Az első mikroprocesszort ben fejlesztették ki. A processzorok keletkezésének története. Haladás a mikroprocesszorok gyártásában: Intel

Az Intelt 1968. július 18-án alapította két mérnök, Gordon Moore és Robert Noyce, akik a Fairchildnek dolgoztak. Valamivel később a cég felvásárolt egy másik társalapítót, Andrew Grove-ot. Abban az időben a mérnökök már egy konkrét célt tűztek ki maguk elé – hogy a félvezető memóriákat praktikussá és megfizethetővé tegyék. Az ötlet nagyon ambiciózus volt, hiszen akkoriban a félvezető típusú memória több mint százszor annyiba került, mint a mágneses technológiával létrehozott memória. Abban az időben a félvezető memória költsége több mint egy dollár volt bitenként.

Intel 4004 processzor

1970-re az Intel már igen híres volt a memóriachipek sikeres szállítójaként, hiszen elsőként készítette el az akkori legnagyobb, 1 kilobájtos memóriamodult. A dinamikus véletlen hozzáférésű memória (DRAM) néven ismert modul az év legkelendőbb félvezető chipje lett. A cégnek ekkor már több mint száz alkalmazottja volt.

A Busicom az Intel termékeire hívta fel a figyelmet. Hamarosan a japán cég megbízta az Intelt, hogy fejlesszen chipeket a programozható számológépek egész családjához. Abban az időben az összes vezérlőchip egyedi projektek alapján készült a szükséges feladatokhoz, ami nem tette lehetővé az ilyen chipek elterjedését.

Kezdetben a Busicom projekt legalább tizenkét különböző, egyedi architektúrájú mikroáramkör létrehozását jelentette. Tad Hoff, az Intel mérnöke elvetette ezt az ötletet, és egy egychipes univerzális eszköz létrehozását javasolta, amely a félvezető memóriából tölti be az utasításokat. Mindössze négy chip használatával (4004-es processzor, I/O vezérlő, RAM, ROM) a program módosítani tudta a funkcióit és végrehajthat bizonyos feladatokat. Az új chip univerzális volt, így nem csak a számológépekbe, hanem más eszközökbe is telepíthető volt. Minden korábban kifejlesztett mikroáramkör támogatta az egyedi „vezetékes” utasításkészletet, és az új találmány lehetővé tette különféle utasításokat, memóriából töltve.

1970 áprilisában az Intel felbérelte Frederico Faggin mérnököt, hogy Hoff munkájának megfelelően fejlessze ki a 4004-es vezérlőchipet. Faggin az Intel alapítóihoz hasonlóan korábban a Fairchild Semiconductornál dolgozott, ahol közvetlenül részt vett a mikroprocesszorok létrehozásában jelentős szerepet játszó szilíciumkapu technológia fejlesztésében. A 4004-es sorozatú chipek munkálatai 1971 márciusában fejeződtek be, a tömeggyártás pedig ugyanazon év júniusában kezdődött.

A 4004-es processzort eredetileg programozható számológépekben való használatra szánták, de később más alkalmazásokat is találtak. A chipet például vérvizsgálatoknál, közlekedési lámpák vezérlésére használták, sőt még a NASA szakemberei által létrehozott és elindított Pioneer 10 rakétában is.

A processzor következő verzióját, a 8080-at 1974 áprilisában mutatták be. Ez a chip körülbelül 6 ezer tranzisztort tartalmazott, és 64 kilobájt memória megszólítására volt képes. Ezt használták az első személyi számítógép, az Altair 8800 telepítéséhez. Ezt a számítógépet a CP/M operációs rendszert, valamint a Microsoft által fejlesztett BASIC nyelvi tolmácsot használta.

A személyi számítógépek processzorai a múlt század hetvenes éveiben terjedtek el. Számos gyártó gyártotta őket. Szinte minden vállalat akkoriban, szigorúan véve, csak a legújabb technológiákat akarta felhasználni a gyártás során. Azonban nem minden vállalatnak sikerült olyan erőteljesen fejlesztenie a fejlesztését, mint az Intelnek és az AMD-nek. Egyes gyártók teljesen eltűntek a piacról, míg mások más tevékenységi területre költöztek. Azonban mindent lépésről lépésre kell elmondani.

Hogyan kezdődött a processzor létrehozása

A világ először a múlt század ötvenes éveiben hallott a processzorokról. Mechanikus relével működtek. Ezt követően olyan modellek kezdtek megjelenni, amelyek vákuumcsövekkel és tranzisztorokkal működtek. Azokban a napokban számítógépes eszközök, amelyre felszerelték, összetett és nagyon nagy berendezésnek tűnt. A költségük nagyon magas volt.

A számítási folyamatért minden processzorkomponens felelős volt. Ki kellett találni, hogyan lehet őket egyetlen mikroáramkörbe kötni. Ez az ötlet szinte azonnal életre kelt a félvezető típusú áramkörök megjelenése után. Akkoriban a processzorfejlesztők el sem tudták képzelni, hogy ezek az áramkörök hasznosak lehetnek az üzleti életben. Ez az oka annak, hogy több éve fejlesztenek processzorokat több chipen.

A hatvanas évek végén a Busicom elkezdte új asztali számológépének fejlesztését. 12 chipre volt szüksége, és megrendelte őket az Inteltől. Abban az időben a cég fejlesztői ötleteket adtak több mikroáramkör összekapcsolására. A cég vezetőjének tetszett ez az ötlet. Előnye, hogy jelentősen meg lehetett spórolni. Végül is nem kellett egyszerre több mikroáramkört gyártani. Emellett a processzorelemek egyetlen chipen való elrendezésének köszönhetően olyan eszközt lehetett létrehozni, amely a számítástechnikai folyamatok végrehajtására használt berendezések legkülönbözőbb típusaira alkalmas lenne.

A cég szakemberei által végzett munka eredményeként megjelent a világ első Intel 4004 nevű mikroprocesszora, amely egyszerre hat tízezer műveletet tudott végrehajtani egyetlen másodperc alatt. Még bináris számokat is feldolgozott. Viszont ezt a típust A processzort nem lehetett számítógépekhez használni, mert ilyen eszközöket még nem készítettek hozzá.

A legelső személyi számítógép

Az első számítógépet egy amerikai diák, Jonathan Titus készítette. Az "Elektronika" magazinban Mark 2-nek hívták. Ebben többek között leírást adtak ennek a készüléknek. Ez a találmány nem segített a diáknak nagy pénzt keresni. Kezdetben Titus azt tervezte, hogy pénzt keres találmányával. Azt tervezte, hogy bizonyos áron nyomtatott áramköri lapokat fog forgalmazni, hogy saját számítógépeket készítsen. A fogyasztóknak más alkatrészeket kellett vásárolniuk az üzletekben. Természetesen nem sikerült sokat keresnie, de nagyban hozzájárult a fejlődéshez számítástechnikai berendezések.

Az Intel processzorok fejlődésének története

Az Intel első processzora a 4004 volt. Később ez a fejlesztő bemutatta a felhasználóknak a 8008-as modellt, ami a működési frekvenciában különbözött az előző modelltől ennek a processzornak 600-800 kilohertz között mozgott. Több mint háromezer tranzisztort tartalmazott. Aktívan használták mindenféle számítógépen.

