Самый первый процессор: из 70-х в 90-е / Хабр

история появления от идеи до воплощения

Большие компьютеры созданы людьми еще в середине XX века. Процессоры, как их основные элементы, были известны давно. Почему первый процессор Intel вошел в историю, чем он был примечателен?

Со времен Чарльза Беббиджа (XIX век) процессор или «вычислитель» представлял собой крупное механическое, а впоследствии (XX век) электронное устройство для обработки информации. То были действительно крупные электронные системы, состоящие из тысяч и тысяч отдельных радиоэлектронных элементов. Все элементы вместе собирались в большие шкафы (стойки), которые размещались в специальных огромных машинных залах.

Содержание:
1. Появилась компания Intel
2. Микросхемы для калькуляторов
3. Идея универсальной микросхемы
4. Права на микропроцессор Intel 4004
5. Основные характеристики, применение Intel 4004

Появилась компания Intel

Ученые и инженеры стремились к микроминиатюризации, к воплощению крупных электронных схем в одной единственной микросхеме. Однако для работы процессора было необходимо великое множество радиоэлементов. Это не позволяло реализовать идеи уменьшения размеров процессоров с помощью тогдашних технологий.

Время шло вперед, неуклонно приближая победу микроминиатюризации в электронике. Компания Intel сначала имела название NM Electronics. Она начала работу 18 июля 1968 года. Основали будущую корпорацию Гордон Мур и инженер Роберт Нойс. Ранее оба трудились в компании Fairchild.

Микропроцессор Intel 4004 (источник https://pttn.me/p/CollectionProcesseurs)

Через некоторое время в штат вошел новый сооснователь – инженер Эндрю Гроув. Название компании NM Electronics было изменено на Intel. Инженеры объединились для определенной цели – сделать память на базе полупроводников максимально практичной и доступной для рядовых пользователей.

На тот момент память такого типа была дороже более чем в сто раз памяти на магнитных носителях. Удешевление случилось позже за счет постепенного развития технологий микроминиатюризации. Вклад в развитие этих технологий внесли многие компании, и одной из самых заметных в то время была именно Intel.

К 1970 году молодая компания уже была вполне успешным поставщиком чипов памяти, первой начав продажу модулей свыше 1 килобайт. Модуль был весьма популярен, а штат компании имел уже более 100 специалистов.

На тот момент времени это был настоящий прорыв. Трудно представить сейчас масштабы такого достижения. Ведь в наше время подобные микросхемы уже имеют совсем другие объемы, исчисляемые гигабайтами и даже терабайтами.

Микросхемы для калькуляторов

На успехи Intel обратили внимание представители компании Busicom (Япония). Они приняли решение заказать разработку микросхем для популярного семейства программируемых калькуляторов.

Программируемые калькуляторы имели некоторое количество ячеек памяти для временного хранения чисел. Они снабжались процессором для выполнения программ по обработке хранимых чисел. То есть, программируемые калькуляторы были первым шагом к созданию будущих компьютеров, но то еще не были настоящие компьютеры.

В то время микросхемы создавались под конкретное устройство, что не позволяло их использовать в других разработках. Другими словами, компания Busicom ничем не рисковала, поскольку делала заказ только для своих калькуляторов. А другие конкуренты должны были самостоятельно делать или кому-либо заказывать подобные микросхемы.

Универсальная микросхема: от идеи до воплощения

Первоначально перед компанией Intel была поставлена задача по разработке не менее 12-и (двенадцати) микросхем с уникальной архитектурой и определенным функционалом. Видимо, японцам нужно было сделать не менее 12-ти различных моделей своих программируемых калькуляторов.

Однако Тэд Хофф (инженер Intel) предложил пойти по совершенно другому пути. Его идея была в том, чтобы разработать одну универсальную микросхему, работой которой управляет программа из полупроводниковой памяти. В такой микросхеме должны были использоваться четыре модуля: процессор 4004, контроллер ввода-вывода, ОЗУ – оперативное запоминающее устройство и ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

Фактически, Тэд предложил сделать одну единственную микросхему, а не 12 (двенадцать) разных микросхем. Эту единственную микросхему можно было программировать сколько угодно разными способами. И тем самым получать на ее базе не только 12 устройств, заказанных японцами, но и вообще любое количество разных микросхем для решения бесчисленного количества задач.

Разработка для японской компании стала, благодаря оригинальному решению компании Intel, универсальной разработкой для разных устройств, в которых можно и нужно использовать микросхемы для обработки информации.

В апреле 1970 года компания наняла в штат инженера Фредерико Фаггина. Он должен был спроектировать управляющий чип 4004 в соответствии с задумками Хоффа. Первые рабочие образцы были получены в январе 1971 года. Все этапы разработки были завершены в марте. Промышленное производство стартовало уже в июне 1971 года.

