Історія розвитку процесорів

Історія мікропроцесорів почалася в 1971 році, коли фірма Intel випустила перший мікропроцесор i4004. Він мав розрядність 4 біта, спроможність адресувати 640 байт пам'яті, тактову частоту 108 кГц і продуктивність 0.06 MIPS. Такий процесор вже міг працювати в якості обчислювального ядра калькулятора. Він містив 2300 транзисторів і виконувався по технології з дозволом 10 мкм. Через рік з'явився його 8-бітный “родич” - i8008, що адресує вже 16 Кб пам'яті.

В 1974 р. з'явився 8-разрядний процесор i8080, що став надто популярним влаштуванням. Він вже мав частоту 2 МГц і адресував 64 Кб пам'яті. 6000 транзисторів дозволила розмістити 6-мкм технологія виготовлення. Процесор вимагав трьох джерел живлення (+5, +12 та -5 В) і складної двухтактної синхронизації. На цьому процесорі будувалися різноманітні термінали, контролери і навіть перший ПК Altair. В нашій країні запізнилою луною 8080 стали процесори 580ИК80 і КР580ВМ80, на базі яких в початку і середині 80-х років будувалося багато “саморобних” ПК.

Наступним етапом став процесор i8085 (5 МГц, 0.37 MIPS, 6500 транзисторів, 3-мкм технологія). Він зберіг популярну рєгістрову архітектуру 8080 і програмну єдність, але в нього додали порт послідовного інтерфейсу, скасували спеціальні ІС підтримки (тактового генератора і системного контролера) і декілька змінили зовнішній інтерфейс. Головним подарунком розробникам апаратури стала тільки одна живлюща напруга +5 В.

Варіацію на тему 8080 і 8085 подає процесор Z80 фірми Zilog. Зберігши програмну єдність з 8080, в нього ввели додаткові регістри, що дозволило істотно підвищити продуктивність. Результат виявився вражаючим - ще нещодавно популярні комп'ютери Sinclair, побудовані на Z80, демонстрували на іграх графіку, не гіршу ніж у РС на 16-разрядном процесорі 286.

Перший 16-разрядный процесор 8086 фірма Intel випустила в 1978 році. Частота 5 МГц, продуктивність 0.33 MIPS, але інструкції вже з 16-розрядними операндами (пізніше з'явилися процесори 8 і 10 МГц). Технологія 3 мкм, 29 тис. транзисторів, що адресує пам'ять 1 Мб. Регістрова архітектура і система команд істотно відрізнялися від 8080, але, природно, просліджуються загальні ідеї. Через рік з'явився 8088 - той же процесор, але з 8-бітною шиною даних. З нього почалася історія IBM PC, що наклала свій відбиток на подальший розвиток цієї лінії процесорів. Масове розповсюдження і відчинена архітектура РС призвели до лавиноподібній появі програмного забезпечення, що розробляється крупними, середніми і дрібними фірмами і ентузіастами-одинцями. Технічний прогрес вимагав (і зараз вимагає) розвитку процесорів, але вантаж програмного забезпечення РС, що повинно працювати і на більш нових процесорах, в свою чергу вимагав забезпечення зворотної єдності. Таким чином, всі нововведення в архітектурі наступних процесорів повинні були прибудовуватись до існуючого ядра. А тут ще і сама архітектура РС “підкинула”, наприклад, складнощі з використанням векторів перериваннь.

Фірма Intel зарезервувала перші 32 вектору “для службового користування”, однак на них “наїхали” переривання BIOS. Один з результатів - додатковий засіб обробки виключень сопроцесора, застосовуваний в старших моделях РС.

Процесор 80286, що знаменує наступний етап архітектури, з'явився тільки в 1982 році. Він вже мав 134 тис. транзисторів (технологія 1.5 мкм) і адресував до 16 Мб фізичної пам'яті. Його принципові зміни - захищений режим і віртуальна пам'ять розміром до 1 Гб - не знайшли массового застосування, процесор більшою частиною використовувався як дуже швидкий 8086.

