectura Intel Netburst a fost în sfârșit gata și a văzut lumina zilei în procesoarele Pentium 4, dominând următorii șase ani. Prima versiune a nucleului a fost numită „Willamette”, sub care Netburst și Pentium 4 au existat timp de doi ani. Cu toate acestea, a fost o perioadă dificilă pentru Intel, iar noul procesor a avut dificultăți să țină pasul cu Pentium III. Microarhitectura Netburst permitea frecvențe mai mari, iar procesoarele bazate pe Willamette au putut ajunge la 2 GHz, dar în unele sarcini Pentium III la 1,4 GHz a fost mai rapid. În această perioadă, procesoarele AMD Athlon au avut avantaj mai mareîn productivitate.

Problema cu Willamette a fost că Intel și-a extins conducta la 20 de etape și plănuia să atingă frecvența de 2 GHz, dar din cauza limitărilor de putere și căldură, nu a reușit să-și atingă obiectivele. Situația s-a îmbunătățit odată cu apariția microarhitecturii Intel „Northwood” și cu utilizarea unei noi tehnologii de proces de 130 nm, care a crescut viteza de ceas la 3,2 GHz și a dublat memoria cache L2 de la 256 KB la 512 KB. Cu toate acestea, problemele cu consumul de energie și disiparea căldurii ale arhitecturii Netburst nu au dispărut. Cu toate acestea, performanța lui Northwood a fost semnificativ mai mare și ar putea concura cu noile cipuri AMD.

În procesoarele de ultimă generație, Intel a introdus tehnologia Hyper-Threading, care crește eficiența utilizării resurselor de bază în timpul multitasking-ului. Beneficiul Hyper-Threading în chipsurile Northwood nu a fost la fel de mare ca în procesoare moderne Core i7 – creșterea performanței a fost de câteva procente.

Miezurile Willamette și Northwood au fost folosite și în procesoarele din seria Celeron și Xeon. Ca și în cazul generațiilor anterioare de procesoare Celeron și Xeon, Intel a redus și, respectiv, a mărit dimensiunea cache-ului L2 pentru a le diferenția în ceea ce privește performanța.

Istoria procesoarelor Intel | P6: Pentium-M

Microarhitectura Netburst a fost concepută pentru procesoare Intel de înaltă performanță, deci consuma destul de mult energie și nu este potrivită pentru sisteme mobile. Astfel, în 2003, Intel a creat prima sa arhitectură concepută exclusiv pentru laptopuri. Procesoarele Pentium-M au fost bazate pe arhitectura P6, dar cu conducte mai lungi de 12-14 nivele. În plus, a fost primul care a implementat o conductă de lungime variabilă - dacă informațiile necesare instrucțiunii erau deja încărcate în cache, instrucțiunile puteau fi executate după parcurgerea a 12 etape. În caz contrar, au trebuit să treacă prin doi pași suplimentari pentru a descărca datele.

Primul dintre aceste procesoare a fost produs folosind o tehnologie de proces de 130 nm și conținea 1 MB de cache L2. A ajuns la o frecvență de 1,8 GHz cu un consum de energie de doar 24,5 W. O versiune ulterioară numită „Dothan” cu tranzistori de 90 nm a fost lansată în 2004. Trecerea la un proces de producție mai subțire a permis Intel să mărească memoria cache L2 la 2 MB, ceea ce, combinat cu unele îmbunătățiri de bază, a crescut semnificativ performanța pe ceas. În plus, frecvența maximă a procesorului a crescut la 2,27 GHz, cu o ușoară creștere a consumului de energie la 27 W.

Arhitectură procesoare Pentium-M a fost folosit ulterior în cipurile mobile Stealey A100, care au fost înlocuite cu procesoare Intel Atom.

Istoria procesoarelor Intel | Netburst: Prescott

Nucleul Northwood cu arhitectură Netburst a rezistat pe piață din 2002 până în 2004, după care Intel a introdus nucleul Prescott cu numeroase îmbunătățiri. În timpul producției, a fost utilizată o tehnologie de proces de 90 nm, care a permis Intel să mărească memoria cache L2 la 1 MB. Intel a introdus, de asemenea, o nouă interfață de procesor LGA 775, care avea suport pentru memorie DDR2 și o magistrală FSB de patru ori extinsă. Datorită acestor schimbări, Prescott avea mai multă lățime de bandă decât Northwood, ceea ce era necesar pentru a îmbunătăți performanța Netburst. În plus, bazat pe Prescott, Intel a prezentat primul procesor x86 pe 64 de biți cu acces la RAM mai mare.