Так процессор 4004 стал, фактически, первым работающим универсальным «вычислителем», который стало возможным запрограммировать для решения самых различных задач. Технически, данный процессор был реализован в виде единственной микросхемы. Микросхема одна единственная, а ее функционал, ее действия отныне зависели от того, как эта микросхема будет запрограммирована.

Позже будут созданы гораздо более мощные процессоры, например, весьма популярный Intel 8080 и многие другие. А микропроцессор Intel 4004 стал самым первым среди последующих, весьма успешных разработок.

Права на микропроцессор Intel 4004

Изначально правами на новую микросхему обладала компания-заказчик Busicom. Фаггин понимал, что новая разработка найдет широкое применение благодаря своей универсальности и стремлению разработчиков к микроминиатюризации вычислительных машин.

В итоге он смог убедить руководство Intel приобрести права на новую микросхему. На тот момент у компании Busicom были значительные финансовые трудности, поэтому она согласилась продать права за 60 тысяч долларов. Так Intel стала владельцем своей уникальной разработки, опередившей время и возможных конкурентов.

Основные характеристики и применение Intel 4004

В ноябре 1971 года состоялся анонс процессора 4004, который использовался в микрокомпьютере MCS-4. Четырехразрядный чип состоял из 2300 транзисторов и функционировал на частоте всего 93 кГц (килогерц).

Современные процессоры – это уже ставшие привычными 64-х разрядные микросхемы с гигогерцовыми скоростями работы. Но те 4 разряда и около сотни килогерц были огромным успехом микрорадиоэлектроники. Ведь это была первая коммерческая микросхема, доступная всем.

Такая микросхема, сделанная на одном единственном полупроводниковом кристалле, размером 3х4 мм, по своим функциям полностью заменяла известные на тот момент большие ЭВМ. Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) того времени размещались в огромных залах и снабжались промышленными системами охлаждения и кондиционирования. А тут, взамен всей этой дорогостоящей громадине, – одна малюсенькая микросхема в стандартном корпусе, как многие другие микросхемы того времени, и ценой всего около 200 долларов США.

Первоначально процессор 4004 разрабатывался как основной вычислительный элемент в калькуляторах. Позднее его широко начали использовать в других устройствах. Например, в медицине для анализа крови, для управления сетью светофоров и для многого другого.

Также существует красивая легенда о том, что Intel 4004 применялся в исследовательской ракете «Pioneer 10». Увы, это лишь легенда, нисколько не умаляющая истинное значение разработки и выпуска первого микропроцессора 4004.

Выводы

Никто тогда и подумать не мог, насколько важным оказался тот самый первый процессор 4004. Чуть позже процессоры стали главными компонентами многочисленных устройств и систем, включая офисную и бытовую технику.

Процессоры входят в состав персональных компьютеров, ноутбуков, планшетов, смартфонов и в другие устройства, что теперь привычно сопровождает нас в нашей современной жизни, насыщенной информацией.

Дополнительные материалы:

1. Краткая история появления персонального компьютера IBM PC

2. Оперативная память компьютера через призму Диспетчера задач Windows

3. Языки программирования: почему появились, яркие представители, как выбрать язык

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

история маленьких электронных блоков, двигающих большой мир

ИСТОРИЯ AMD

Зеркало современной индустрии процессоров

UA

RU

(партнер проекта)

Казалось бы, совсем недавно мы жили в «аналоговом» мире, где сегодняшние умные часы и фитнес-браслеты, смартфоны и планшеты, ноутбуки и рабочие станции казались далекой фантастикой. Но время идет, технологии стремительно развиваются, а всё это изобилие электроники настолько вписалось в окружающую действительность, что мы попросту перестали его замечать, воспринимая как должное.

Но вдумайтесь: даже этот текст вы читаете совсем не на бумаге, верно? Давайте же посмотрим, что объединяет все разнообразие умных устройств в нашей жизни и является основой, на которой они построены. Верно, это — центральный процессор, он же CPU. Но хотя процессорам в современном понимании примерно 60 лет, на самом деле их история начинается намного раньше.

В партнерском проекте с AMD рассказываем, как создавались маленькие электронные блоки, без которых сегодня мы не можем представить наш технологичный мир.

Представьте себе 1823 год: в Исландии только закончилось извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль, длившееся больше года, Греция ведет борьбу за независимость от Османской империи, в самом разгаре Турецко-персидская и Первая англо-бирманская войны, а Франко-Испанская война заканчивается победой французов при Трокадеро.

А в это время в Швеции, барон и по совместительству блестящий ученый, Йёнс Якоб Берцелиус, впервые выделил в свободном состоянии кремний (Si), который и сегодня, спустя почти 200 лет является основой современных процессоров.

ВЕРНЕМСЯ НА 200 ЛЕТ НАЗАД

Почти 45 лет спустя, 23 декабря 1947 года в стенах Bell Laboratories инженеры Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли изобретают первый транзистор. Этот важный шаг был оценен по достоинству и отмечен Нобелевской премией в 1956 году.