Ezzel egy időben kezdtek megjelenni a világon az első személyi számítógépes eszközök, és az Intel úgy döntött, hogy a számukra megfelelő processzorokat gyártja. A cég rövid idő után kifejlesztette a 8080-as processzort, amely több tízszer erősebb volt elődjénél.

Ennek a processzormodellnek a költsége ezekhez a szabványokhoz képest nagyon magas volt. A gyártók azonban úgy vélték, hogy a költségek teljesen indokoltak egy olyan processzor esetében, amely rendelkezik magas szintű teljesítmény, és tökéletesen illeszkedik bármilyen számítógépes eszközhöz. Nagy kereslet volt rá. Ennek köszönhető, hogy a cég bevétele csak nőtt.

Néhány évvel később megszületett az Altair 8800-as számítógép Gyártója a MITS volt. Ez a személyi számítógép-modell Intel processzorral, 8800-as modellel működött. Ennek köszönhető, hogy számos cég kezdett el saját mikroprocesszorokat gyártani.

Ugyanakkor a Szovjetunióban

A termelés gyorsan fejlődött a Szovjetunióban különféle típusok számítási mechanizmusok. A számítógép-fejlesztés csúcsa a múlt század hetvenes éveiben következett be. Termelékenységük szintjét tekintve igencsak összemérhetőek külföldi társaikkal.

1970-ben megjelent a hazai vezetés rendelete, amely szerint kidolgozták a számítógépes programok és hardverek kompatibilitásának szabványait. Ebben az időben a számítástechnika új koncepciója jelent meg. Az IBM fejlesztésein alapul. A hazai szakemberek IBM 360 technológiát alkalmaztak.

A szovjet időkben kifejlesztett hazai technológiák elvesztették relevanciájukat. Ehelyett import technológiákat kezdtek használni. A hazai elektronikai ipar fokozatosan kezdett jelentősen lemaradni a nyugatitól. Minden számítógépes eszköz, amelyet a múlt század nyolcvanas évei után fejlesztettek ki, Zilog vagy Intel processzorokkal működött. Oroszország közel egy évtizede kezdett lemaradni Amerika mögött a technológia terén.

A processzorok evolúciója

A múlt század hetvenes éveinek közepén Motorola cég bemutatta a felhasználónak az első processzorát, amely az MC6800 nevet kapta. Magas szintű teljesítményt nyújtott. Képes volt tizenhat bites számokkal dolgozni. Az ára ugyanannyi volt, mint azé Intel processzor 8080. Fogyasztói nem nagyon vásároltak. Ez az oka annak, hogy soha nem használták személyi számítógépek. A cégnek anyagi nehézségek miatt négyezer alkalmazottjától kellett megválnia.

1975-ben a Motorola korábbi alkalmazottai létrehozták új cég az úgynevezett MOS technológia. Kifejlesztették a MOS Technology 6501 processzort. Jellemzői hasonlóak voltak a Motorola fejlesztéséhez, amely plágiummal vádolta meg a céget. Később a MOS alkalmazottai megpróbálták radikálisan újratervezni ötletüket, és kiadták a 6502-es chipet. Ennek költsége sokkal ésszerűbb volt, és nagy a kereslet. Még számítógéphez is használták Apple technológia. Alapvető különbség volt elődjéhez képest. Frekvenciaszintje sokkal magasabb volt.

Akik elvesztették állásukat az Intelnél, az elbocsátott Motorola-alkalmazottak útját követték. Létrehoztak egy céget és piacra dobták Zilog Z80 processzorukat. Nem sokban különbözött az Intel 8080-tól. Egy vezetékes volt, és elfogadható áron. Ugyanazokkal a programokkal működhetne. Ráadásul ennek az eszköznek a teljesítménye is növelhető volt, és nem kellett befolyásolni RAM. Így Zilog hatalmas keresletet kezdett élvezni a fogyasztók körében.

Oroszországban ezt a modellt A processzort elsősorban katonai felszerelésekben, különféle vezérlőkben és sok más eszközben használták. Még különféle játékkonzolokon is használták. A kilencvenes-nyolcvanas években óriási népszerűségnek örvendett a fogyasztók körében az orosz piacon.

Processzorok a "Terminátor" filmben

A Terminátor film tele van olyan pillanatokkal, amikor a robot mindent átvizsgál, ami előtte történik. A közönség számára furcsa kódok formálódnak a szeme láttára. Néhány év elteltével nyilvánvalóvá válik, hogy a film készítői az ilyen kódok megjelenését a 6502-es processzorverziójával rendelkező MOS-nak köszönhetik. Ezzel szórakoztatják a fejlesztőket, akik viccesnek tartják, hogy a hetvenes évekből származó processzort használnak egy filmben. a távoli jövőről.

Intel, Zilog, Motorola processzorok fejlődése

A hetvenes évek végén az Intel bemutatta következő új termékét. Intel 8086-nak hívták. Ennek a chipnek köszönhetően a cég minden legközelebbi keresője a piacon messze lemaradt. Magas ereje volt, de ez lehetőséget adott neki, hogy népszerűvé váljon. 16 bites buszt használt, amelynek költsége magas volt. Ehhez a processzorhoz speciális chipeket és újratervezést kellett használni alaplap.

A cég ezután kiadta sikeresebb termékét, az Intel 8088-at. Több mint harmincezer tranzisztorral rendelkezett.

A Motorola ezzel egy időben kiadta MC68000 termékét. Abban az időben ő volt az egyik legerősebb. Használatához speciális mikroáramkörökre volt szükség. A fogyasztók körében azonban továbbra is nagy volt a kereslet. Óriási lehetőségeket kínált a felhasználóknak a használatára.

Ezzel egy időben a Zilog a felhasználóknak is bemutatta új fejlesztését. Megalkotta a Z8000 processzort. Ez az új termék még mindig sok vitát vált ki. A sajátjuk szerint műszaki paraméterek elfogadható volt, költsége alacsony volt. Azonban nem sok felhasználó akarta használni a számítógépén.

Új generációs processzorok az Inteltől

1993 elején az Intel bemutatta P5 processzorát. Ma Pentium néven ismert. A vállalatnak sikerült továbbfejlesztenie a korábban termékei létrehozásához használt technológiát. Most új termékük képes volt egyszerre két feladattal megbirkózni. A busz kapacitása csaknem megduplázódott. A felhasználók azonban nem tudták teljes mértékben kihasználni ezt a processzort, mert speciális alaplapra volt szükség. A következő modell megjelenése után azonban Pentium processzor, teljesen más lett a helyzet.

Köszönhetően csúcstechnológia az Intel gyártó chipjei rendkívül népszerűvé váltak a fogyasztók körében. Hosszú ideig elfoglalták az első helyeket a világon.

Olcsó Intel fejlesztések

Annak érdekében, hogy a megfizethető processzorok terén teljes mértékben felvegyék a versenyt az AMD-vel, az Intel fejlesztői úgy döntöttek, hogy nem csökkentik termékeik költségeit, hanem nem nagyon kezdtek el létrehozni. erős processzorok, amely hamarosan Celeron néven vált ismertté. Az első ilyen alacsony fogyasztású modell 1998-ban jelent meg. Celeron processzor, amely a második generációs Pentium processzormagon fut. Nem volt magas a termelékenysége. Azonban eléggé képes volt a technológiai újításokkal dolgozni.