Intel se aștepta ca procesoarele Prescott să devină cele mai de succes dintre cipurile bazate pe Netburst, dar în schimb au eșuat. Intel a extins din nou canalul de execuție a instrucțiunilor, de data aceasta la 31 de etape. Compania a sperat că creșterea vitezei de ceas va fi suficientă pentru a compensa conducta mai lungă, dar au reușit să atingă doar 3,8 GHz. Procesoarele Prescott erau prea fierbinți și consumau prea multă energie. Intel a sperat că trecerea la tehnologia de proces de 90 nm va elimina această problemă, dar densitatea crescută a tranzistorului nu a făcut decât să facă mai dificilă răcirea procesoarelor. Atingerea unor frecvențe mai mari nu a fost posibilă, iar modificările aduse nucleului Prescott au avut un impact negativ asupra performanței generale.

Chiar și cu toate îmbunătățirile și memoria cache Prescott suplimentară, cel mai bun scenariu, a fost la egalitate cu Northwood în ceea ce privește aleatoritatea pe ritm. În același timp, procesoarele AMD K8 au făcut și trecerea la o tehnologie de proces mai subțire, ceea ce a făcut posibilă creșterea frecvențelor acestora. AMD a dominat piața procesoarelor desktop de ceva timp.

Istoria procesoarelor Intel | Netburst: Pentium D

În 2005, doi mari producători au concurat pentru supremație în anunț procesor dual core pentru piata de consum. AMD a fost primul care a anunțat dual-core Athlon 64, dar a fost epuizat de mult timp. Intel a încercat să învingă AMD folosind un modul multi-core (MCM) care conține două nuclee Prescott. Compania și-a botezat procesorul dual-core Pentium D, iar primul model a primit numele de cod „Smithfield”.

Cu toate acestea, Pentium D a fost criticat pentru că avea aceleași probleme ca chips-uri originale Prescott. Disiparea căldurii și consumul de energie a două nuclee bazate pe Netburst au limitat frecvența la 3,2 GHz (cel mai bun caz). Și, deoarece eficiența arhitecturii a fost foarte dependentă de volumul de lucru al conductei și de viteza de sosire a datelor, scorul IPC al lui Smithfield a scăzut considerabil pe măsură ce debitului canalul a fost împărțit între două nuclee. În plus, implementarea fizică a procesorului dual-core nu a fost elegantă (de fapt, acestea sunt două cristale sub un singur capac). Și două nuclee pe un cip într-un procesor AMD au fost considerate o soluție mai avansată.

După Smithfield a venit Presler, care a fost transferat la tehnologia de proces de 65 nm. Modulul multinucleu conținea două cristale Ceder Mill. Acest lucru a ajutat la reducerea generării de căldură și a consumului de energie al procesorului, precum și la creșterea frecvenței la 3,8 GHz.

Au existat două versiuni principale ale lui Presler. Primul avea un TDP mai mare de 125W, în timp ce modelul de mai târziu era limitat la 95W. Datorită dimensiunii reduse a matriței, Intel a putut, de asemenea, să dubleze capacitatea cache-ului L2, rezultând ca fiecare matriță să aibă 2 MB de memorie. Unele modele entuziaste au suportat, de asemenea, tehnologia Hyper-Threading, permițând CPU-ului să ruleze sarcini în patru fire simultan.

Toate procesoarele Pentium D au suportat software pe 64 de biți și mai mult de 4 GB de RAM.

In partea a doua: Procesoare de bază 2 Duo, Core i3, i5, i7 până la Skylake.

Istoria apariției și dezvoltării primelor procesoare de calculator isi are originea la mijlocul secolului al XX-lea. Acum este imposibil de imaginat că cumva te poți descurca fără computere personale, dar nu cu mult timp în urmă, cu doar patruzeci de ani în urmă, cuvintele „calculator” și „procesor” erau cunoscute doar de un cerc restrâns de specialiști. Și abia în 1971 a avut loc un eveniment semnificativ - compania necunoscută de atunci Intel din orașul american Santa Clara a dat viață primul microprocesor, datorită căruia în viitor tipuri variate, configurațiile și scopurile, s-au stabilit ferm în viața noastră și sunt folosite de toată lumea, de pretutindeni, de la elevi până la ingineri și oameni de știință.

Procesoare care utilizează relee electromecanice, tuburi vid, miezuri de ferită (adică dispozitive speciale de memorie)

Această etapă de evoluție a procesorului a afectat perioada cuprinsă între anii patruzeci și până la sfârșitul anilor cincizeci. Astfel de procesoare au fost instalate în prize speciale pe module separate, care au fost asamblate în rafturi. O cantitate mare Rack-uri similare conectate prin conductori împreună constituiau un procesor. O caracteristică distinctivă a fost fiabilitatea lor scăzută, performanța scăzută și generarea enormă de căldură.