Переместимся на 80 лет вперед, в 1903 год. Мир на пороге новой эры: братья Райт подают заявку на свой знаменитый патент «летающей машины», а Виллем Эйнтховен конструирует первый электрокардиограф. Но главной «рок-вездой» науки в тот период является, без сомнения, Никола Тесла. Именно он патентует в 1903 году электрические логические схемы, которые называет «переключателями» — базовую идею, которая однажды станет основой современных компьютерных вычислений.

Транзисторы позволили отказаться от электромеханических реле и вакуумных ламп, использовавшихся в ранних образцах вычислительных машин. Применение транзисторов позволило добиться более высокой скорости работы, а также снизить энергопотребление и повысить надежность ранних вычислительных машин.

Наш исторический экскурс вплотную подбирается к современной истории, но впереди еще один шаг: 12 сентября 1958 года была продемонстрирована первая в мире интегральная схема, разработанная Робертом Нойсом из Fairchild Semiconductor и Джеком Килби из Texas Instruments, объединившая в себе перечисленные ранее наработки.

Интегральные схемы позволили создавать микро-чипы с расположенными на них транзисторами. А собственно процессор состоял из нескольких интегральных схем. Технологии быстро развивались, позволяя размещать на кремниевом кристалле всё больше и больше транзисторов — делая CPU более мощными.

Однако архитектура этих процессоров была далека от той, что мы знаем сегодня. Прежде всего это касалось программного обеспечения — его можно было использовать лишь на той конфигурации, для которой оно создавалось. Отсутствие единого стандарта не могло не тормозить общий прогресс.

И тут необходимо упомянуть компанию IBM. Прежде всего она отличилась тем, что в 1960 году в Нью-Йорке разработала первый автоматический завод по массовому производству транзисторов. А уже к 1964 году представила первую в индустрии попытку стандартизации: архитектура IBM System/360 поддерживала единый набор инструкций, который позволял создавать программное обеспечение, одинаково успешно работающее на любых модификациях System/360.

Кроме того, IBM System/360 стала первой 32-разрядной системой в индустрии, а также первой, в которой был реализован 8-битный байт (до этого существовал, как бы странно это сегодня ни звучало, 6-битный). Этот компьютер также умел работать с виртуальной памятью и в целом задал стандарты современных решений.

19 апреля 1965 года инженер Гордон Мур делает своё знаменитое наблюдение об интегральных схемах, которое становится известным как «Закон Мура» (согласно которому количество транзисторов в кристалле микропроцессора удваивается каждые 2 года), и определяющим развитие всей индустрии на десятилетия вперед.

Немного позже, в 1968 году, Гордон Мур вместе с Робертом Нойсом основывают компанию Intel. И практически в то же самое время, 1 мая 1969 года была основана компания Advanced Micro Devices, которую сегодня все называют просто — AMD.

«ДЕСЯТИЛЕТИЕ INTEL»

Основатели AMD

19 апреля 1965 года инженер Гордон Мур делает своё знаменитое наблюдение об интегральных схемах, которое становится известным как «Закон Мура» (согласно которому количество транзисторов в кристалле микропроцессора удваивается каждые 2 года), и определяющим развитие всей индустрии на десятилетия вперед.

Немного позже, в 1968 году, Гордон Мур вместе с Робертом Нойсом основывают компанию Intel. И практически в то же самое время, 1 мая 1969 года была основана компания Advanced Micro Devices, которую сегодня все называют просто — AMD.

Микропроцессор Zilog Z80

Микропроцессор MOS Technology 6501

Микропроцессор Motorola MC6800

В то же самое время часть сотрудников Intel создала свою собственную компанию и вывела на рынок процессор Zilog Z80. Обладая большей производительностью и меньшей ценой в сравнении с первоисточником, Zilog Z80 быстро завоевал популярность и использовался вплоть до середины 90-х годов в невообразимом количестве компьютеров (среди которых ZX Spectrum и Commodore-128) и игровых приставок (Sega SG-1000, Sega Master System, Game Boy, Game Boy Color и так далее).

Примерно в то же время Motorola представила на рынке собственное решение, по техническим параметрам схожее с Intel 8080, процессор MC6800. К сожалению, особым спросом на рынке он не пользовался, вследствие чего компании пришлось уволить около 4000 сотрудников.

Часть из них объединилась в компанию MOS Technology, которая выпустила процессор MOS Technology 6501 — фактически, клон MC6800. Однако, столкнувшись с юридическим давлением со стороны бывшего работодателя, инженеры MOS в корне переработали свой процессор, создав самостоятельную версию 6502. Именно на MOS Technology 6502 работали первые компьютеры Apple, вручную собиравшиеся Стивом Возняком.

Микропроцессор Киевский КР580ВМ80А

AMD запустила собственное производство в 1974 году, начав с модели AMD 9080™ — по сути, клона 8080. Но нужно отдать компании должное, уже тогда в ее стенах началась разработка собственных решений.

