Первый в мире процессор: Первый в мире коммерческий микропроцессор Intel 4004 празднует 50-летний юбилей — Железо на DTF

кто придумал, история создания и развития

Микропроцессор – это устройство, которое отвечает за выполнение арифметических и логических операций, записанных в машинном коде, и реализуется в форме одной микросхемы. Сегодня без этого элемента сложно представить себе современный компьютер. При этом далеко не каждому человеку известно, когда конкретно появился первый микропроцессор. Это устройство было создано в семидесятых годах прошлого века и поначалу использовалось в электронных калькуляторах.

Содержание

Начало – соперничество Intel и AMD

История создания микропроцессоров началась больше 40 лет назад. Именно тогда компания Intel выпустила на рынок свой первый микропроцессор 4004. Это случилось в ноябре 1971 года. Однако история началась в 1969 году – тогда японская фирма Nippon Calculating Machine Corporation обратилась к Intel с просьбой сконструировать 12 чипов для калькулятора Busicom 141-PF.

Впоследствии микропроцессоры Intel претерпели много изменений. Сегодня этот рынок характеризуется жесткой конкуренцией между известными высокотехнологичными компаниями – Intel и AMD.

Intel 4004 – первый в мире микропроцессор

Первый микропроцессор появился в 1971 году. Эту разработку изобрели в компании Intel, созданной инженерами Гордоном Муром, Робертом Нойсом, Эндрю Гроувом. Уже через год после создания в компанию поступил заказ на создание микросхем для калькуляторов.

Изначально их дизайн был предложен заказчиком. Однако архитектура не понравилась инженерам Intel. Тогда сотрудник Intel Тед Хофф предложил новое решение, уменьшив количество микросхем до 4. Этого удалось добиться благодаря применению центрального процессора, который отвечал за логические и математические функции.

Кроме этого компонента, в архитектуру микросхем входила оперативная память, которая использовалась для хранения информации, и ПЗУ для программного обеспечения.

В апреле 1970 года в команду Intel попал Федерико Фаджин. До этого момента итальянский физик работал в Fairchild и имел большой опыт работы в сфере логического проектирования компьютеров. Благодаря усилиям ученого инженеры Intel смогли соединить микросхемы в общий чип. Так был создан первый микропроцессор 4004.

Следующие процессоры Intel: модели 8008, 8080 и 8800

Модель Intel 8008 появилась в начале семидесятых. По сути, чип представлял собой восьмибитный вариант процессора 4004, но имел меньшую тактовую частоту. В этом нет ничего удивительного, поскольку разработка модели проводилась параллельно с созданием 4004.

Спустя некоторое время появилось еще одно обновление – чип 8080. Однако в этом случае изменения, внесенные в архитектуру процессора, были значительно существеннее.

Микропроцессор Intel 8080 представили в апреле 1974 года. Стоит отметить, что его производство было переведено на новый технологический процесс. К тому же при изготовлении изделия применялась технология N-МОП, тогда как модель 8008 производилась с помощью P-МОП-логики. Применение нового техпроцесса дало возможность расположить 6 тысяч транзисторов. Форм-фактором выступал DIP с 40 контактами.

В модели 8080 появился более широкий набор команд. Он включал 16 команд передачи информации и 31 для их обработки. Также устройство содержало 28 команд для перехода с прямой адресацией и 5 управляющих. Тактовая частота процессора достигала 2 мегагерц, что в 4 раза превосходило предшественников.

Нужно сказать, что на рынке встречалось много клонов микропроцессора 8080. Их изготовлением занимались такие крупные компании, как AMD, Siemens, NEC. Трудно поверить, но в семидесятые годы AMD не имела своих процессоров, а выпускала на своих мощностях копии.

Стоит отметить, что был и отечественный аналог процессора 8080. Ее создал Киевский НИИ микроприборов и назвал КР580ВМ80А. В общей сложности было изготовлено несколько версий микропроцессоров, включая и модели для военных объектов.

Эволюция микропроцессоров

За время своего существования микропроцессоры претерпели много изменений. Их изготовлением занимались самые разные компании.

Motorola

В 1974 году компания Motorola выпустила микропроцессор MC6800. Он вышел вскоре после Intel 8080 и обладал более высокой продуктивностью примерно. К основным плюсам устройства стоит отнести питание всего по одной линии 5 Вольт, тогда как конкуренты имели показатель не больше 3.

Также микропроцессор давал возможность оперировать 16-битными числами и обладал более солидным происхождением. Архитектура устройства наследовала структуру компьютера DEC PDP-11.

MOS Technology

В 1975 году была создана компания MOS Technology, первым продуктом которой стал микропроцессор MOS Technology 6501. Устройство было электрически совместимо с Motorola MC6800, что позволяло устанавливать его на ту же системную плату. Однако это привело к судебным разбирательствам. Потому MOS Technology пришлось срочно устранять скандальную совместимость. Таким образом, появился микропроцессор 6502. Для его распространения был создан компьютер KIM-1.

