Most még a kevésbé fejlett mobiltelefonok sem nélkülözhetik a mikroprocesszort, mit mondhatunk a táblagépekről, a hordozható és az asztali személyi számítógépekről. Mi az a mikroprocesszor, és hogyan alakult a létrehozásának története? Ha beszélsz érthető nyelv, akkor a mikroprocesszor egy összetettebb és többfunkciós integrált áramkör.
A mikroáramkör (integrált áramkör) története kezdődik 1958 óta, amikor Jack Kilby, az amerikai Texas Instruments cég alkalmazottja feltalált egyfajta félvezető eszközt, amely több tranzisztort tartalmaz vezetőkkel egy csomagban. Az első mikroáramkör - a mikroprocesszor elődje - mindössze 6 tranzisztort tartalmazott, és egy vékony germániumlemez volt, aranyból készült sávokkal, mindezt üveghordozón helyezték el. Összehasonlításképpen, ma a számla egységekre, sőt több tízmillió félvezető elemre megy.
1970-re elég sok gyártó vett részt a fejlesztésben és az alkotásban integrált áramkörök eltérő kapacitás és eltérő funkcionális orientáció. De ez az év tekinthető az első mikroprocesszor születési dátumának. Ebben az évben az Intel megalkotott egy mindössze 1 Kbit kapacitású memóriachipet – ez a modern processzorok számára elhanyagolható, de akkoriban hihetetlenül nagy. Abban az időben ez óriási eredmény volt - egy memóriachip akár 128 bájtnyi információt is képes tárolni - sokkal nagyobb, mint a hasonló analógok. Ezenkívül nagyjából ugyanebben az időben a japán számológép-gyártó, a Busicom ugyanazokat az Intel 12 chipeket rendelte meg különböző funkcionális orientációval. Az Intel specialistáinak sikerült mind a 12 funkcionális területet egyetlen chipben megvalósítaniuk. Ezenkívül a létrehozott mikroáramkör többfunkciósnak bizonyult, mivel lehetővé tette funkcióinak programozott megváltoztatását a fizikai szerkezet megváltoztatása nélkül. A mikroáramkör a vezérlőkimeneteinek adott parancsoktól függően bizonyos funkciókat látott el.
Már egy évvel később 1971-ben Az Intel kiadja az első 4 bites, 4004 kódnevű mikroprocesszort, amely az első 6 tranzisztoros chiphez képest 2,3 ezer félvezető elemet tartalmazott és 60 ezer műveletet hajtott végre másodpercenként. Akkoriban ez óriási áttörést jelentett a mikroelektronika területén. A 4 bit azt jelentette, hogy a 4004 egyszerre 4 bites adatokat tudott feldolgozni. Még két év múlva 1973-ban a cég egy 8 bites 8008-as processzort gyárt, amely már 8 bites adatokkal dolgozott. Kezdet 1976 óta, a cég elkezdi fejleszteni a 8086 mikroprocesszor 16 bites verzióját.Ő volt az, aki elkezdte használni az első IBM személyi számítógépekben, és tulajdonképpen ő fektette le a számítógépek történetének egyik téglát.
A mikroprocesszorok típusai
A végrehajtható kód jellege és a vezérlőeszköz felépítése alapján többféle architektúra különböztethető meg:
Processzor összetett utasításkészlettel. Ezt az architektúrát nagyszámú összetett utasítás, és ennek eredményeként összetett vezérlőeszköz jellemzi. A CISC processzorok és a beágyazott alkalmazásokhoz való processzorok korai verzióit a vezérlőeszköz mikrokódja által meghatározott hosszú utasítás-végrehajtási idő (néhány ciklustól több százig) jellemzi. A nagy teljesítményű szuperskaláris processzorokat a mély programelemzés és a műveletek nem megfelelő végrehajtása jellemzi.
Processzor egyszerűsített utasításkészlettel. Ez az architektúra sokkal egyszerűbb vezérlőeszközzel rendelkezik. A legtöbb RISC processzor utasítása ugyanolyan kevés műveletet tartalmaz (1, néha 2-3), és maguk a parancsszavak is az esetek túlnyomó részében azonos szélességűek (PowerPC, ARM), bár vannak kivételek (Coldfire). A szuperskaláris processzorok az utasítások legegyszerűbb csoportosításával rendelkeznek a végrehajtási sorrend megváltoztatása nélkül.
Egy processzor kifejezett párhuzamossággal. Elsősorban abban különbözik a többitől, hogy a műveletek végrehajtásának sorrendjét, párhuzamosságát, a funkcionális egységek közötti megoszlását a program egyértelműen meghatározza. Az ilyen processzorok nagyszámú funkcionális egységgel rendelkezhetnek anélkül, hogy a vezérlőberendezést bonyolítanák és a hatékonyságot elveszítenék. Az ilyen processzorok jellemzően széles, több szótagból álló utasításszót használnak, amelyek meghatározzák az egyes funkcionális egységek viselkedését a ciklus során.