Впрочем, в то время даже Киевский НИИ микроприборов отличился созданием своей копии 8080, назвав ее КР580ВМ80А. Этот клон выпускался в нескольких модификациях, в том числе и для армии.

Микрокомпьютер Altair 8800

Популярность процессора 8080 была невероятной: в США его использовали даже в системах уличного освещения и управления светофорами. Но самое главное — он стал основой множества компьютерных систем, послуживших прообразами современных компьютеров.

Микропроцессор Intel 8080

Микропроцессор Intel 8008

Микропроцессор Intel 4004

Параллельно с 4-битным 4004 компания разрабатывала также 8-битный микропроцессор 8008, поступивший в продажу в 1972 году с ценником 120 долларов. Процессор хорошо продавался и Intel, уловив тренд, стала развивать направление, совершенствуя технологию. А уже в апреле 1974 года компания явила миру Intel 8080 — невероятно мощные по тем временам 2 МГц, 16-разрядная адресная шина и адресация 64 КБ памяти.

Самым известным из них считается представленный в 1975 году Altair 8800, который вместе с корпусом стоил всего 621 доллар, а в виде «конструктора» вообще 439. И хотя он поставлялся без клавиатуры и монитора, а за ввод и вывод данных отвечал комплект переключателей и лампочек на передней панели, популярность Altair 8800 была столь высока, что компания-производитель не справлялась с заказами.

А не меньшая популярность процессора Intel 8080 породила массу его клонов: их производством занималось множество фирм, среди которых засветились даже Siemens, National Semiconductor, NEC и AMD.

Последовавшие семидесятые были, как ни крути, «десятилетием Intel». 15 ноября 1971 года Intel представила свой первый микропроцессор Intel 4004. Он нес на борту впечатляющие 2300 транзисторов, выполнял 60 000 операций в секунду, обращался к 640 байтам памяти и стоил «всего» 200,00 долларов.

Начинались 80-е. К этому моменту Intel и AMD превратились в двух основных игроков на рынке процессоров и вечных конкурентов. Как только одна из компаний представляла новую разработку, другая тут же предлагала конкурирующее решение с улучшенными параметрами и за меньшую стоимость, тем самым подтверждая верность закона Мура.

На решения Intel в виде процессоров 8086, 8088, 80186, 80188, 80286, 80386 (i386) и 80486 (i486) у AMD тут же находился ответ в виде Am8086, Am8088, Am186, Am286, Am386, Am486 и 5×86, которые, при полной совместимости, работали в целом чуть лучше и стоили чуть дешевле.

В этом странном танго два производителя кружились более десяти лет, пока Intel не представила свой первый процессор Pentium. На дворе стоял 1993 год. Невозможность запатентовать цифры «i586» заставили Intel выбрать какое-то запоминающееся название и это оказалось верным шагом: название Pentium на долгое время стало синонимом понятия «быстрый компьютер».

ЗАКОН МУРА В ДЕЙСТВИИ. БИТВА AMD И INTEL

AMD, разумеется, не осталась в стороне. Но в этот раз ответом стала первая полностью самостоятельная разработка — процессор AMD K5™. В чём-то превосходя Pentium, в чём-то уступая ему, AMD K5™ столкнулся со шквалом несправедливой критики, которая на долгое время ухудшила репутацию AMD среди пользователей.

Следующий принципиально новый процессор AMD выпустила уже с опережением. В 1997 году компания представила очередную разработку, процессор AMD K6™ — совместимый со старыми материнскими платами, производительный и недорогой, вышедший на месяц раньше, чем Intel Pentium II. Однако предыдущие события и некоторые производственные проблемы помешали AMD стать лидером рынка в то время.

Настоящим прорывом для AMD стало 23 июня 1999 года. В этот день компания представила процессор AMD Athlon™ — удивительно успешный продукт, практически восстановивший позиции AMD на рынке.

Окончательно отказавшись от клонирования чужих идей, компания стала набирать обороты и уже в 2000 году представила буквально революционный шаг — новую 64-битную архитектуру x86–64, которую практически сразу же начали называть AMD64.

Микропроцессор AMD K5™

Микропроцессор AMD K6™

Микропроцессор AMD Athlon™

В то же время Intel сталкивается со всё большими трудностями: «предательство» Apple, отказавшейся от процессоров Intel в пользу собственных разработок, проблемы с цепочками поставок из-за продолжающейся пандемии COVID-19, а также вполне возможный перенос премьеры нового семейства процессоров Alder Lake ставят Intel в оборонительную позицию.

Микропроцессор AMD Ryzen™

Официально перейдя из аутсайдеров в пионеры технологий, AMD не растерялась, и сегодня, спустя 20 лет, стала настоящим лидером рынка процессоров для персональных компьютеров. По последним данным, 7 из 10 процессоров, продающихся на Amazon, принадлежат к семейству AMD Ryzen™.