Procesoare cu tranzistori

Aceasta a fost a doua etapă în evoluția procesoarelor, care a durat de la mijlocul anilor cincizeci până la mijlocul anilor șaizeci. Tranzistoarele au fost montate pe plăci foarte asemănătoare ca aspect cu plăcile actuale, care erau instalate în rafturi. Ca și înainte, procesorul mediu a constat din mai multe rafturi similare. Performanța a crescut, fiabilitatea a crescut și consumul de energie a scăzut.

Procesoare pe cipuri

Aceasta a fost a treia etapă în evoluția procesoarelor, care a început la mijlocul anilor 60. Inițial s-au folosit microcircuite cu un grad scăzut de integrare, care conțineau cele mai simple circuite de tranzistori și rezistențe. Apoi, pe măsură ce tehnologia s-a dezvoltat, au început să folosească microcircuite care implementau părți individuale ale circuitelor digitale. La început, au apărut chei elementare, precum și diverse elemente logice, apoi elemente mai complexe - registre elementare, sumatori, contoare, mai târziu au apărut microcircuite care conțineau blocuri funcționale ale procesorului însuși - un dispozitiv aritmetic-logic, un dispozitiv de microprogram, registre, ca precum și dispozitive pentru lucrul cu magistralele de date și diverse comenzi.

Microprocesoare

A patra etapă, chiar la începutul anilor șaptezeci, a fost crearea unui microprocesor, adică un cip special pe care toate elementele principale, precum și blocurile de procesor, erau amplasate fizic pe un cip. În 1971, Intel Corporation a reușit să creeze primul microprocesor pe patru biți din lume, 4004, care consta din 2.300 de tranzistori și avea o frecvență de operare de 108 kHz - aceasta este 0,108 MHz sau 0,000108 GHz (de aproximativ 20.000 de ori mai mică decât frecvența). . Acest procesor pe 4 biți a fost produs folosind tehnologia de 10 microni și a fost destinat utilizării în microcalculatoare. Ulterior, Intel 4004 a început să fie folosit în analizoare de sânge, în circuitele de control al semafoarelor și chiar în stațiile spațiale interplanetare.

De-a lungul timpului, aproape toate procesoarele au început să fie produse în formatul unor astfel de microprocesoare. Multă vreme, singura excepție au fost procesoarele cu volum redus, care erau optimizate hardware pentru a rezolva diverse probleme speciale. De exemplu, supercalculatoare sau procesoare pentru rezolvarea unui număr de probleme militare sau unele procesoare pentru care, de regulă, au fost impuse anumite cerințe speciale privind nivelul de fiabilitate, viteza lor sau protecția împotriva efectelor impulsurilor electromagnetice, precum și efectele radiațiilor ionizante. Cu reducerea costurilor, precum și cu distribuirea celor mai multe tehnologii moderne, aceste procesoare încep să fie realizate și în format microprocesor.

Dezvoltarea microprocesoarelor

Trecerea la microprocesoare a făcut posibilă crearea computerelor personale, care au pătruns acum aproape în fiecare casă. Primul microprocesor disponibil public a fost Intel 4004 pe patru biți, care în primăvara anului 1972 a fost înlocuit cu Intel 8008 pe opt biți, care consta din 3500 de tranzistori și funcționa la o frecvență de 200 kHz, avea date pe 8 biți. autobuz, deși a fost produs și folosind tehnologia de 10 microni. Domeniul său de aplicare a fost limitat la terminale și calculatoare programabile.

Următorul pas în dezvoltarea microprocesoarelor a fost crearea lui Intel 8080 în 1974. Noul procesor de 8 biți conținea deja 6000 de tranzistori și putea adresa 64 KB de memorie. Printre altele, a fost primul microprocesor care putea deja să împartă numere. El a fost cel care a devenit baza pentru crearea primului computer personal, Altair 8800, care a folosit sistemul de operare CP/M. Ușurința de comunicare cu computerul Altair 8800 și ușurința de a scrie programe pentru acesta este meritul viitorilor fondatori ai Microsoft, Paul Allen și Bill Gates, care la sfârșitul anului 1975 au creat pentru acesta un interpret de limbaj de bază, ceea ce a contribuit foarte mult. la popularizarea ei la acea vreme.

Dar Istoria Intel 8080 nu s-a terminat aici. Un grup de foști ingineri Intel care au fost implicați în dezvoltarea procesorului 8080 au făcut echipă pentru a forma Zilog Corporation la sfârșitul anului 1975, care a lansat microprocesorul Z80, o versiune mult îmbunătățită a lui 8080. Z80 conținea inițial 8.500 de tranzistori, funcționa la 2,5 MHz și ar putea adresa 64 KB de memorie. Mai târziu a început să funcționeze la o frecvență de 10 MHz. Poate cel mai proeminent reprezentant al calculatoarelor bazate pe Z80 a fost Sinclair ZX Spectrum de la compania engleză Sinclair Research Ltd.