Használsz számítógépet vagy mobil eszközön olvasni ezt a témát jelenleg. A számítógép vagy a mobileszköz mikroprocesszort használ ezen műveletek végrehajtásához. A mikroprocesszor minden eszköz, szerver vagy laptop szíve. Sok különböző gyártótól származó mikroprocesszor márka létezik, de ezek mindegyike nagyjából ugyanazt csinálja, nagyjából ugyanúgy.
Mikroprocesszor- más néven processzor vagy központi feldolgozó egység - egy számítási motor, amelyet egyetlen chipen gyártanak. Az első mikroprocesszor az Intel 4004 volt, 1971-ben jelent meg, és nem volt olyan erős. Összeadni és kivonni tudott, és egyszerre csak 4 bit volt. A processzor elképesztő volt, mert egyetlen chipre készült. Kérded miért? És válaszolok: a mérnökök akkoriban vagy több chipből, vagy különálló alkatrészekből gyártottak processzorokat (a tranzisztorokat külön csomagokban használták).

Ha valaha is elgondolkozott már azon, hogy mit csinál egy mikroprocesszor a számítógépben, hogyan néz ki, vagy miben különbözik más típusú mikroprocesszoroktól, akkor menjen vágás alatt- minden legérdekesebb dolog és részlet ott van.

Haladás a mikroprocesszorok gyártásában: Intel

Az első mikroprocesszor, amely később egy egyszerű otthoni számítógép szíve lett, az Intel 8080 volt – egy teljes 8 bites számítógép egyetlen chipen, amely 1974-ben jelent meg. Az első mikroprocesszor igazi feltűnést keltett a piacon. Később, 1979-ben adták ki új modell- Intel 8088. Ha ismeri a PC-piacot és annak történetét, akkor tudja, hogy a PC-piac az Intel 8088-ról az Intel 80286-ra, az Intel 80386-ra és az Intel 80486-ra, majd a Pentiumra, Pentium II, Pentium III és Pentium 4 Mindezeket a mikroprocesszorokat az Intel gyártja, és mindegyik az alap Intel 8088 dizájn továbbfejlesztése. A Pentium 4 bármilyen kódot képes futtatni, de 5000-szer gyorsabban.

2004-ben év Intel több maggal és több millió tranzisztorral rendelkező mikroprocesszorokat vezettek be, de még ezek a mikroprocesszorok is követték általános szabályokat, mint korábban gyártott chips. További információk táblázatban:

• Dátum: a processzor első bemutatásának éve. Sok processzort az eredeti megjelenési dátum után sok éven át magasabb órajelen adtak ki újra.
• Tranzisztorok: Ez a tranzisztorok száma a chipen. Látható, hogy az egyetlen chipen lévő tranzisztorok száma folyamatosan növekszik az évek során
• Mikron: A chipen lévő legkisebb vezeték szélessége mikronban. Összehasonlításképpen említhetem az emberi hajat, amelynek vastagsága körülbelül 100 mikron. Ahogy a méretek egyre kisebbek lettek, úgy nőtt a tranzisztorok száma
• Órajel frekvencia: maximális sebesség, amelyet a chip fejleszthet. Az órafrekvenciáról egy kicsit később mesélek.
• Adatszélesség (busz): az ALU (aritmetikai logikai egység) szélessége. Egy 8 bites ALU képes összeadni, kivonni, szorozni stb. Sok esetben az adatbusz ugyanolyan széles, mint az ALU, de nem mindig. Az Intel 8088 16 bites volt és 8 bites busszal, míg a modern Pentium modellek 64 bitesek.
• MIPS: A táblázat ezen oszlopa a másodpercenkénti műveletek számának megjelenítésére szolgál. A mikroprocesszorok mértékegysége. Modern processzorok olyan sokféle dolgot tehet, hogy a táblázatban bemutatott mai értékelések értelmüket vesztik. De érezhető az akkori mikroprocesszorok relatív teljesítménye

Mi az a chip?

A chipet integrált áramkörnek is nevezik. Ez általában egy kicsi, vékony szilíciumdarab, amelyre a mikroprocesszort alkotó tranzisztorokat gravírozták. Egy chip lehet egy hüvelyk méretű, de még mindig több tízmillió tranzisztort tartalmazhat. Az egyszerűbb processzorok több ezer tranzisztorból állhatnak, amelyek egy mindössze néhány négyzetmilliméter méretű chipre vannak maratva.

Ez hogy működik

Intel Pentium 4

A mikroprocesszor működésének megértéséhez hasznos lenne belenézni és megismerni a belső tulajdonságait. A folyamat során megismerheti az assembly nyelvet, a mikroprocesszor anyanyelvét és sok mindent, amit a mérnökök tehetnek a processzor sebességének növelése érdekében.

A mikroprocesszor gépi utasítások gyűjteményét hajtja végre, amelyek megmondják a processzornak, hogy mit tegyen. Az utasítások alapján a mikroprocesszor három fő dolgot hajt végre:

• Az ALU (aritmetikai logikai egység) segítségével a mikroprocesszor matematikai műveleteket tud végrehajtani. Például összeadás, kivonás, szorzás és osztás. Modern mikroprocesszorok rendkívül összetett műveletek elvégzésére képes
• A mikroprocesszor képes adatokat mozgatni egyik memóriahelyről a másikra
• A mikroprocesszor képes döntéseket hozni, és e döntések alapján új utasításkészletre léphet

Hogy őszintén szóljak, a mikroprocesszor bonyolult dolgokat végez, de fentebb leírtam három fő tevékenységet. A következő ábra egy nagyon egyszerű mikroprocesszort mutat be, amely képes erre a három dologra. Ez a mikroprocesszor a következőket tartalmazza:

• Címbusz (8, 16 vagy 32 bit), amely memóriaeléréseket küld
• Adatbusz (8, 16 vagy 32 bit), amely adatokat küld a memóriába vagy fogad adatokat a memóriából
• Az RD (olvasás) és WR (írás) közli a memóriával, hogy be akarják-e állítani vagy le akarják kérni a címzett helyet
• Órasor, amely lehetővé teszi a sorozat megtekintését óra impulzusok processzor
• Reset sor, amely nullára állítja a programszámlálót és újraindítja a végrehajtást

Mikroprocesszoros memória

A RAM a csak olvasható memória rövidítése. A csak olvasható memóriachip állandó előre beállított célbájtokkal van programozva. A buszcím megmondja a RAM chipnek, hogy mely bájtokat érje el és illessze az adatbuszon. Amikor az olvasási sor állapota megváltozik, a csak olvasható memóriachip megjeleníti a kiválasztott bájtot az adatbusznak.

A RAM a RAM rövidítése, lol. A RAM bájtnyi információt tartalmaz, és a mikroprocesszor képes ezekre a bájtokra olvasni vagy írni, attól függően, hogy a vonal olvasást vagy írást jelez. A mai chipekben az egyik probléma, hogy mindent elfelejtenek, amint elfogy az energia. Ezért a számítógépnek RAM-mal kell rendelkeznie.