Ключевым плюсом новинки была ее стоимость. К примеру, в 1975 году цена Intel 8080 составляла 179 долларов, а MOS Technology 6502 можно было приобрести всего за 25.

70-е: конкуренция Intel, Zilog и Motorola

1979 год стал временем жесткой конкуренции нескольких компаний. В это время вышел микропроцессор Intel 8088. Он был аналогом 8086, но обладал важным отличием – восьмиразрядной шиной данных. Таким образом, устройство стало связующим элементом между 8- и 16-разрядным процессорами.

В том же году Motorola выпустила модель МС6800, которая стала к тому моменту наиболее мощным и универсальным 16-разрядным процессором. Создатели этого устройства использовали ряд инноваций. Разработка имела 24-разрядную шину памяти, 32-битные регистры, 16-разрядную шину данных. При этом тактовая частота устройства находилась в диапазоне от 8 до 16 мегагерц.

Также в 1979 году компания Zilog выпустила новый процессор, который был весьма претенциозным. Модель Z8000 работала с 16-разрядной шиной данных. Также она обладала шиной адреса с шириной 16-23 разряда. Процессор мог функционировать на частоте от 4 до 20 мегагерц и обладал 16-битными регистрами. Их можно было попарно объединять с 32-битными числами.

При этом Zilog сделала роковую ошибку. Микропроцессор Z8000 не был совместим с Z80 ни с аппаратной, ни с программной точки зрения. Прямой конкурент устройства – Intel 8088 – был лишен такого недостатка. Потому новые процессоры Zilog не пользовались большим спросом. В итоге более примитивный вариант Z80 значительно пережил новинку.

Процессоры нового поколения Intel

Модель микропроцессора 80286, которую создали в компании Intel, практически уничтожила конкуренцию на рынке. Это устройство вышло в 1982 году. Для него была характерна важнейшая особенность. Процессор был в 5 раз быстрее, чем 8086, и мог работать со значительно большим объемом памяти. Пользователи, которые покупали компьютеры на основе Intel 80286, могли не менять программное обеспечение. Это было важно, потому что его стоимость многократно превышала цену самого ПК.

Добиться такого результата не составило труда. Инженеры Intel ввели новый режим функционирования процессора. При включении компьютера Intel 80286 запускался в базовом режиме, который получил название реального. Для программ процессор 80286 никоим образом не отличался от 8086, кроме производительности.

Программы, которым требовалось больше 1 мегабайта оперативной памяти, а также многозадачность, переключали процессор в особый защищенный режим. В нем устройство могло адресовать до 16 мегабайт и обеспечивало одновременное функционирование нескольких приложений.

Современная ситуация на рынке микропроцессоров: тенденции развития

Развитие микропроцессоров не останавливается и сегодня. В настоящее время осталось только 2 компании, которые выпускают микропроцессоры для ПК, – Intel и AMD. Они стараются выпускать все более мощные процессоры, чтобы обойти конкурента.

Сегодня пальму первенства все же удерживает Intel. После выпуска очень удачного варианта Intel Core второго поколения компании удается быстро наращивать долю десктопного рынка. При этом AMD несколько отстает. Однако ситуация может в любой момент измениться.

Появление микропроцессоров на рынке стало настоящим прорывом в области компьютерных технологий. С того момента было выпущено много моделей таких устройств. Однако их развитие не прекращается и по сей день.

Intel 4004, первый в мире микропроцессор, отметил свое 50-летие » DailyTechInfo

В этом месяце отмечается 50-я годовщина с момента появления Intel 4004, первого в мире коммерческого микропроцессора, упакованного в виде однокристальной схемы. Этот микропроцессор изначально был разработан для настольного калькулятора японского производства, но его появление стало тем толчком, который дал импульс появлению и дальнейшему распространению персональных компьютеров.

Официальным моментом «рождения» микропроцессора Intel 4004 стала опубликованная в ноябре 1971 года статья в журнале «Electronic News» под названием «Объявление о новой эре в микроэлектронике / Announcing a new era in integrated electronics». И именно эта статья стала дебютом первого в отрасли программируемого микропроцессора общего назначения.

Разработка процессора Intel 4004 была начата в 1969 году в рамках контракта по производству 12 заказных микросхем, предназначенных для технических прототипов калькуляторов Busicom 141-PF, разрабатываемых японской компанией Nippon Calculating Machine Corporation. В течение следующих двух лет группа компании Intel, возглавляемая Маршианом «Тед» Хофф (Marcian «Ted» Hoff), в состав которой входили Стэнли Мазор (Stan Mazor) и Федерико Фаджин (Federico Faggin), разрабатывала микропроцессор и пыталась уменьшить его до размеров единственного чипа. Полученный результат оказался столь впечатляющим, что компания Intel зарегистрировала свои авторские права на разработку и вывела новый продукт на коммерческий рынок.