În 1978, Intel a lansat un nou microprocesor pe șaisprezece biți, Intel 8086, care conține setul de instrucțiuni x86, care a pus bazele arhitecturii tuturor procesoarelor desktop actuale. 8086 rula la 5 MHz și conținea 29.000 de tranzistori. Ar putea adresa 1 MB de memorie datorită unei magistrale de adrese pe 20 de biți. Datorită prevalenței mari a modulelor de memorie pe opt biți, foarte puține informatii ieftine 8088, care este o versiune simplificată a lui 8086 cu toate aceleași caracteristici, dar cu o magistrală de date pe opt biți. Acest lucru a permis compatibilitatea software și hardware atât cu procesorul 8086, cât și cu procesoarele anterioare 8085 și 8080 pe 8 biți.

Folosind Intel 8088

a făcut posibilă creșterea semnificativă a potențialului și a capacităților computerelor personale, deoarece a permis lucrul cu 1 MB de memorie, în timp ce toate computerele disponibile la acel moment erau limitate la 64 KB. Software-ul pentru computere bazat pe Intel 8088 a fost dezvoltat de Microsoft. Și în 1981, a fost introdusă prima versiune a sistemului de operare MS DOS 1.0 pentru computerul IBM PC. Mai mult, pe măsură ce progresul progresa, au fost anunțate noi versiuni de DOS, care au oferit utilizatorilor facilități suplimentare, ținând cont de noile capabilități ale computerelor. Astfel, după câțiva ani, după ce au înlocuit modelele de computer pe 8 biți de pe piață, PC-ul IBM a ocupat primul loc.

În 1982, Intel a lansat un nou microprocesor pe 16 biți, Intel 80286, dezvoltat folosind tehnologia de 1,5 microni. Avea 134.000 de tranzistori, până la 1 GB memorie virtuală și un mod protejat cu adresare pe 24 de biți, care permitea utilizarea a 16 megaocteți de memorie la frecvențe de 8, 12 și 16 MHz.

Procesorul Intel 80386 a apărut în 1985 și a putut introduce un mod protejat îmbunătățit, adresare pe 32 de biți, care a permis utilizarea a până la 4 gigaocteți de memorie RAM, precum și suport pentru mecanismul aplicației memorie virtuala. Intel 80386 a fost fabricat folosind tehnologia de 1,5 microni, avea deja 275.000 de tranzistoare și funcționa la frecvențe: 16, 20-40 MHz. Această linie procesoarele a fost construită pe un model de registru de calcul. În paralel, s-au dezvoltat microprocesoare, care au luat ca bază modelul stivei de calcul.

În 1989, a fost lansat noul microprocesor Intel 80486, în care erau 1.200.000 de tranzistori, un cache primar și un coprocesor matematic încorporat 80487 pe un cip fabricat folosind tehnologia de 1 micron.Cele 486 lucrau la frecvențe: 25, 33 și 33. 66 MHz și, ca și predecesorul, ar putea folosi până la 4 GB.

Primele procesoare Pentium pe 32 de biți

apărut în 1993. Aveau deja 3 milioane de tranzistori, erau fabricați folosind tehnologia de 0,8 microni, aveau o frecvență de 60 și 66 MHz și o magistrală de date pe 64 de biți. În anul următor, 1994, a fost lansată a doua generație de procesoare Pentium cu frecvențe de 75, 90 și 100 MHz, fabricate folosind tehnologia de 0,6 microni, care le-a redus consumul de energie.

Și acum, în ultimii 20 de ani, din 1993, de atunci aspectul primului procesor Intel Pentium, progres în dezvoltare procesoare de calculator a progresat atât de repede încât acum computerele noastre personale de acasă au deja procesoare cu patru, șase, opt nuclee cu o frecvență de ceas de peste 3 GHz, create folosind tehnologia de 22 nm, cu un nucleu video încorporat, dar folosind același x86 arhitectură. Și deși, în timpul existenței microprocesoarelor, s-au dezvoltat un număr mare de arhitecturi diferite, unele dintre ele (într-o formă îmbunătățită și completată) sunt încă utilizate și astăzi. De exemplu, Intel x86, care s-a dezvoltat mai întâi în IA-32 pe 32 de biți, iar mai târziu în x86-64 pe 64 de biți (numit EM64T de Intel). Procesoarele cu arhitectură x86 au fost utilizate inițial doar în PC-urile IBM, cu toate acestea, acum sunt din ce în ce mai folosite în toate domeniile industriei computerelor, de la supercalculatoare uriașe la procesoare încorporate mici.

Și aceasta este departe de limită. În următorii ani, corporația intenționează să treacă la producția de microprocesoare folosind tehnologia 14 nm, apoi 10 nm și 8 nm și, în consecință, să le mărească productivitatea, reducând în același timp consumul de energie.