RAM chip vagy csak olvasható memória (ROM) chip

Mellesleg, szinte minden számítógép tartalmaz némi RAM-ot. A személyi számítógépen az állandó tárolóeszközt BIOS-nak (Basic Input/Output System) hívják. Amikor a mikroprocesszor elindul, elkezdi végrehajtani a BIOS-ban talált utasításokat. BIOS utasítások, egyébként szintén ellátják szerepüket: ellenőrzik a hardvert, majd minden információ a merevlemezre kerül, hogy létrehozzák a boot szektort. A rendszerindító szektor egy kis program, és a BIOS tárolja a memóriában, miután kiolvassa a lemezről. A mikroprocesszor ezután elkezdi végrehajtani a RAM-ból származó rendszerindító szektor utasításokat. A rendszerindító szektor program megmutatja a mikroprocesszornak, hogy mit kell még vele vinni. merevlemez a RAM-ba, majd mindezt és így tovább. A mikroprocesszor így tölti be és futtatja a teljes operációs rendszert.

Mikroprocesszor utasítások

Íme egy összeállítási nyelvi utasításkészlet:

• LOADA mem- betöltés a regiszterbe memóriacímmel
• LOADB mem- memóriacímről betölteni a B regiszterbe
• CONB mem- állandó értéket tölt be a B regiszterbe
• SAVEB mem- B regiszter mentése memóriacímre
• SAVEC mem- C regiszter mentése memóriacímre
• HOZZÁAD- Adja hozzá A-t és B-t, és tárolja az eredményt C-ben
• ALATTI- vonjuk ki A-t és B-t, és tároljuk az eredményt C-ben
• MUL- szorozza meg A-t és B-t, és tárolja az eredményt C-ben
• DIV- ossza fel A-t és B-t, és tárolja az eredményt C-ben
• COM- Hasonlítsa össze A-t és B-t, és mentse el az eredményt a tesztben
• JUMP cím- menjen a címre
• JEQ cím- megy, ha egyenlő megoldani
• JNEQ cím- menj, ha nem egyenlő megoldani
• JG cím- menj, ha több, megoldani
• JGE cím- megy, ha nagyobb vagy egyenlő, hogy megoldja
• JL cím- menj, ha kevesebb megoldani
• JLE cím- megy, ha kisebb vagy egyenlő megoldani
• STOP- állítsa le a végrehajtást

// Tegyük fel, hogy a a 128-as címen van // Tegyük fel, hogy F a 1290 címen van CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // ha a > 5, az ugrás 175-re CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 12816 loop back to 4 /7 ST loop vissza if /1/1

Csak olvasható memória (ROM)
Tehát most a kérdés a következő: "Hogyan integrálódnak ezek az utasítások a csak olvasható memóriába?" Természetesen elmagyarázom: ezeket az assembly nyelvű utasításokat bináris számként kell ábrázolni. Az egyszerűség kedvéért tegyük fel, hogy minden assembly nyelvi utasítás egyedi számot rendel magának. Például így nézne ki:

• LOADA - 1
• LOADB - 2
• CONB - 3
• SAVEB - 4
• SAVEC mem - 5
• HOZZÁAD - 6
• ALATTI - 7
• MUL - 8
• DIV - 9
• COM - 10
• JUMP cím - 11
• JEQ cím - 12
• JNEQ cím - 13
• JG cím - 14
• JGE cím - 15
• JL cím - 16
• JLE cím - 17
• STOP - 18

// Tegyük fel, hogy a a 128-as címen van // Tegyük fel, hogy F a 129Addr opcode/value0 3 címen // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 /218931 ADA1 12898 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 1292821 12928121 4 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Látható, hogy 7 sor C kódból 18 sor lett, és az összes 32 bájt a csak olvasható memóriában.

Dekódolás
A dekódolási utasításnak minden egyes műveleti kódot jelkészletté kell alakítania, amely a mikroprocesszoron belüli különböző összetevőket vezérli. Vegyük például az ADD utasítást, és nézzük meg, mit kell tennie. Így:

• 1. Az első ciklusban magát az utasítást kell betölteni, így a dekódernek: aktiválnia kell a puffert a programszámláló számára három állapotban, aktiválnia kell az olvasási sort (RD), aktiválnia kell az adatokat a puffer három állapotában. a parancsregiszter
• 2. A második óraciklusban az ADD utasítás dekódolásra kerül. Itt nagyon kevés a teendő: állítsa be az aritmetikai logikai egység (ALU) műveletét a C regiszterre
• 3. A harmadik óraciklus során a programszámláló növekszik (elvileg ez átfedhet a második óraciklusban)

Gyerünk a végére

A tranzisztorok száma óriási hatással van a processzor teljesítményére. Mint fentebb látható, egy tipikus Intel 8088 mikroprocesszor 15 ciklust tud végrehajtani. Minél több tranzisztor, annál nagyobb a teljesítmény - ez egyszerű. A tranzisztorok nagy száma olyan technológiákat is lehetővé tesz, mint például a csővezeték.

A csővezeték architektúra parancsok végrehajtásából áll. Egy utasítás végrehajtása öt ciklust is igénybe vehet, de nem lehet egyszerre öt utasítás a végrehajtás különböző szakaszaiban. Tehát úgy tűnik, hogy egy utasítás fejez be minden óraciklust.

Mindezek a trendek lehetővé teszik a tranzisztorok számának növekedését, ami a ma elérhető több millió dolláros tranzisztorok nehézsúlyait eredményezi. Az ilyen processzorok másodpercenként körülbelül egymilliárd műveletet tudnak végrehajtani – képzeljük csak el. Egyébként most már sok gyártó érdeklődött a 64 bites kiadás iránt mobil processzorokés nyilván jön egy újabb hullám, csak ezúttal a divat királya a 64 bites architektúra. Talán hamarosan rátérek erre a témára, és elmondom, hogyan működik valójában. Valószínűleg mára ennyi. Remélem érdekesnek találtad és sok új dolgot tanultál.

), az első MDA és CGA grafikus adapterektől a legújabb AMD és NVIDIA architektúrákig. Most azon a soron, hogy nyomon kövessük a központi processzorok fejlődését – ez minden számítógép ugyanolyan fontos eleme. Az anyag ezen részében az 1970-es évekről lesz szó, így az első 4 és 8 bites megoldásokról.

Az első központi feldolgozó egységek százlábúak voltak

1940-1960-as évek

Mielőtt belemerülnénk a központi feldolgozó egységek fejlődéstörténetébe, szükséges néhány szót ejteni a számítógépek fejlődéséről általában. Az első CPU-k a 20. század 40-es éveiben jelentek meg. Ezután elektromechanikus relék és vákuumcsövek segítségével dolgoztak, a bennük használt ferrit magok pedig tárolóeszközként működtek. Az ilyen chipeken alapuló számítógép működtetéséhez hatalmas számú processzorra volt szükség. Egy ilyen számítógép hatalmas ház volt, akkora, mint egy meglehetősen nagy szoba. Ugyanakkor nagy mennyiségű energiát szabadított fel, és teljesítménye sok kívánnivalót hagyott maga után.

Elektromechanikus reléket használó számítógép

Azonban már az 1950-es években a tranzisztorokat elkezdték használni a processzorok tervezésében. Használatuknak köszönhetően a mérnökök többet tudtak elérni nagy sebesség chipek működését, és csökkenti azok energiafogyasztását, de növeli a megbízhatóságot.

Az 1960-as években kifejlesztették az integrált áramkörök gyártási technológiáját, amely lehetővé tette a tranzisztoros mikrochipek létrehozását. Maga a processzor több ilyen áramkörből állt. Idővel a technológia lehetővé tette, hogy mindent elhelyezzenek több tranzisztorok egy chipen, és ezért csökkent a CPU-ban használt integrált áramkörök száma.