То, что сделало процессор Intel 4004 столь выделяющимся, было то, что модуль CPU (Central Processor Unit) был реализован в нем на одном чипе. Все созданные ранее процессоры состояли из нескольких (десятков) интегральных схем или сотен отдельных транзисторов. Вместо этого, на небольшом чипе процессора 4004 располагалось 2300 транзисторов, соединенных в общую логическую схему.

Корпус процессора 4004 имел 16 выводов (пинов), он имел 4-битную шину и максимальную тактовую частоту в 740 кГц, что позволяло этому процессору выполнять 92600 инструкций в секунду. Несмотря на крошечные размеры, процессор 4004 имел такую же вычислительную мощность, как и первые компьютеры, появившиеся в 1946 году, которые занимали несколько больших комнат.

Появление процессора Intel 4004 «зажгло» целую череду быстрых инноваций, благодаря которым каждый из нас пользуется сейчас компьютером и имеет в кармане смартфон, который по мощности значительно превосходит даже самые из мощных суперкомпьютеров 1970-х и 80-х годов. Для сравнения, если чип процессора 4004 содержал 2300 транзисторов, то чипы современных процессоров имеют более чем 50 миллиардов транзисторов.

«Оглядываясь назад в 1970-й год, было ясно, что появление микропроцессоров изменит методы, при помощи которых мы проектируем новые системы, функционирование которых зависит не от аппаратного, а от программного обеспечения в большей мере» — рассказывает Федерико Фаджин, — «Появление первых микропроцессоров ускорило появление микропроцессоров следующего поколения, а далее этот процесс приобрел лавинообразный характер».

Ключевые слова:
Процессор, Микропроцессор, Intel, 4004, Кристалл, Транзистор, Компьютер

Первоисточник

Другие новости по теме:

100-ядерный микропроцессор Tilera бросает вызов преимуществу Intel.

Добавить свое объявление
Загрузка…

Микропроцессор

— New World Encyclopedia

Микропроцессор (иногда сокращенно µP ) представляет собой программируемый цифровой электронный компонент, который объединяет функции центрального процессора (ЦП) на одной полупроводниковой интегральной схеме (ИС). Микропроцессор родился путем уменьшения размера слова ЦП с 32 бит до 4 бит, чтобы транзисторы его логических схем поместились на одной части. Один или несколько микропроцессоров обычно служат ЦП в компьютерной системе, встроенной системе или портативном устройстве.

Микропроцессоры сделали возможным появление микрокомпьютеров в середине 1970-х годов. До этого периода электронные ЦП обычно изготавливались из громоздких дискретных переключающих устройств (а позже и небольших интегральных схем), содержащих эквивалент всего нескольких транзисторов. Благодаря интеграции процессора в один или несколько крупномасштабных пакетов интегральных схем (содержащих эквивалент тысяч или миллионов дискретных транзисторов) стоимость мощности процессора была значительно снижена. С появлением ИС в середине 1970-х годов микропроцессор стал наиболее распространенной реализацией ЦП, почти полностью заменив все другие формы.

В будущем микропроцессоры станут меньше. Существует предел размера того, насколько маленькими они станут. Решение по созданию меньших компонентов на меньших чипах в конечном итоге сведется не к физическому изменению конструкции, а к математическому. Для того, чтобы сделать более мелкие. Например, исследования в области нанотехнологий должны будут выйти за рамки бинарных систем (включено/выключено) и рассмотреть, возможно, тройные системы (включено/выключено/нейтрально). Это может не увеличить размер памяти на чипе, но может открыть двери для более быстрых технологий.

Содержание

• 1 История
  • 1.1 Первые микропроцессоры
  • 1.2 Известные 8-битные конструкции
  • 1.3 16-битные конструкции
  • 1.4 32-разрядные версии
  • 1.5 64-битные микрочипы на рабочем столе
  • 1. 6 Многоядерные процессоры
  • 1.7 РИСК
• 2 микропроцессора специального назначения
• 3 Статистика рынка
• 4 Крупные дизайнеры
• 5 Каталожные номера
• 6 Внешние ссылки
• 7 кредитов

Известно, что эволюция микропроцессоров следует закону Мура, когда речь идет о неуклонном повышении производительности с годами. Этот закон предполагает, что «сложность интегральной схемы по отношению к минимальной стоимости компонентов удваивается каждые 24 месяца». Это изречение в целом оказалось верным с начала 1970-х годов. Начиная с их скромного начала в качестве драйверов для калькуляторов, постоянное увеличение мощности привело к доминированию микропроцессоров над всеми остальными формами компьютеров; каждая система, от самых больших мэйнфреймов до самых маленьких карманных компьютеров, теперь использует в своей основе микропроцессор.

История

Первые микропроцессоры

Модель 4004 со снятой крышкой (слева) и в том виде, в каком она использовалась (справа).

Как и многие технологические достижения, микропроцессор был идеей, время которой пришло. Примерно в одно и то же время были созданы три проекта: Intel 4004, TMS 1000 от Texas Instruments и Central Air Data Computer от Garrett AiResearch.