Знаковым событием для индустрии стало приобретение компанией AMD канадской компании ATI Technologies в 2006 году. Специализацией ATI были графические процессоры, а сама компания успешно конкурировала за лидерство в отрасли со знаменитой NVIDIA. Результатом объединения усилий инженеров двух компаний под общей крышей AMD стала революционная технология Fusion, объединившая на одном кристалле CPU (собственно центральный процессор) и GPU (графический процессор).

Технология Fusion оказалась гениальным решением, которое и сегодня, спустя добрый десяток реинкарнаций, является основой для множества аппаратных решений самых разных производителей компьютерной техники. Последняя на сегодняшний день версия носит имя Zen 3, а такой тип процессоров приобрел общепринятое название Accelerated Processing Unit, или сокращенно APU.

Например, мобильные устройства тоже нуждаются в CPU, и процессоры в смартфонах сегодня мощнее, чем в любом персональном компьютере еще несколько лет назад. Многие компании задались целью разработать собственные процессоры, пытаясь создать некое усредненное решение, которое можно было бы использовать как в десктопных, так и в мобильных решениях. Китайские и корейские компании активно включаются в разработку новых архитектур. Европейский Союз издает директивы, направленные на развитие европейского производства процессоров. И всё это разнообразие окружает нас со всех сторон, ведь «умными» сейчас становятся холодильники и стиральные машины, чайники и кондиционеры, телевизоры и аудиотехника — всего не перечесть.

А ЧТО ДО ВСЕГО ЭТОГО НАМ, ПРОСТЫМ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМ?

На самом деле, есть о чем задуматься. Пример противоборства Intel и AMD ярко демонстрирует, что конкуренция двигает прогресс.

И всем этим устройствам, вы не поверите, нужны процессоры. Удивительно, как AMD, несмотря на невероятную конкуренцию, уверенно занимает лидерские позиции, не пытаясь почивать на лаврах. Так что остается только пожелать настоящему ветерану процессорного фронта, держать руку на пульсе и оставаться активной легендой современной индустрии.

Современные рабочие процессы требовательны, как и каждый из нас. Огромные базы данных, моделирование, совместная работа над проектами – задачи с каждым годом становятся все интереснее и сложнее. Персональные компьютеры для бизнеса на базе процессоров AMD Ryzen™ PRO воплощают мощность, безопасность и надежность, чтобы работа была комфортной.

ВЫБОР ПРОФЕССИОНАЛОВ

Новое поколение процессоров AMD Ryzen™ PRO обеспечивает необходимую производительность и надежность благодаря внедрению эффективных инновационных технологий и революционной архитектуре гибридных процессоров. Как лидер в сфере внедрения передовых технологий компания AMD акцентирует внимание на использовании эффективных инновационных разработок — от обычных настольных систем до особо важных мобильных платформ.

Процессоры AMD Ryzen™ PRO пользуются доверием крупных компаний во всем мире. Они разработаны для проведения бизнес-вычислений на высоком уровне и отличаются высокой надежностью. Технологии AMD Secure и ARM® TrustZone® обеспечивают ультрасовременные функции безопасности, выводя системы на кристалле на новый уровень. Решения на базе AMD разработаны с учетом ежедневных потребностей работников современных компаний и обеспечивают производительность и абсолютную уверенность в нормальном рабочем процессе.

Автор: Юрий Станиславский
Фото: предоставлены AMD
Верстка и дизайн: Дмитрий Кругликов, Юлия Виноградская

Дата публикации: 16.09.2021 г.

© 2021 Все права защищены.
Информационное агентство ЛІГАБізнесІнформ

Рождение Intel 4004

Страница 1 из 2

Процессор Intel на протяжении десятилетий является стандартной архитектурой процессора. Заманчиво думать, что все это было спланировано, но истинная история совсем другая.

Добившись успеха в создании рынка для DRAM, Intel уступила часть позиций другим полупроводниковым компаниям, и, как мы теперь знаем, вся индустрия памяти большого объема в конечном итоге будет потеряна для Дальнего Востока, где производственные затраты были ниже.

Это могло бы стать концом роста Intel и, возможно, даже Силиконовой долины, если бы не следующее большое событие — 4004, первый в истории микропроцессор, программируемый пользователем. Это достижение было достигнуто благодаря совместным усилиям трех мужчин: Теда Хоффа, Масатоши Шимы и Федерико Фаггина.

Тед Хофф присоединился к Intel в 1968 году в качестве сотрудника номер 12. В 1969 году он был назначен на проект по созданию микросхем для конструкции калькулятора, производимого японской фирмой Busicom.

Бузиком 141-ПФ.

Он был в ужасе от сложности их конструкции — в ней было полдюжины микросхем по 3000-5000 транзисторов в каждой и от 36 до 40 выводных корпусов.