A processzor architektúrája azonban még mindig nagyon-nagyon messze volt attól, amit ma látunk. Az IBM System/360 1964-es megjelenése azonban az akkori számítógépek és CPU-k tervezését egy kicsit közelebb hozta a modernhez – elsősorban a szoftverrel való munka szempontjából. A tény az, hogy a számítógép megjelenése előtt minden rendszer és processzor csak a kifejezetten számukra írt programkóddal működött. Számítógépeiben az IBM volt az első, aki másfajta filozófiát alkalmazott: a különböző filozófiák egész sorát CPU teljesítmény ugyanazt az utasításkészletet támogatta, amely lehetővé tette olyan szoftverek írását, amelyek a System/360 bármilyen módosítása mellett futnak.

IBM System/360 számítógép

Visszatérve a System/360 kompatibilitás témájához, hangsúlyozni kell, hogy az IBM nagy figyelmet fordított erre a szempontra. Például, modern számítógépek A zSeries vonalak továbbra is támogatják a működést szoftver, System/360 platformra írva.

Ne feledkezzünk meg a DEC-ről (Digital Equipment Corporation), nevezetesen a PDP (Programmed Data Processor) számítógépeiből. A céget 1957-ben alapították, 1960-ban pedig kiadta első miniszámítógépét, a PDP-1-et. Az eszköz 18 bites rendszer volt, mérete kisebb volt, mint az akkori nagyszámítógépek, „csak” a szoba egy sarkát foglalta el. CRT-monitort integráltak a számítógépbe. Érdekes módon az első a világon számítógépes játékŰrháborúnak hívják! kifejezetten a PDP-1 platformra íródott. Egy számítógép ára 1960-ban 120 000 dollár volt, ami lényegesen alacsonyabb volt, mint a többi nagyszámítógép ára. A PDP-1 azonban nem volt különösebben népszerű.

Számítógép PDP-1

A DEC első kereskedelmileg sikeres eszköze az 1965-ben kiadott PDP-8 számítógép volt. A PDP-1-től eltérően új rendszer 12 bites volt. A PDP-8 ára 16 ezer amerikai dollár volt - ez volt akkoriban a legolcsóbb miniszámítógép. Az ilyen alacsony árnak köszönhetően az eszköz elérhetővé vált az ipari vállalkozások és a tudományos laboratóriumok számára. Ennek eredményeként ezekből a számítógépekből mintegy 50 ezer darab kelt el. A PDP-8 processzor jellegzetes építészeti jellemzője az egyszerűsége volt. Tehát csak négy 12 bites regiszter volt, amelyeket feladatokhoz használtak különféle típusok. Ugyanakkor a PDP-8 csak 519 logikai kaput tartalmazott.

Számítógép PDP-8. Fénykép a „Kondor három napja” című filmből

A PDP processzorok architektúrája közvetlenül befolyásolta a 4 és 8 bites processzorok tervezését, amelyekről az alábbiakban lesz szó.

Intel 4004

Az 1971-es év az első mikroprocesszorok megjelenésével vonult be a történelembe. Igen, igen, olyan megoldások, amelyeket ma a személyi számítógépekben, laptopokban és egyéb eszközökben használnak. Az akkor újonnan alapított Intel cég pedig az elsők között mutatkozott be a 4004-es modell – a világ első kereskedelmi forgalomban kapható egychipes processzora – piacra dobásával.

Mielőtt közvetlenül a 4004-es processzorra térnénk, érdemes néhány szót ejteni magáról az Intelről. 1968-ban hozták létre Robert Noyce és Gordon Moore mérnökök, akik addig a Fairchild Semiconductor és Andrew Grove javára dolgoztak. Egyébként Gordon Moore volt az, aki kiadta a jól ismert „Moore-törvényt”, amely szerint a tranzisztorok száma egy processzorban évente megduplázódik.

Az Intel már 1969-ben, alig egy évvel alapítása után megrendelést kapott a japán Nippon Calculating Machine (Busicon Corp.) cégtől, hogy gyártson le 12 chipet nagy teljesítményű asztali számológépekhez. A chipek kezdeti kialakítását maga a Nippon javasolta. Ez az architektúra azonban nem tetszett az Intel mérnökeinek, és az amerikai cég egyik alkalmazottja, Ted Hoff azt javasolta, hogy négyre csökkentsék a chipek számát egy univerzális központi processzor használatával, amely az aritmetikai és logikai függvényekért felelne. A chip architektúra a központi processzoron kívül a felhasználói adatok tárolására szolgáló RAM-ot, valamint a szoftverek tárolására szolgáló ROM-ot tartalmazott. A chip végleges szerkezetének jóváhagyása után folytatódott a munka a mikroprocesszor tervezésén.

1970 áprilisában Federico Fagin olasz fizikus, aki korábban szintén a Fairchildnél dolgozott, csatlakozott az Intel mérnöki csapatához. Nagy tapasztalattal rendelkezik a számítógépes logikai tervezés és a MOS (fém-oxid-félvezető) szilíciumkapu technológiák terén. Federico közreműködésének köszönhető, hogy az Intel mérnökeinek sikerült az összes chipet egyetlen chipbe egyesíteni. Így jelent meg a világ első mikroprocesszora 4004.

Intel 4004 processzor

A műszakival kapcsolatban Intel specifikációk 4004, akkor a mai mércével mérve persze több mint szerény volt. A chip 10 mikronos folyamattechnológiával készült, 2300 tranzisztort tartalmazott, és 740 kHz-es frekvencián működött, ami azt jelentette, hogy másodpercenként 92 600 műveletet tudott végrehajtani. Forma tényezőként DIP16 csomagolást használtak. Az Intel 4004 méretei 3x4 mm-esek, az oldalán sorakoztak az érintkezők. Kezdetben a chip minden joga a Busicom tulajdonát képezte, amely a mikroprocesszort kizárólag saját gyártású számológépekben kívánta használni. Végül azonban megengedték az Intelnek, hogy eladja chipjeit. 1971-ben bárki vásárolhatott egy 4004-es processzort körülbelül 200 dollárért. Az Intel egyébként valamivel később megvásárolta a processzor összes jogát a Busicomtól, előre jelezve fontos szerepet chip az integrált áramkörök későbbi miniatürizálásában.

A processzor elérhetősége ellenére hatóköre a Busicom 141-PF számológépre korlátozódott. Is hosszú ideig A pletykák szerint az Intel 4004-et használták a Pioneer 10 pilóta nélküli űrszonda fedélzeti számítógépének tervezésében, amely az első bolygóközi szonda, amely a Jupiter közelében repült. Ezeket a pletykákat egyenesen cáfolja az a tény, hogy fedélzeti számítógépek Az "úttörők" 18 vagy 16 bitesek voltak, míg az Intel 4004 4 bites processzor volt. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a NASA mérnökei fontolóra vették annak lehetőségét, hogy eszközeikben is felhasználják, de úgy ítélték meg, hogy a chip nem kellően tesztelt ilyen célokra.