В 1968 году Гарретту было предложено создать цифровой компьютер для конкуренции с электромеханическими системами, разрабатываемыми в то время для главного компьютера управления полетом нового истребителя F-14 Tomcat ВМС США. Дизайн был готов к 1970 и использовал набор микросхем на основе MOS в качестве основного процессора. Конструкция была меньше и намного надежнее, чем механические системы, с которыми она конкурировала, и использовалась во всех ранних моделях Tomcat. Однако система считалась настолько продвинутой, что ВМС отказались разрешить публикацию проекта и продолжали отказываться до 1997 года. По этой причине CADC и используемый в нем чипсет MP944 практически неизвестны даже сегодня.

Компания TI разработала 4-битную TMS 1000 и сделала упор на предварительно запрограммированные встроенные приложения, представив версию под названием TMS1802NC 17, 19 сентября. 71, который реализовал калькулятор на микросхеме. Чипом Intel был 4-битный 4004, выпущенный 15 ноября 1971 года и разработанный Федерико Фаггином.

TI подала заявку на патент на микропроцессор. Гэри Бун получил патент США 3 757 306 (PDF) на архитектуру однокристального микропроцессора 4 сентября 1973 года. Возможно, никогда не станет известно, какая компания на самом деле имела первый работающий микропроцессор, работающий на лабораторном столе. И в 1971, и в 1976 году Intel и TI заключили широкие соглашения о перекрестном лицензировании патентов, при этом Intel выплачивала TI гонорары за патент на микропроцессор. Интересная история этих событий содержится в судебной документации по юридическому спору между Cyrix и Intel, в котором TI выступала в качестве посредника и владельца патента на микропроцессор.

Интересно, что третья сторона утверждает, что получила патент на «микропроцессор».

Компьютер-на-чипе — это вариант микропроцессора, который объединяет ядро ​​микропроцессора (ЦП), часть памяти и линии ввода-вывода (ввода-вывода) на одном кристалле. Патент на компьютер на кристалле, который в то время назывался «патентом на микрокомпьютер», патент США 4 074 351 (PDF), был выдан Гэри Буну и Майклу Дж. Кокрану из TI. Помимо этого патента, стандартное значение микрокомпьютера — это компьютер, использующий один или несколько микропроцессоров в качестве ЦП, в то время как концепция, определенная в патенте, возможно, больше похожа на микроконтроллер.

Согласно A History of Modern Computing, (MIT Press), Intel заключила контракт с Computer Terminals Corporation, позже названной Datapoint, из Сан-Антонио, штат Техас, на чип для терминала, который они разрабатывали. Позже Datapoint решила не использовать этот чип, и в апреле 1972 года Intel продала его как 8008. Это был первый в мире 8-битный микропроцессор. Он был основой для знаменитого компьютерного комплекта «Марк-8», рекламируемого в журнале «Радиоэлектроника» в 1974 году. 8008 и его преемник, всемирно известный 8080, открыли рынок компонентов микропроцессора.

Известные 8-битные конструкции

Позже, в 1972 году, за 4004 последовал 8008, первый в мире 8-битный микропроцессор. Эти процессоры являются предшественниками очень успешных Intel 8080 (1974 г.), Zilog Z80 (1976 г.) и производных 8-разрядных процессоров Intel. Конкурирующий Motorola 6800 был выпущен в августе 1974 года. Его архитектура была клонирована и улучшена в MOS Technology 6502 в 1975 году, соперничая по популярности с Z80 в 1980-х годах.

Как Z80, так и 6502 концентрировались на низкой общей стоимости за счет сочетания небольших размеров, простых требований к компьютерной шине и включения схем, которые обычно должны быть представлены в отдельном чипе (например, Z80 включал память контроллер). Именно эти особенности позволили совершить революцию в области домашних компьютеров в начале 19 века.80-х годов, в конечном итоге поставив полупригодные машины, которые продавались за 99 долларов США.

The Western Design Center, Inc. (WDC) представила CMOS 65C02 в 1982 году и предоставила лицензию на разработку нескольким компаниям, которые стали основой персональных компьютеров Apple IIc и IIe, медицинских имплантируемых кардиостимуляторов и дефибрилляторов, автомобильных, промышленных, и потребительские устройства. WDC первой начала лицензирование микропроцессорной технологии, за которой позже последовали ARM и другие поставщики микропроцессорной интеллектуальной собственности (IP) в 1919 году.90-е.

Motorola превзошла весь 8-битный мир, представив в 1978 году MC6809, возможно, один из самых мощных, ортогональных и чистых 8-битных микропроцессоров, когда-либо использовавшихся, а также один из самых сложных аппаратных логических схем, когда-либо созданных. в производство для любого микропроцессора. Примерно в этот момент микрокодирование заменило аппаратную логику во всех конструкциях, более мощных, чем MC6809, особенно потому, что требования к конструкции становились слишком сложными для аппаратной логики.