Марсиан Эдвард «Тед» Хофф
родился 28 октября 1937

Хофф работал с цифровым PDP-8 и был поражен контрастом между двумя конструкциями.

PDP-8 был простым и обычным, и все же он мог вычислять те же суммы, для которых был разработан калькулятор. Он решил, что может уменьшить случайную логику, необходимую для реализации арифметики, добавив памяти и сделав устройство программируемым.

Группа разработчиков остановилась на 4-битном процессоре, потому что он идеально подходил для работы с числами в формате BCD (двоично-десятичный код). В BCD каждая цифра десятичного числа кодируется четырьмя битами, то есть от 0000 до 1001, а арифметические операции выполняются поразрядно. Он не так эффективен, как полный двоичный код, но упрощает ввод/вывод, поскольку вам не нужно аппаратно создавать преобразователь десятичной системы в двоичную.

Оригинальный микропроцессор — 4004 от Intel

Японская компания, наконец, остановила свой выбор на дизайне Intel для своего калькулятора — четыре микросхемы, ЦП 4004, управляющая память 4001, блок хранения данных 4002 и расширитель шины 4003. Хотя чипсет назывался MCS-4, в истории вычислительной техники он более известен как 4004.

.

4004

Этот 4-битный процессор было сложно построить, и прогресс был незначительным, пока Федерико Фаггин не присоединился к Intel в 1970 году. чтобы быть в макете, начало было шатким, как позже вспоминал Фаггин:

Масатоши Сима: ―Ты плохой! Ты плохой!
Фаггин : «Я только что прибыл сюда! Меня только вчера наняли!
Масатоши Сима : «Вы опоздали!

Однако дела пошли хорошо, и, работая с Шимой, Фаггин заработал набор микросхем всего за девять месяцев. Позже пара основала Zilog, а Шима отвечал за дизайн процессоров Z80 и Z8000.

Тед Хофф разработал логику 4004, но Федерико Фаггин реализовал ее на одном кремниевом чипе.

Федерико Фаггин (родился 1 декабря 1941 года в Виченце , Италия)

Масатоши Сима (родился 22 августа 1943 года в Сидзуоке, Япония)

Фаггин использовал MOS с кремниевыми затворами, чтобы втиснуть микропроцессор Intel i4004 в 16-контактный DIP-резонатор

18>

Предыдущая — Следующая >>

История компьютерных процессоров — Технический дух

Закон Мура гласит, что количество транзисторов на кристалле удваивается каждые два года. Основываясь на этом законе, разработка компьютерных процессоров началась в 1971 году. Давайте взглянем на пройденный путь.

Сегодня компьютеры являются частью нашего образа жизни, но первый компьютер, который использовался, был разработан в Пенсильванском университете в 19 году.46! Он имел процессор ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер). Функция перепрограммирования, которая так широко используется сегодня, была представлена ​​Аланом Тьюрингом и Джоном фон Нейманом со своими командами. Архитектура фон Неймана является основой современных компьютеров.

От разработки первого микропроцессора — Intel 4004 до новейших — микропроцессоры прошли долгий путь. Здесь мы смотрим в историю до сих пор.

Чипсы до даты

1971 — Intel 4004

» Он был разработан Федерико Фаггином и Тедом Хоффом из Intel и Масатоши Шима из Busicom и запущен 15 ноября 1971 года.
» Он состоял из 2300 транзисторов с технологией pMOS.
» Общее количество инструкций было 46. Расчетная тактовая частота составляла 1 МГц, а удалось достичь только 740 кГц.

1972 — Intel 8008

» Также известная как MCS-8, она была запущена в апреле 1972 года. Хэл Фини из Intel.
» Он состоял из 3500 транзисторов. Однако он был медленнее своего предшественника 4004.
» Тактовая частота составляла 0,5 МГц при общем количестве инструкций 48.

1974 — Intel 8080

» Запущенный в апреле 1974 года, он был разработан Фаггином, Мазором и Масатоши Шима.
» Тактовая частота увеличена до 2 МГц, он построен по технологии nMOS и использует 6000 транзисторов.
» Основным нововведением стало разделение шины адреса (16 бит) и шины данных (8 бит). Он также поддерживал 256 операций ввода-вывода.

1974 – Motorola 6800

» Этот процессор, разработанный Motorola, не имел портов ввода/вывода.
» Ввод-вывод с отображением памяти использовался как ввод-вывод.
» Тактовая частота составляла всего 2 МГц при наборе инструкций, состоящем из 72 инструкций.
» Впервые был использован код операции HCF (Halt and Catch Fire), из-за которого процессор не реагировал ни на какие прерывания до тех пор, пока он не был сброшен.

1977 – Intel 8085

» В отличие от других процессоров, разработанных до сих пор, этот также использовался в качестве микроконтроллера, работающего от питания +5 В.
» Впервые использовалась архитектура фон Неймана.
» Он был построен с использованием 6500 транзисторов и технологии nMOS.
» Набор инструкций состоял из 256 инструкций.