Intel 4040 processzor

Három évvel az Intel 4004 processzor megjelenése után megjelent az utódja, a 4 bites Intel 4040. A chipet ugyanazzal a 10 μm-es technológiai technológiával gyártották, és ugyanazon a 740 kHz-es órajelen működtek. A processzor azonban kissé bonyolultabbá vált, és gazdagabb funkciókat kapott. Így a 4040 3000 tranzisztort tartalmazott (700-zal többet, mint a 4004). A processzor alaktényezője változatlan maradt, de a 16 tűs helyett 24 tűs DIP-et használtak. A 4040 fejlesztései közül érdemes megemlíteni a 14 új parancs támogatását, a veremmélység 7 szintre növelését és a megszakítások támogatását. A "Sorokovaya"-t főként teszteszközökben és berendezések vezérlésében használták.

Intel 8008

A 4 bites processzorok mellé a 70-es évek elején az Intel egy 8 bites modellt is hozzáadott, a 8008-at. A chip lényegében a 4004-es processzor 8 bites változata volt, alacsonyabb órajellel. Ez nem meglepő, hiszen a 8008-as modell fejlesztése a 4004-es fejlesztésével párhuzamosan zajlott. Így 1969-ben a Computer Terminal Corporation (a későbbi Datapoint) megbízta az Intelt, hogy készítsen processzort a Datapoint terminálokhoz, biztosítva számukra építészeti diagram. A 4004-hez hasonlóan Ted Hoff azt javasolta, hogy az összes chipet egyetlen chipbe integrálják, és a CTC egyetértett ezzel a javaslattal. A fejlesztés zökkenőmentesen haladt a befejezés felé, de 1970-ben a CTC felhagyott a chippel és a további együttműködéssel az Intellel. Az okok triviálisak voltak: az Intel mérnökei nem fektettek be a fejlesztési határidőkbe, a biztosított „kő” funkcionalitása pedig nem felelt meg a CTC kérésének. A két cég közötti szerződést felbontották, az Intel minden fejlesztés jogát megtartotta. A japán Seiko cég érdeklődött az új chip iránt, amelynek mérnökei szerettek volna használni új processzor a számológépeiben.

Intel 8008 processzor

Így vagy úgy, a CTC-vel való együttműködés megszűnése után az Intel átnevezte a fejlesztés alatt álló chipet 8008-ra. 1972 áprilisában ez a processzor 120 dolláros áron vált megrendelhetővé. Miután az Intel CTC-támogatás nélkül maradt, a cég óvatosan nyilatkozott az új chip kereskedelmi kilátásairól, de a kétségek hiábavalóak voltak – a processzor jól fogyott.

A 8008 műszaki jellemzői nagymértékben hasonlítottak a 4004-hez. A processzort 18 tűs DIP formátumban gyártották a 10 μm-es technológiai szabványok szerint, és 3500 tranzisztort tartalmazott. A belső verem 8 szintet támogatott, a támogatott külső memória mennyisége pedig legfeljebb 16 KB volt. A 8008 órajele 500 kHz-re lett beállítva (240 kHz-cel alacsonyabb, mint a 4004-nél). Emiatt a 8 bites Intel processzor sebessége gyakran gyengébb volt, mint a 4 bites.

A 8008 alapján több számítógépes rendszer készült. Ezek közül az első egy nem túl ismert projekt, a The Sac State 8008 volt. Ezt a rendszert a Sacramento Egyetem falain belül fejlesztették ki Bill Pentz mérnök vezetésével. Annak ellenére, hogy sokáig az Altair 8800 rendszert tekintették az első mikroszámítógépnek, a Sac State 8008 az. A projekt 1972-ben fejeződött be, és egy teljesen működőképes számítógép volt a betegek egészségügyi feljegyzéseinek feldolgozására és tárolására. A számítógép magában foglalt egy 8008-as processzort, merevlemez, 8 KB RAM, színes kijelző, interfész nagyszámítógépekhez való csatlakozáshoz, valamint saját operációs rendszer. Egy ilyen rendszer költsége rendkívül magas volt, így a The Sac State 8008 soha nem tudott megfelelő forgalmazásra szert tenni, jóllehet hosszú ideig nem volt versenytársa teljesítmény tekintetében.

Így nézett ki a The Sac State 8008

A Sac State 8008 azonban nem az egyetlen számítógép, amely a 8008-as processzorra épül. Más rendszerek is készültek, mint például az amerikai SCELBI-8H, a francia Micral N és a kanadai MCM/70.

Intel 8080

A 4004-es processzorhoz hasonlóan egy idő után a 8008 is kapott frissítést a 8080-as chip formájában, azonban a 8 bites megoldásnál sokkal jelentősebbek voltak a processzorarchitektúrán végrehajtott változtatások.

Az Intel 8080-at 1974 áprilisában mutatták be. Mindenekelőtt meg kell jegyezni, hogy a processzor gyártása átkerült egy új, 6 mikronos folyamattechnológiára. Ráadásul a gyártás során N-MOS (n-csatornás tranzisztor) technológiát alkalmaztak - ellentétben a 8008-cal, amelyet P-MOS logikával gyártottak. Egy új technikai eljárás alkalmazása 6000 tranzisztor elhelyezését tette lehetővé egy chipen. A használt forma 40 tűs DIP volt.

A 8080-as modell gazdagabb utasításkészletet kapott, amely 16 adatátviteli parancsot, 31 adatfeldolgozási parancsot, 28 közvetlen címzési parancsot és 5 vezérlőparancsot tartalmazott. A processzor órajel frekvenciája 2 MHz volt - 4-szer nagyobb, mint elődje. A 8080-nak 16 bites címbusza is volt, amely 64 KB memória címzését tette lehetővé. Ezek az újítások biztosították az új chip nagy teljesítményét, amely körülbelül 10-szerese volt a 8008-nak.

Intel 8080 processzor

A 8080-as processzor az első verziójában súlyos hibát tartalmazott, amely lefagyáshoz vezethet. A hibát a 8080A nevű chip frissített változata javította ki, és csak hat hónappal később adták ki.

Köszönhetően nagy teljesítményű A 8080-as processzor nagyon népszerűvé vált. Még vezérlőrendszerekben is használták utcai világításés a közlekedési lámpák. Főleg azonban ben használták számítógépes rendszerek, amelyek közül a leghíresebb az 1975-ben bemutatott MITS Altair-8800 fejlesztése volt.

Az Altair-8800 az alapján működött operációs rendszer Az Altair BASIC és az S-100 interfészt használták buszként, amely néhány évvel később az összes személyi számítógép szabványává vált. A számítógép műszaki jellemzői több mint szerények voltak. Csak 256 bájt RAM volt benne, és nem volt benne sem billentyűzet, sem monitor. A felhasználó úgy kezelte a számítógépet, hogy programokat és adatokat írt be bináris formában, kattintással egy sor kis billentyűre, amelyek két pozíciót foglalhatnak el: fel és le. Az eredményt bináris formában is leolvasták - kialudt és világító izzók segítségével. Az Altair-8800 azonban olyan népszerűvé vált, hogy egy olyan kis cég, mint a MITS, egyszerűen nem tudott lépést tartani a számítógépek iránti kereslettel. A számítógép népszerűségéhez közvetlenül hozzájárult alacsony költsége - 621 dollár. Ugyanakkor 439 USD-ért lehetett számítógépet vásárolni szétszerelt formában.

Altair-8800 számítógép

Visszatérve a 8080 témájához, meg kell jegyezni, hogy sok klónja volt a piacon. Az akkori marketinghelyzet teljesen más volt, mint amit ma látunk, és az Intel számára nyereséges volt harmadik felek számára engedélyezni a 8080-as másolatok gyártását. Sokan foglalkoztak klónok gyártásával. nagy cégek mint a National Semiconductor, a NEC, a Siemens és az AMD. Igen, a 70-es években az AMD-nek még nem volt saját processzora - a cég kizárólag más kristályok „remake”-einek gyártásával foglalkozott saját létesítményeiben.