Еще одним ранним 8-битным микропроцессором был Signetics 2650, который вызвал кратковременный всплеск интереса из-за своей инновационной и мощной архитектуры набора команд.

Основополагающим микропроцессором в мире космических полетов был RCA 1802 (также называемый CDP1802 или RCA COSMAC) (представленный в 1976 году), который использовался в космических зондах NASA Voyager и Viking в 1970-х годах, а также на борту . Зонд Galileo к Юпитеру (запущен в 1989 г., прибыл 1995). Компания RCA COSMAC первой внедрила технологию CMOS. CDP1802 использовался, потому что он мог работать с очень низким энергопотреблением, а его производственный процесс (кремний на сапфире) обеспечивал гораздо лучшую защиту от космического излучения и электростатических разрядов, чем у любого другого процессора той эпохи. Таким образом, 1802 считается первым радиационно стойким микропроцессором.

16-разрядные конструкции

Микропроцессоры, включая Intel 80486DX2 и Intel 80386.

Первым многокристальным 16-разрядным микропроцессором был National Semiconductor IMP-16, представленный в начале 1973. 8-битная версия набора микросхем была представлена ​​в 1974 году как IMP-8. В 1975 году National представила первый 16-разрядный однокристальный микропроцессор PACE, за которым позже последовала версия NMOS INS8900.

Другие ранние многочиповые 16-битные микропроцессоры включают один, используемый Digital Equipment Corporation (DEC) в наборе плат OEM LSI-11 и упакованном миникомпьютере PDP 11/03, а также Fairchild Semiconductor MicroFlame 9440, оба из которых были представлены в период с 1975 по 1976 гг.

Первым однокристальным 16-разрядным микропроцессором был TMS 9900 компании TI, который также был совместим с их линейкой миникомпьютеров TI-990. 9900 использовался в миникомпьютере TI 990/4, домашнем компьютере TI-99/4A и линейке микрокомпьютерных плат OEM TM990. Чип был упакован в большой керамический 64-контактный корпус DIP, в то время как в большинстве 8-битных микропроцессоров, таких как Intel 8080, использовался более распространенный, меньший и менее дорогой пластиковый 40-контактный DIP. Последующий чип, TMS 9980, был разработан для конкуренции с Intel 8080 и имел полный сертификат TI 9.90 16-битный набор инструкций, использовал пластиковый 40-контактный корпус, перемещал данные по 8 бит за раз, но мог адресовать только 16 КБ. Третий чип, TMS 9995, имел новый дизайн. Позже семейство расширилось за счет моделей 99105 и 99110.

Компания Western Design Center, Inc. (WDC) представила 16-разрядную версию CMOS 65816 для CMOS 65C02 WDC в 1984 году. это один из самых популярных 16-битных дизайнов всех времен.

Intel пошла по другому пути, не имея мини-компьютеров для эмуляции, и вместо этого «увеличила» свой дизайн 8080 до 16-битного Intel 8086, первого члена семейства x86, на котором работает большинство современных компьютеров типа ПК. Intel представила 8086 как экономичный способ переноса программного обеспечения из линейки 8080, и на этом основании ей удалось добиться большого успеха. 8088, версия 8086, которая использовала внешнюю 8-битную шину данных, была микропроцессором в первом IBM PC, модели 5150. Вслед за 8086 и 8088 Intel выпустила 80186, 80286 и, в 1985, 32-разрядный 80386, укрепляющий свое господство на рынке ПК благодаря обратной совместимости семейства процессоров.

Встроенный микропроцессорный блок управления памятью (MMU) был разработан Чайлдсом и соавт. компании Intel и получил патент США № 4 442 484.

32-разрядные конструкции

Верхние уровни межсоединений на кристалле Intel 80486 DX2.

16-битные модели были на рынке лишь недолго, когда начали появляться полные 32-битные реализации.

Самая известная из 32-битных моделей — MC68000, представленная в 1979. 68K, как это было широко известно, имел 32-битные регистры, но использовал 16-битные внутренние пути данных и 16-битную внешнюю шину данных для уменьшения количества выводов и поддерживал только 24-битные адреса. Motorola обычно описывала его как 16-битный процессор, хотя явно имеет 32-битную архитектуру. Сочетание высокой скорости, большого (16 мегабайт) объема памяти и довольно низкой стоимости сделало его самым популярным дизайном ЦП в своем классе. В проектах Apple Lisa и Macintosh использовался процессор 68000, как и во множестве других проектов середины 19-го века.80-х, включая Atari ST и Commodore Amiga.

Первым в мире однокристальным полностью 32-разрядным микропроцессором с 32-разрядными путями данных, 32-разрядными шинами и 32-разрядными адресами был AT&T Bell Labs BELLMAC-32A, первые образцы которого были выпущены в 1980 г., а общие производство в 1982 году. После продажи AT&T в 1984 году он был переименован в WE 32000 (WE для Western Electric) и имел два последующих поколения, WE 32100 и WE 32200. Эти микропроцессоры использовались в AT&T 3B5 и 3B15. миникомпьютеры; в 3B2, первом в мире настольном супермикрокомпьютере; в «Компаньоне» — первом в мире 32-битном портативном компьютере; и в «Александре», первом в мире супермикрокомпьютере размером с книгу, с картриджами памяти ROM-pack, аналогичными современным игровым консолям. Все эти системы работали под управлением операционной системы UNIX System V.