1978 — Intel 8086

» Расчетная тактовая частота составляла 10 МГц.
» В группу разработчиков архитектуры входили Стивен П. Морс и Брюс Равенел. Logic был разработан Джимом МакКевиттом, Джоном Бейлиссом, а Уильям Полман был менеджером проекта.

1979 — Intel 8088

» 8088 был основан на новой технологии HMOS и был запущен 1 июля.
» Он поставлялся в 40-контактном корпусе DIP, а также в корпусе PLCC (пластиковый держатель микросхемы с выводами).
» Однако путь данных был только 8-битным. Расчетная частота составляла 10 МГц.

1987 – SPARC

» Этот процессор был разработан Sun Microsystems.
» Он имел тактовую частоту 40 МГц.
» Он состоял из 1,8 миллиона транзисторов с 256 выводами ввода-вывода.

1991 – Am386

» Этот процессор AMD (Advanced Micro Devices) имел поразительное сходство с процессорами Intel 80386 версии x86.
» Имея тактовую частоту 40 МГц и 32-битную шину данных, процессор составлял конкуренцию Intel.

1993 — Процессор Pentium

» Семейство Pentium началось с выпуска процессора P5.
» Он был представлен в двух моделях — 510-контактной версии с тактовой частотой 60 МГц и 567-контактной версии с тактовой частотой 66 МГц.
» Запущенный 22 марта, он состоит из 3,1 миллиона транзисторов.
» Этот 32-разрядный процессор был самым передовым процессором, использовавшимся во многих компьютерах, выпускавшихся в то время.

1995 — Pentium Pro

» Это был первый процессор серии Pentium II.
» Этот последний участник поставляется в нетрадиционной упаковке MCM (керамический многочиповый модуль) с 387 контактами.
» Имея тактовую частоту 200 МГц, он был создан для работы в конфигурациях с четырьмя и двумя процессорами.
» Для создания этого процессора было использовано около 5,5 миллионов транзисторов.
» У него не было набора инструкций MMX.

Этот процессор использовался в ASCI Red, что обеспечивало производительность в терафлоп (один триллион операций с плавающей запятой за одну секунду).

1997 – Pentium II

» Выпущенное 7 мая семейство процессоров Pentium II предлагает широкий спектр процессоров.
» Тактовая частота постепенно увеличивалась с каждой выпущенной моделью до 450 МГц.
» В отличие от традиционных процессоров, этот поставлялся в слотовом или сокетном модуле. Это позволило производителям компьютеров легко использовать его в ограниченном пространстве.
» В рамках этого семейства были запущены различные процессоры:

• Klamath (233 и 266 МГц)
• Дешут (333 МГц)
• Pentium II Overdrive (300 или 333 МГц)
• Тонга (Первый мобильный Pentium II)
• Dixon (считается самым быстрым Pentium II)

1999 — Pentium III

» Преемник Pentium II был выпущен 26 февраля.
» Улучшение по сравнению с предыдущей моделью заключалось в добавлении инструкции SSE, которая ускоряла вычисления с плавающей запятой.
» По аналогии с Pentium II, этот процессор был запущен в Celeron (версия Low-end) и Xeon (версия High-end).
» Список процессоров этого семейства:

• Katmai: тактовая частота 450 МГц, используется 9,5 млн транзисторов
• Coppermine: тактовая частота до 1 ГГц
• Coppermine T: только модель Coppermine со встроенным радиатором (IHS)
• Tualatin: тактовая частота до 1,4 ГГц и техпроцесс 0,13 мкм

1999 – Атлон

» AMD выпустила Athlon 23 июня. Он был построен с использованием 37 миллионов транзисторов и достиг тактовой частоты около 800 МГц.
» Он был упакован в уникальную упаковку PGA (Pin Grid Array) с 453 контактами.
» Athlon был законным конкурентом Intel Pentium III, потому что он был быстрее.
» Это был первый процессор, достигший скорости 1 ГГц.

2000 – Pentium IV

» Новым семейством одноядерных процессоров Intel на рынке стал процессор Pentium IV с тактовой частотой от 1,3 до 3,08 ГГц.
» 423-контактный процессор поставлялся в упаковках типа OLGA (органическая решетчатая матрица) и PPGA (пластиковая решетчатая решетка).
» Процессоры этого семейства:

• Willamette: тактовая частота 1,4 и 1,5 ГГц и техпроцесс 180 нм
• Northwood: тактовая частота до 2,2 ГГц и кристалл 130 нм
• Pentium 4-M: создан для мобильного использования с TDP 35 Вт
• Mobile Pentium 4: Создан для использования в ноутбуках с увеличенной частотой шины 33 МГц
• Gallatin: кристалл 130 нм и добавленный кэш-память уровня 3 объемом 2 МБ
• Prescott: кристалл 90 нм и технология Hyper-Threading, которая ускоряет такие процессы, как редактирование видео
• Prescott 2M: тактовая частота 3,8 ГГц и техпроцесс 90 нм
• Мельница для кедра: матрица 65 нм

Архитектура NetBurst впервые использовалась в процессорах этого семейства.