Processzor minimális utasításkészlettel. Ezt az architektúrát elsősorban rendkívül kis számú utasítás (több tucat) határozza meg, és ezek szinte mindegyike nulla-operandus. Ez a megközelítés lehetővé teszi a kód nagyon szoros csomagolását, 5-8 bitet lefoglalva egy utasításhoz. Az ilyen processzor köztes adatait általában a belső veremben tárolják, és a műveleteket a verem tetején lévő értékeken hajtják végre. Ez az architektúra szorosan kapcsolódik a Forth nyelv programozási ideológiájához, és általában ezen a nyelven írt programok végrehajtására használják.
Változó utasításkészlettel rendelkező processzor. Olyan architektúra, amely lehetővé teszi önmaga átprogramozását az utasításkészlet megváltoztatásával, a megoldandó feladathoz igazítva.
Szállítás által irányított processzor. Az architektúra eredetileg az EPIC-ből ágazott el, de alapvetően különbözik a többitől abban, hogy egy ilyen processzor utasításai funkcionális műveleteket kódolnak, az úgynevezett transzportok pedig a funkcionális egységek és a memória között tetszőleges sorrendben történő adatátvitelt jelentenek.
A programok tárolásának módja szerint két architektúra különböztethető meg:
Von Neumann építészet. Ez az architektúra egy buszt és egy I/O eszközt használ a programok és adatok eléréséhez.
Harvard építészet. Az ilyen architektúrájú processzorokban külön buszok és bemeneti-kimeneti eszközök vannak a programlekéréshez és az adatcseréhez. A beágyazott mikroprocesszorokban, mikrovezérlőkben és DSP-kben ez két független memóriaeszköz létezését is meghatározza a programok és adatok tárolására. A központi feldolgozó egységekben ez határozza meg az utasítások és adatok külön gyorsítótárának meglétét. A gyorsítótár mögött a buszok multiplexeléssel egyesíthetők eggyé.
Bevezetés
1 Mikroprocesszorok fejlesztése
2 db i80386 mikroprocesszor
3 db i80486 mikroprocesszor
4 Pentium processzor
5 Processzor teljesítménye
6 Társprocesszorok
Bibliográfia
Bevezetés
Minden számítógép legfontosabb eleme a mikroprocesszor. Ez nagymértékben meghatározza a számítástechnikai rendszer képességeit. Az első i4004 mikroprocesszort 1971-ben gyártották, és azóta az Intel szilárdan vezető pozíciót foglal el a piaci szegmensben. A legsikeresebb fejlesztési projekt az i8080. Erre épült az Altair számítógép, amelyhez B. Gates megírta első Basic tolmácsát. A klasszikus i8080 architektúra óriási hatással volt az egychipes mikroprocesszorok továbbfejlesztésére. Az Intel által 1979 júniusában bejelentett i8088 mikroprocesszor a PC-k igazi ipari szabványává vált. 1981-ben a "kék óriás" (IBM) ezt a processzort választotta PC-jéhez. Kezdetben az i8088 mikroprocesszor 4,77 MHz-en futott, sebessége körülbelül 0,33 Mops volt, de aztán kifejlesztették a klónjait, amelyeket magasabb, 8 MHz-es órajelre terveztek. Az i8086 mikroprocesszor pontosan egy évvel korábban, 1978 júliusában jelent meg, és a CompaqDecPro számítógépnek köszönhetően vált népszerűvé. Az i8086 architektúra alapján és a piaci igényeket figyelembe véve az Intel 1982 februárjában kiadta az i80286-ot. Ezzel egy időben jelent meg IBM számítógép PCAT. A teljesítménynövekedés mellett védett módot kapott (kifinomultabb memóriakezelési technikát alkalmazott). A Védett mód lehetővé tette az olyan programok számára, mint a Windows 3.0 és az OS/2, hogy 1 MB feletti RAM-mal működjenek. Az új rendszerbuszon található 16 bites adatoknak köszönhetően 2 bájtos üzenetek válthatók a PU-val. Az új mikroprocesszor 16 MB RAM elérését tette lehetővé védett módban. Az i80286 processzor volt az első, amely chipszinten valósította meg a multitaskingot és a vezérlést virtuális memória. 8 MHz órajellel 1,2 Mips teljesítményt értek el.
1 Mikroprocesszorok fejlesztése
A számítógépeket az 1950-es évek óta széles körben használják. Korábban ezek nagyon nagy és drága eszközök voltak, amelyeket csak kormányzati szervek és nagy cégek használtak. A digitális számítógépek mérete és formája a felismerhetetlenségig megváltozott a mikroprocesszoroknak nevezett új eszközök kifejlesztésének eredményeként.
A mikroprocesszor (MP) egy programvezérelt elektronika digitális eszköz feldolgozásra digitális információés e feldolgozás folyamatának vezérlése, amelyet egy vagy több integrált áramkörön hajtanak végre magas fok elektronikus elemek integrálása.
1970-ben Marshian Edward Hoff, az Intel egy integrált áramkört tervezett, amely működésében hasonló egy nagyszámítógép központi feldolgozó egységéhez – az első mikro. Intel processzor-4004, amely már 1971-ben került eladásra.