Первым 32-разрядным микропроцессором Intel был iAPX 432, представленный в 1981 году, но не имевший коммерческого успеха. У него была продвинутая объектно-ориентированная архитектура, основанная на возможностях, но низкая производительность по сравнению с другими конкурирующими архитектурами, такими как Motorola 68000.

Успех Motorola с моделью 68000 привел к появлению модели MC68010, в которой была добавлена ​​поддержка виртуальной памяти. MC68020, представленный в 1985 году, добавил полные 32-битные шины данных и адреса. 68020 стал чрезвычайно популярным на рынке супермикрокомпьютеров Unix, и многие небольшие компании (например, Altos, Charles River Data Systems) производили системы размером с настольный компьютер. После этого с MC68030, который добавил MMU в чип, семейство 68K стало 9.0069 процессор для всего, что не работало под DOS. Непрерывный успех привел к появлению MC68040, включавшего в себя FPU для повышения математической производительности. 68050 не смог достичь своих целей по производительности и не был выпущен, а последующий MC68060 был выпущен на рынок, насыщенный гораздо более быстрыми конструкциями RISC. Семейство 68K исчезло с настольных ПК в начале 1990-х.

Другие крупные компании разработали 68020 и последующие модели для встроенного оборудования. В какой-то момент во встраиваемом оборудовании было больше процессоров 68020, чем процессоров Intel Pentium в ПК. Ядра процессора ColdFire являются производными от почтенного 68020.

В это время (с начала до середины 1980-х годов) National Semiconductor представила очень похожую 16-битную распиновку, 32-битный внутренний микропроцессор под названием NS 16032 (позже переименованный в 32016), полную 32-битную версию под названием NS 32032 и линейка 32-битных промышленных микрокомпьютеров OEM. К середине 1980-х Sequent представила первый симметричный многопроцессорный (SMP) компьютер серверного класса с использованием NS 32032. Это была одна из немногих побед разработки, и она исчезла в конце 1980-х.

MIPS R2000 (1984) и R3000 (1989) были весьма успешными 32-битными RISC-микропроцессорами. Они использовались, в частности, в высокопроизводительных рабочих станциях и серверах SGI.

Другие разработки включают интересный Zilog Z8000, который слишком поздно появился на рынке, чтобы иметь шанс, и быстро исчез.

В конце 1980-х «микропроцессорные войны» начали уничтожать некоторые микропроцессоры. Судя по всему, только с одной крупной победой в дизайне, Sequent, NS 32032 просто перестал существовать, и Sequent переключился на микропроцессоры Intel.

С 1985 по 2003 год 32-разрядные архитектуры x86 становились все более доминирующими на рынках настольных компьютеров, ноутбуков и серверов, а эти микропроцессоры становились быстрее и мощнее. Intel лицензировала ранние версии архитектуры другим компаниям, но отказалась лицензировать Pentium, поэтому AMD и Cyrix построили более поздние версии архитектуры на основе своих собственных разработок. За это время сложность этих процессоров (количество транзисторов) и производительность (инструкций в секунду) увеличились как минимум в 1000 раз.

64-битные микрочипы для настольных компьютеров

Хотя 64-битные микропроцессоры использовались на нескольких рынках с начала 1990-х годов, в начале 2000-х появились 64-битные микрочипы, ориентированные на рынок ПК.

С появлением в сентябре 2003 года AMD первой 64-битной обратно совместимой архитектуры IA-32, AMD64, а затем и собственных чипов Intel x86-64 началась эра 64-битных настольных компьютеров. Оба процессора могут запускать 32-разрядные устаревшие приложения, а также новое 64-разрядное программное обеспечение. В 64-разрядных версиях Windows XP и Linux, работающих под управлением 64-разрядных систем, программное обеспечение также предназначено для использования всей мощности таких процессоров. Переход на 64 бита — это больше, чем просто увеличение размера регистра по сравнению с IA-32, поскольку он также удваивает количество регистров общего назначения для устаревших конструкций CISC.

Переход на 64-битные процессоры PowerPC был задуман с момента разработки процессоров в начале 90-х годов и не был основной причиной несовместимости. Существующие целочисленные регистры расширены, как и все связанные пути передачи данных, но, как и в случае с IA-32, блоки как с плавающей запятой, так и с векторами работали с разрядностью 64 бита или выше в течение нескольких лет. В отличие от того, что произошло с IA-32, он был расширен до x86-64, в 64-разрядном PowerPC не было добавлено никаких новых регистров общего назначения, поэтому любой прирост производительности при использовании 64-разрядного режима для приложений, не использующих большее адресное пространство, минимален. .