2003 — Pentium M

» Этот процессор был мобильным одноядерным процессором от Intel.
» Он был разработан с тактовой частотой 2,26 ГГц.
» В рамках этого семейства были разработаны два процессора, а именно:

• Banias: тактовая частота 1,7 ГГц и TDP 24,5 Вт
• Dothan: кристалл 90 нм и тактовая частота 2,1 ГГц; TDP снижен до 21 Вт

2006 — Core 2

» Торговая марка Intel Core 2, запущенная 27 июля 2006 г., также была известна как E6320.
» Тактовая частота была достигнута до 3,5 ГГц.
» Процессоры, выпущенные в рамках этого семейства, были одноядерными, двухъядерными и четырехъядерными.
» Процессор исключен из прайс-листа с 2011 года.
» Процессоры под этой маркой за настольные компьютеры :

• Conroe: кристалл 65 нм (двойной)
• Allendale: кристалл 65 нм (двойной)
• Wolfdale: кристалл 45 нм (двойной)
• Conroe XE: кристалл 65 нм (двойной)
• Allendale XE: кристалл 65 нм (квадратный)
• Wolfdale XE: кристалл 45 нм (двойной)
• Kentsfield: кристалл 65 нм (квадратный)
• Yorkfield: кристалл 45 нм (квадратный)

» Процессоры под этой маркой для ноутбуков это:

• Merom: Кристалл 65 нм (двойной)
• Penryn: кристалл 45 нм (двойной)
• Merom XE: кристалл 65 нм (двойной)
• Penryn XE: кристалл 45 нм (четырехъядерный и двойной)
• Merom-L: Матрица 65 нм (одинарная)
• Penryn-L: кристалл 45 нм (одиночный)

Процессор смог сэкономить заряд батареи за счет снижения тактовой частоты.

Последняя версия

Микропроцессорная технология прошла долгий путь с момента запуска 4004. Размер чипа уменьшился, тактовая частота увеличилась, а кэш-память еще больше увеличилась. Последние процессоры, которые достигли этого:

Sandy Bridge

Эти продукты на базе микроархитектуры Intel были выпущены в 2011 году. Производство кристаллов выполнено по 32-нанометровому техпроцессу. Он включает в себя Intel Quick Sync, которая представляет собой аппаратную поддержку кодирования и декодирования видео. Также имеется улучшенная кольцевая шина с пропускной способностью 256 бит/цикл, которая соединяет различные части процессора. Количество транзисторов, используемых в этом процессоре, достигает 2,27 миллиарда. Это преемник семейства микроархитектур Nehalem, производство которого выполнено по 45-нм техпроцессу. Разработанная тактовая частота составляет 3,6 ГГц. Intel отозвала материнские платы 67-й серии с набором микросхем Cougar Point из-за проблем с оборудованием. Серии в этом семействе:

• Pentium: тактовая частота до 3,0 ГГц
• Celeron: тактовая частота до 3,0 ГГц
• Core i3: тактовая частота до 2,5 ГГц
• Core i5: тактовая частота до 3,4 ГГц
• Core i7: тактовая частота до 3,3 ГГц
• Core i7 Extreme: тактовая частота до 3,8 ГГц

Ivy Bridge

Удивительный 22-нм процессор под названием Ivy Bridge был анонсирован Intel в 2011 году, но он был представлен на рынке 29 апреля 2012 года. 3D (трехзатворные) транзисторы. 3D-транзисторы снижают энергопотребление почти на 50% по сравнению с 2D-транзисторами. Он также включает специальную поддержку PCI Express, а также улучшенную графику с DirectX 11. Тактовая частота составляет около 3,80 ГГц. Сообщается, что их температура на 20ºC выше, чем у Sandy Bridge. Настольные модели этого семейства:

• Серия Core i3: тактовая частота до 3,4 ГГц

Серия

• Core i5: тактовая частота до 3,8 ГГц

Серия

• Core i7: тактовая частота до 3,5 ГГц

Мобильные модели этого семейства:

• Серия Core i3: расчетная мощность 14 Вт

Серия

• Core i5: TDP 14 Вт
• Серия Core i7: TDP от 14 Вт до 45 Вт

Будущее

Будущие процессоры, выпуск которых ожидается в 2013 году, очень перспективны. Вот предварительный просмотр.

» Haswell разрабатывается с еще более уменьшенным кристаллом 22 нм.
» Объявлено, что Broadwell будет использовать 14-нм кристалл с многочиповым корпусом.
» Ожидается, что к 2015 году появятся процессоры Skylake с 14-нм техпроцессом.