Érdekesség, hogy a 8080-as processzornak is volt egy hazai példánya, amelyet a Kijevi Mikroeszközök Kutatóintézet fejlesztett ki, és a neve KR580VM80A. Ennek a processzornak több verziója is megjelent, többek között katonai létesítményekben való használatra.

"Független" KR580VM80A

1976-ban megjelent a 8080-as chip frissített változata, amely 8085-ös indexet kapott. Az új kristályt 3 mikronos gyártástechnológiával gyártották, ami lehetővé tette 6500 tranzisztor elhelyezését a chipen. A processzor maximális órajele 6 MHz volt. A támogatott utasítások készlete 79 utasítást tartalmazott, köztük két új, a megszakítások vezérlésére szolgáló utasítást.

Zilog Z80

A 8080 megjelenése utáni fő esemény Federico Faggin elbocsátása volt. Az olasz nem értett egyet a cég belső politikájával, és a távozás mellett döntött. Ralf Ungermann korábbi Intel-menedzserrel és Masatoshi Shima japán mérnökkel együtt megalapította a Zilog céget. Közvetlenül ezt követően megkezdődött egy új processzor fejlesztése, amely felépítésében hasonló a 8080-hoz. Így 1976 júliusában megjelent a 8080-zal binárisan kompatibilis Zilog Z80 processzor.

Federico Fagin (balra)

Az Intel 8080-hoz képest a Zilog Z80 számos fejlesztést kapott, például kibővített utasításkészletet, új regisztereket és azokhoz tartozó utasításokat, új megszakítási módokat, két különálló regiszterblokkot, valamint beépített dinamikus memória-regeneráló áramkört. Ráadásul a Z80 ára jóval alacsonyabb volt, mint a 8080-é.

Amivel kapcsolatban műszaki jellemzők, majd a processzort 3 μm-es technológiai szabványok szerint gyártották N-MOS és CMOS technológiák segítségével. A Z80 8500 tranzisztort tartalmazott, területe 22,54 mm 2 volt. A Z80 órajele 2,5 és 8 MHz között változott. Az adatbusz szélessége 8 bit volt. A processzor 16 bites címbusszal rendelkezett, a címezhető memória mennyisége pedig 64 KB volt. A Z80 többféle kivitelben készült: DIP40 vagy 44 tűs PLCC és PQFP.

Zilog Z80 processzor

A Z80 nagyon gyorsan felülmúlta az összes konkurens megoldást népszerűségében, beleértve a 8080-at is. A processzort olyan cégek számítógépeiben használták, mint a Sharp, NEC és mások. A Z80 a Sega és a Nintendo konzolokba is bekerült. Ezenkívül a processzort nyerőgépekben, modemekben, nyomtatókban, ipari robotokban és sok más eszközben használták.

ZX Spectrum

Külön említést érdemel a ZX Spectrum nevű készülék, annak ellenére, hogy mai történetünk nem a múlt század 80-as éveinek döntéseit érinti. A számítógépet a Sinclair Research brit cég fejlesztette ki, és 1982-ben adták ki. A ZX Spectrum messze nem volt az SR első fejlesztése. Az 1970-es évek elején a cég vezetője és főmérnöke, Clive Sinclair rádióalkatrészek postai értékesítésével foglalkozott. A 70-es évek közepe felé Clive megalkotott egy zsebszámológépet, amely a cég első sikeres találmánya lett. Vegye figyelembe, hogy a cég nem vett részt közvetlenül a számológép fejlesztésében. Sikerült megtalálniuk a dizájn, a funkcionalitás és a költségek sikeres kombinációját, aminek köszönhetően a készülék jól fogyott. A következő Sinclair készülék szintén egy számológép volt, de gazdagabb funkciókészlettel. A készüléket „haladóbb” közönségnek szánták, de nem ért el nagy sikert.

Clive Sinclair - a ZX Spectrum "atyja".

A számológépek után Sinclair úgy döntött, hogy a fejlesztésre összpontosít teljes értékű számítógépek, 1980 és 1981 között pedig megjelent az otthoni számítógépek ZX sorozata: a ZX80 és a ZX81. De a legnépszerűbb megoldás az 1982-ben kiadott ZX Spectrum rendszer volt. Kezdetben ZX83 néven kellett volna piacra lépnie, de az utolsó pillanatban elhatározták, hogy átnevezik a készüléket, hogy hangsúlyozzák a számítógép színes képek támogatását.

A ZX Spectrum elsősorban egyszerűsége és alacsony költsége miatt vált népszerűvé. A számítógép úgy nézett ki, mint egy játékkonzol. Külső interfészeken keresztül TV-t csatlakoztattak hozzá, amit monitorként használtak, ill kazettás magnó, amely tárolóeszköz funkcióját látja el. A Spectrum testén többfunkciós billentyűzet volt, 40 gumigombbal. Minden gombnak legfeljebb hét jelentése volt, ha különböző üzemmódokban működnek.

ZX Spectrum számítógép

A ZX Spectrum belső architektúrája is meglehetősen egyszerű volt. Az ULA (Uncommitted Logic Array) technológia használatának köszönhetően a számítógép áramkörének fő része egyetlen chipre került. A központi processzor egy Zilog Z80 volt, 3,5 MHz-es órajellel. A RAM mennyisége 16 vagy 48 KB volt. Igaz, néhány külső gyártó 32 KB-os memóriamodulokat gyártott, amelyeket az egyik Spectrum bővítőportba helyeztek. A ROM kapacitása 16 KB volt, a memóriába a BASIC nyelv Sinclair BASIC nevű dialektusa került. A ZX Spectrum csak egybites hangkimenetet támogat a beépített hangszórón keresztül. Csak a számítógép működött grafikus mód(8 szín és 2 fényerőszint). Következésképpen nem volt szöveges mód támogatása. Maximális felbontás ugyanakkor 256x192 pixel volt.

Nehéz elképzelni az emberi életet modern elektronika nélkül. Persze sok helyen van modern technológiák Eddig nem is hallottunk róla, nemhogy használtuk. Ennek ellenére a világ lakosságának túlnyomó többsége így vagy úgy kapcsolódik az elektronikához, amely életünk és munkánk szerves részévé vált.

Az ember ősidők óta különféle eszközöket használt egyes termelési folyamatok hatékonyabbá tételére vagy saját létének kényelmesebbé tételére. Az igazi áttörés a 20. század 40-es éveinek végén történt, amikor feltalálták a tranzisztorokat. Az elsők a mai napig használatos bipoláris tranzisztorok voltak. Ezeket a MOSFET (metal oxide semiconductor) tranzisztorok követték.

Az első ilyen típusú tranzisztorok drágábbak és kevésbé megbízhatóak voltak, mint bipoláris „rokonai”. De 1964-től kezdődően integrált áramköröket kezdtek használni az elektronikában, amelyek alapját a MOS tranzisztorok képezték. Ez később csökkentette a termelési költségeket elektronikus eszközökés jelentősen csökkenti a kütyük és rendszerek méretét, miközben csökkenti az energiafogyasztást. Idővel a mikroáramkörök bonyolultabbá és kifinomultabbá váltak, felváltva a nagy tranzisztorblokkokat, ami megnyitotta a lehetőséget az elektronikus eszközök méretének csökkentésére.