Многоядерные процессоры

Двухъядерный процессор AMD X2 3600.

Другой подход к повышению производительности компьютера заключается в добавлении дополнительных процессоров, как в симметричных многопроцессорных схемах, которые были популярны в серверах и рабочих станциях с начала 1990-х годов. Соблюдение закона Мура становится все более сложной задачей по мере того, как технологии производства микросхем приближаются к физическим пределам технологии.

В ответ производители микропроцессоров ищут другие способы повышения производительности, чтобы сохранить импульс постоянных обновлений на рынке.

Многоядерный процессор — это просто одна микросхема, содержащая более одного ядра микропроцессора, эффективно умножающая потенциальную производительность на количество ядер (при условии, что операционная система и программное обеспечение рассчитаны на использование преимуществ более чем одного процессора). Некоторые компоненты, такие как интерфейс шины и кэш второго уровня, могут совместно использоваться ядрами. Поскольку ядра физически очень близки, они взаимодействуют на гораздо более высоких тактовых частотах по сравнению с дискретными многопроцессорными системами, что повышает общую производительность системы.

В 2005 году были анонсированы первые двухъядерные процессоры для массового рынка, а с 2006 года двухъядерные процессоры широко используются в высокопроизводительных серверах и рабочих станциях, а четырехъядерные процессоры для серверов становятся доступными.

RISC

В середине 1980-х — начале 1990-х годов появилось множество новых высокопроизводительных микропроцессоров RISC (компьютер с сокращенным набором команд), которые первоначально использовались в машинах специального назначения и рабочих станциях Unix, но с тех пор стали почти универсальными. во всех ролях, кроме стандартного рабочего стола Intel.

Первый коммерческий проект был выпущен MIPS Technologies, 32-битный R2000 (R1000 не был выпущен). R3000 сделал дизайн по-настоящему практичным, а R4000 представил первый в мире 64-битный дизайн. Результатом конкурирующих проектов станут системы IBM POWER и Sun SPARC соответственно. Вскоре все крупные поставщики выпустили RISC-дизайн, включая AT&T CRISP, AMD 29000, Intel i860 и Intel i960, Motorola 88000, DEC Alpha и HP-PA.

Рыночные силы «отсеяли» многие из этих разработок, оставив PowerPC в качестве основного процессора RISC для настольных ПК, а SPARC используется только в разработках Sun. MIPS продолжает поставлять некоторые системы SGI, но в основном используется как встроенная конструкция, особенно в маршрутизаторах Cisco. Остальные первоначальные проекты либо исчезли, либо вот-вот исчезнут. Другие компании атаковали ниши на рынке, в частности ARM, изначально предназначенные для использования на домашних компьютерах, но с тех пор сосредоточившиеся на рынке встраиваемых процессоров. Сегодня проекты RISC, основанные на ядре MIPS, ARM или PowerPC, используются в подавляющем большинстве вычислительных устройств.

По состоянию на 2006 год все еще производится несколько 64-битных архитектур. К ним относятся x86-64, MIPS, SPARC, Power Architecture и IA-64.

Микропроцессоры специального назначения

Хотя термин «микропроцессор» традиционно относится к одно- или многокристальному ЦП или системе-на-чипе (SoC), несколько типов специализированных устройств обработки вытекают из этой технологии. Наиболее распространенными примерами являются микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры (DSP) и графические процессоры (GPU). Многие из них либо не программируются, либо имеют ограниченные возможности программирования. Например, в целом графические процессоры до 1990-е были в основном непрограммируемыми и только недавно получили ограниченные возможности, такие как программируемые вершинные шейдеры. Нет единого мнения о том, что определяет «микропроцессор», но обычно можно с уверенностью предположить, что этот термин относится к ЦП общего назначения, а не к процессору специального назначения, если не указано иное.

RCA 1802 имел так называемую статическую конструкцию , означающую, что тактовую частоту можно сделать произвольно низкой, даже до 0 Гц, что является условием полной остановки. Это позволит Космический корабль «Вояджер»/»Викинг»/»Галилео » потребляет минимум электроэнергии для длительных отрезков полета без происшествий. Таймеры и/или датчики будут пробуждать/ускорять процессор вовремя для важных задач, таких как обновление навигации, управление ориентацией, сбор данных и радиосвязь.

Рыночная статистика

В 2003 году было произведено и продано микропроцессоров на сумму около 44 миллиардов долларов США. Хотя около половины этих денег было потрачено на процессоры, используемые в настольных или портативных персональных компьютерах, они составляют лишь около 0,2 процента всех проданных процессоров.

Около 55 процентов всех ЦП, продаваемых в мире, являются 8-разрядными микроконтроллерами. В 1997 году было продано более 2 миллиардов 8-битных микроконтроллеров.

Менее 10 процентов всех продаваемых в мире ЦП являются 32-разрядными или более высокими. Из всех проданных 32-битных процессоров около 2% используются в настольных или портативных персональных компьютерах, остальные продаются в бытовой технике, такой как тостеры, микроволновые печи, пылесосы и телевизоры.