Клас 32-розрядних процесорів був відкритий в 1985 році моделлю 80386 (275 тис. транзисторів, 1.5 мкм). Разрядность шини даних (як і внутрішніх регістрів) досягла 32 біт, пам'ять,що адресується фізична - 4 Гб. З'явилися нові регістри, нові 32-битные операції, істотно доопрацьований захищений режим, з'явився режим V86, сторінкове керування пам'яттю. Процесор знайшов широке застосування в РС, і на благодатному грунті його

нових властивостей став розростатись “самый великий вірус” - MS Windows з додатками. З цього часу стала помітна тенденція “позитивного зворотного зв'язку”: на появу нового процесора виробники ПО реагують випуском нових привабливих продуктів, наступним версіям якого ставає тісно в рамках цього процесора.

Історія процесора 386 нагадує історію 8086: першу модель з 32-бітною шиною даних (згодом названою 386DX) змінив 386SX з 16-розрядной шиною. Він досить легко вписувався а архітектуру РС АТ, шо раніше базувалася на процесорі 286.

Процесор Intel486DX з'явився в 1989 році. Транзисторів - 1.2 млн., технологія 1 мкм. Від 386-го істотно відрізняється розміщенням на кристалі первинного кеша і вбудованого математичного сопроцесора (попередні процесори мали можливість використання зовнішніх х87 сопроцесорів). Крім того, для підвищення продуктивності в цьому СІSC-процесорі (як і в наступних) застосоване RISC-ядро. Далі з'явилися його різновиди, що відрізняються наявністю або відсутністю сопроцесора, застосуванням внутрішнього множення частоти, політикою запису кеша і іншими. Позичилися енергозбереженням (з'явився режим SMM), що відбилося і в продовженні лінії 386 процесорів (з'явився процесор Intel386SL).

В 1993 році з'явилися перші процесори Pentium з частотою 60 і 66 МГц -32-розрядные процесори з 64-розрядной шиною даних. Транзисторів 3.1 млн., технологія 8.0 мкм, живлення 5 В. Від 486 принципово відрізняється суперскалярною архітектурою - спроможністю за один такт випускати з конвейєрів до двох інструкцій (що, кінцево, не означає можливості проходження інструкції через процесор за півтакта або за такт). Інтерес до процесора з боку виробників і покупців РС стримувався його дуже високою ціною. Крім того, з'явився скандал з виявленою помилкою сопроцесора. Хоча фірма Intel математично обгрунтувала невисоку імовірність її прояви (раз в декілька років), вона все-таки пішла на безкоштовну заміну вже проданих процесорів на виправлені.

Процесори Pentium з частотою 75, 90 і 100 МГц, що з'явилися в 1994 році, уявили вже другу ґенерацію процесорів Pentium. Від першої ґенерації вони відрізнялися внутрішнім множенням частоти, підтримкою мультипроцесорних конфігурацій і мали інший тип корпуса. В 1996-й називають роком Pentium - з'явилися процесори на 150, 166 і 200 МГц, і Pentium став рядовим процесором для РС широкого застосування.

На початку 1997 року з'явилися процесори Pentium MMX. Розширення MMX припускає паралельну обробку групи операндів однією інструкцією. Технологія MMX закликана прискорювати виконання мультимедійних додатків, в частковості операції з зображеннями і обробку сигналів. Її ефективність викликає суперечки в середі розробників, оскільки виграш в самих операціях обробки компенсується програшем на додаткових операціях упаковки-распаковки.

В травні 1997 року з'явився процесор Pentium II. з більш високою внутрішньою тактовою частотою, в що ввели підтримку MMX. Пізнішє побачив світло спрощений варіант процесора Pentium II, назва,що отримала Celeron. В ньому вдвічі зменшений вторинний кеш і, немовби, прибрана підтримка багатопроцесорних систем.

Дата добавления: 2014-01-11