A 60-as évek végére elkezdtek terjedni a meglehetősen sok logikai kapuval rendelkező mikroáramkörök (akkoriban nagyok): 100 vagy több. Ez lehetővé tette új elemek felhasználását számítógépek létrehozásához. Az elektronikus számítógépek fejlesztői viszonylag hamar felismerték, hogy a tranzisztorok sűrűségének növelése egy chipen végül lehetővé teszi egy számítógépes processzor létrehozását egyetlen chip formájában. Kezdetben a MOS tranzisztorokkal ellátott integrált áramköröket terminálok és számológépek létrehozására használták a fedélzeti rendszerek fejlesztői az utas- és katonai szállításhoz.

Kulcsfontosságú pont

A Marchian Edward Hoff a megrendelés teljesítésekor a japán cég új készülékének chipek számának csökkentését javasolta központi processzor használatának bevezetésével. Ő volt az, akinek a mérnök elképzelése szerint az adatok feldolgozásának, valamint az aritmetikai és logikai funkciók végrehajtásának központjává kellett volna válnia. A processzornak egyszerre több mikroáramkört kellett volna cserélnie. Mindkét cég vezetése helyeselte ezt az ötletet. 1969 őszén Hoff Stanley Mazor segítségével új mikroáramkör-architektúrát javasolt, amelynek számát mindössze 4-re csökkentették. A javasolt elemek egy része 4 bites volt. CPU, ROM és RAM.

Magát a processzort Federico Fagin, egy olasz fizikus fejlesztette ki, aki az Intel MCS-4 családjának főtervezője lett. Ő volt az, aki a MOS technológiával kapcsolatos tudásának köszönhetően képes volt Hoff ötletét megvalósítva processzort létrehozni. Egyébként a világ első kereskedelmi forgalomba kerülő, szilíciumkapu technológiát alkalmazó mikroáramkörét is ő fejlesztette ki. Fairchild 3708-nak hívták.

Fagin az Intel alkalmazottjaként új módszert tudott létrehozni tetszőleges logikai rendszerek tervezésére. Munkáját Masatoshi Shima segítette, aki akkoriban a Busicomnál mérnökként dolgozott. Fajin és Sima ezt követően kifejlesztette a Zilog Z80 mikroprocesszort, amely egyébként még mindig gyártás alatt áll.

Intel 4004 processzor architektúra

De a fő dolog 1971. november 15-én történt. Ez az Intel első mikroprocesszorának, a 4004-es chipnek a dátuma. Az ára akkoriban 200 dollár volt. A nagyszámítógépes processzorok szinte minden funkciója egyetlen chipen volt megvalósítva. 1971 novemberében jelentették be az Electronic News magazinban.

Processzor specifikációi:

• Megjelenés időpontja: 1971. november 15
• Tranzisztorok száma: 2300
• Kristályfelület: 12mm²
• Feldolgozási technológia: 10 mikron (P-csatornás szilíciumpite MOS technológia)
• Órajel frekvencia: 740 kHz (konkrétan 500 és 740,740... kHz között, mivel az órajel 2...1,35 µs (vagy 92,6 kHz?)
• Regiszter szélessége: 4 bit
• Regiszterek száma: 16 (16 négybites használható 8 nyolcbitesként)
• Portok száma: 16 négybites bemenet és 16 négybites kimenet
• Adatbusz szélessége: 4 bit
• Címbusz szélessége: 12 bit
• Harvard építészet
• Stack: belső 3 szintes
• Parancsmemória (ROM/ROM): 4 kilobájt (32768 bit)
• Címezhető memóriakapacitás (RAM/RAM): 640 bájt (5120 bit)
• Utasítások száma: 46 (ebből 41 8 bites és 5 16 bites)
• Utasítási ciklus: 10,8 mikroszekundum
• Tápfeszültség: -15 V (pMOS)
• Üzemi hőmérséklet: 0 és +70 C között
• Tárolási és üzemi feltételek: -40-től +85C-ig
• Csatlakozó: DIP16 (a chipet közvetlenül a nyomtatott áramköri lapra forrasztották, vagy egy speciális nyílásba helyezték be)
• Ház: 16 tűs DIP (1 típusú műanyag vagy 3 típusú kerámia, például C4004 (fehér kerámia szürke csíkokkal), C4004 (fehér kerámia), D4004 (fekete-szürke kerámia), P4004 (fekete műanyag)
• Szállítás típusa: külön és MCS-4 készletben (ROM, RAM, I/O, CPU)

A 4004-es processzor nem lett túl népszerű. A 8080-as chipet, amelyet a 4004 „dédunokájának” nevezhetünk, mindenhol elkezdték használni.

Számológépek és számítógépek

1971 júniusában a Texas Instruments médiakampányt indított a processzora előnyeinek népszerűsítésére. Abban az időben a TMX 1795-alapú Datapoint 2200-at a következőképpen írták le: erős számítógép, felülmúlja az eredeti verziót”, ami azt jelentette, hogy a TMX 1795-re épülő Datapoint 2200 képességei jelentősen felülmúlták a bipoláris tranzisztorokra épülő Datapoint 2200 képességeit. De az STS, miután ellenőrizte az új chip működését, elutasította, és továbbra is bipoláris chipeket használt. Az Intel még mindig a saját processzorán dolgozott.

Nem sokkal később a TI meggyőződött arról, hogy a TMX 1795-re (később a TMC 1795-re) nincs kereslet, befejezte a médiakampányt, és leállította a rendszer gyártását. De ez a chip az első 8 bites processzorként vonult be a történelembe.

1971-ben az STS elvesztette érdeklődését rendszerei egyetlen processzora iránt, és az új chipre vonatkozó összes jogot az Intelre ruházta. A cég nem adta fel ezt a lehetőséget, és folytatta a 8008-as chip fejlesztését, sikeresen felajánlva számos más cégnek. 1972 áprilisában több százezer ilyen processzort sikerült leszállítania. Két évvel később a 8008-as processzort az új 8080-asra cserélték, ezután jött a 8086, és megkezdődött az x86-os architektúra rendszerek korszaka. Most, amikor egy nagy teljesítményű számítógépen vagy laptopon dolgozik, érdemes megjegyezni, hogy egy ilyen rendszer architektúráját sok évvel ezelőtt fejlesztették ki a Datapoint 2200 programozható terminálhoz.

Az Intel ezután fejlettebb technológiát alkalmazott, ami a processzorok előnyét biztosította. Gyorsak és energiafogyasztás szempontjából viszonylag gazdaságosak voltak. Ráadásul az Intel chipekben a tranzisztorsűrűség magasabb volt, mint a TI chipben, ami lehetővé tette a processzorok méretének csökkentését. Ráadásul ezen a területen a marketing is fontos szerepet játszott, az Intel is számos sikeres lépést tett, ami biztosította a cég fejlesztéseinek népszerűségét.

Bárhogy is legyen, az első processzorok fejlesztésének elsőbbsége korántsem olyan egyértelmű, mint azt általában hiszik. Számos úttörő volt itt, de csak egy fejlesztése vált népszerűvé később. Valójában mindannyian ennek a technológiának a modernizált „leszármazottaival” van dolgunk ma, a 21. században.

Címkék: Címkék hozzáadása