Основные разработчики

• Intel
• Усовершенствованные микроустройства
• IBM Микроэлектроника
• АМСС
• Freescale Semiconductor
• АРМ Холдингс
• MIPS-технологии
• Техасские инструменты Полупроводники
• Технология Ренесас
• Западный центр дизайна
• STMicroelectronics
• Sun Microsystems

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

• Крисп, Джон. 2004. Введение в микропроцессоры и микроконтроллеры . Берлингтон, Массачусетс: Newnes. ISBN 0750659890.
• Точчи, Рональд Дж., Фрэнк Дж. Амбросио. 2002. Микропроцессоры и микрокомпьютеры: Аппаратное и программное обеспечение . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-холл. ISBN 0130609048.
• Стоукс, Джон. 2006. Внутри машины: иллюстрированное введение в микропроцессоры и компьютерную архитектуру . Сан-Франциско: No Starch Press. ISBN 1593271042.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 9 ноября, 2022.

• CPU-Коллекция
• CPU-World — обширные данные CPU/MCU/FPU
• HowStuffWorks «Как работают микропроцессоры»
• IC Die Photography — Галерея фотографий кристаллов ЦП

Авторы

Энциклопедия Нового Света Авторы и редакторы переписали и дополнили статью Википедии
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3. 0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на New World Encyclopedia участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

• Микропроцессор  ^{история}

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

• История «Микропроцессора»

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Микропроцессору 50 лет: как 4004 изменил мир

4004
(Фото: Томас Нгуен, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons)

Сегодня исполняется пятидесятая годовщина появления Intel 4004(Opens in a new window), возможно, первого микропроцессора, концепция, которая лежит в основе практически всех электронных продуктов, которые мы используем сегодня. Этот чип, изначально созданный для питания калькулятора японской компании Busicom(Opens in a new window), был первым действительно универсальным вычислительным чипом.

Чип с 4-битной двоичной логикой, 4004, был разработан в качестве альтернативы серии более специфических чипов, использующих десятичную архитектуру, командой, в которую входили Масатоши Шима из Busicom, Тед Хофф, Стэнли Мазор и Федерико Фаггин из Intel. (Я рассказал иногда спорную историю его разработки в посте об истории 4004 несколько лет назад).

4004 представлял собой одиночный кремниевый чип размером одна восьмая на одну шестую дюйма с 2250 отдельными элементами схемы. Он был частью набора микросхем, который также включал микросхему памяти только для чтения, предназначенную для хранения программ (4001), небольшую микросхему ОЗУ (4002) и 10-битный регистр ввода-вывода для передачи данных в главный процессор и удалить результаты (4003).

Концепция «компьютер на чипе» не была новой, когда был создан 4004, но устройство доказало, что его можно построить с помощью технологии, доступной в 1971 году, и что для таких устройств существовал рынок. Действительно, в то же время в других фирмах реализовывалось еще несколько проектов с аналогичными целями. Но 4004 появился на рынке первым.

Причина, по которой процессор 4004 считается таким важным, заключается в том, что он заложил основу для микропроцессоров общего назначения, которым в конечном итоге предстояло стать рабочей лошадкой современной электроники. Вскоре за ним последовал 8-битный 8008, который затем привел к 8080, который использовался в Altair 8080, возможно, первом крупном персональном компьютере; а затем к 8086/8088, преемнику, который в конечном итоге стал сердцем IBM PC. Конечно, 4-битные вычисления уступили место 16-битным, затем 32-битным, а затем современному стандарту 64-битных вычислений.

Важно не только семейство микропроцессоров Intel. За 4004 последовали микропроцессоры от всевозможных других компаний, что привело к множеству различных архитектур и множеству приложений. (В первые годы TI, Zilog и Motorola были крупными конкурентами; вскоре AMD стала крупнейшим конкурентом Intel; а совсем недавно мы увидели множество проектов, использующих архитектуру ARM, которая используется почти во всех телефонах и в большинстве низкопроизводительных телефонов. устройства питания.)

Почти вся современная электроника питается от микропроцессора общего назначения: ПК, мобильные телефоны, цифровые телевизоры, умные колонки, умные часы и многое другое. Чипсы теперь являются важными ингредиентами во многих других продуктах, от автомобилей и самолетов до бытовой техники. Ничего из этого не произошло бы без микропроцессора.

Размышляя о 50-летии этого важного чипа, полезно помнить, насколько мощнее современные процессоры; и как, несмотря на препятствия, этот прогресс продолжается. Но ничего этого не было бы без первого микропроцессора 4004.

Получите наши лучшие истории!

Подпишитесь на Что нового сейчас , чтобы каждое утро получать наши главные новости на ваш почтовый ящик.

Этот информационный бюллетень может содержать рекламу, предложения или партнерские ссылки. Подписка на информационный бюллетень означает ваше согласие с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки на информационные бюллетени в любое время.