Ez igazi áttörés volt, mert a 3 cm-nél kisebb méretű Intel-4004 MP termelékenyebb volt, mint az óriási ENIAC gép. Igaz, sokkal lassabban működött, és egyszerre csak 4 bitnyi információt tudott feldolgozni (a nagy számítógépes processzorok 16 vagy 32 bitet dolgoztak fel egyszerre), de az első MP is több tízezerszer olcsóbb volt.
A kristály egy 4 bites processzor volt, klasszikus Harvard-típusú számítógép-architektúrával, és fejlett p-csatornás MOS technológiával gyártották, 10 μm-es tervezési standarddal. Bekötési rajz készülék 2300 tranzisztorból állt. Az MP 750 kHz órajel-frekvencián működött, 10,8 μs parancsciklus időtartammal. Az i4004 chipben volt egy címverem (programszámláló és három LIFO típusú veremregiszter), egy RON blokk (regiszterek felett véletlen hozzáférésű memória vagy regiszterfájl - RF), egy 4 bites párhuzamos ALU, egy akkumulátor, egy parancsregiszter parancsdekóderrel és egy vezérlő áramkörrel, valamint egy kommunikációs áramkör külső eszközök. Mindezeket a funkcionális csomópontokat 4 bites SD-vel kombinálták egymással. Az utasításmemória elérte a 4 KB-ot (összehasonlításképpen: egy miniszámítógép memóriamérete a 70-es évek elején ritkán haladta meg a 16 KB-ot), az RF CPU-nak pedig 16 darab 4 bites regisztere volt, amelyeket 8 darab 8 bitesként is lehetett használni. A RON-ok ilyen felépítését az Intel későbbi képviselői is megőrzik. Három veremregiszter három szintű szubrutin beágyazást biztosított. Az i4004 MP-t műanyag vagy kerámia-fém DIP (Dual In-line Package) csomagba szerelték fel, mindössze 16 tűvel. Parancsrendszere mindössze 46 utasítást tartalmazott.
Ugyanakkor a kristály nagyon korlátozott I/O lehetőséggel rendelkezett, és a parancsrendszerben nem voltak logikai adatfeldolgozási műveletek (ÉS, VAGY, KIZÁRÓ VAGY), ezért ezeket speciális szubrutinokkal kellett megvalósítani. Az i4004 modul nem volt képes leállítani (HALT parancsok) és kezelni a megszakításokat.
A processzor utasítási ciklusa a fő oszcillátor 8 ciklusából állt. Volt egy multiplexelt SHA (címbusz) / SHD (adatbusz), egy 12 bites címet továbbítottak 4 biten keresztül.
1972. április 1-jén az Intel megkezdte az iparág első 8 bites i8008-asának szállítását. A kristály p-csatornás MOS technológiával készült, 10 μm-es tervezési szabványokkal, és 3500 tranzisztort tartalmazott. A processzor 500 kHz-es frekvencián működött, 20 μs gépi ciklusidővel (a fő oszcillátor 10 periódusa).
Elődeitől eltérően az MP Princeton-típusú számítógép-architektúrával rendelkezett, és lehetővé tette a ROM és a RAM kombinációjának használatát memóriaként.
Az i4004-hez képest a RON száma 16-ról 8-ra csökkent, és két regisztert használtak a cím tárolására indirekt memóriacímzéssel (technológiai korlát - az MP 8008-ban a 4004-es és 4040-es kristályokhoz hasonlóan a RON blokk a formában valósult meg dinamikus memória). A gépi ciklus időtartama csaknem felére csökkent (8-ról 5 állapotra). A lassú eszközökkel végzett munka szinkronizálása érdekében bevezették a READY jelet.
A parancsrendszer 65 utasításból állt. Az MP 16K bájt memóriát tudott megszólítani. A teljesítménye a négybites MP-hez képest 2,3-szorosára nőtt. Átlagosan körülbelül 20 közepes integrált áramkörre volt szükség ahhoz, hogy a processzort a memóriával és az I / O eszközökkel illessze.
A p-csatornás technológia lehetőségei a komplex, nagy teljesítményű MT-k létrehozására szinte kimerültek, így a "főcsapás iránya" átkerült az n-csatornás MOS technológiára.
1974. április 1-jén az Intel 8080 MP-t bemutatták minden érdeklődőnek. A 6 mikronos tervezési szabványú p-MOS technológia használatának köszönhetően 6 ezer tranzisztor került a chipre. A processzor órajelét 2 MHz-re növeltük, az utasítási ciklus időtartama pedig már 2 μs volt. A processzor által címzett memória mennyisége 64 KB-ra nőtt.
A 40 tűs csomag használatának köszönhetően lehetőség nyílt az SHA és az SD szétválasztására, teljes szám A rendszer minimális konfigurációban történő felépítéséhez szükséges chipek száma 6-ra csökkent.
Az Orosz Föderációban egy veremmutatót vezettek be, amelyet aktívan használnak a megszakítások feldolgozásában, valamint két program által elérhetetlen regisztert a belső átvitelekhez. A RON blokkot statikus memóriachipeken valósították meg. Az akkumulátor RF-ből való kizárása és az ALU-ba való bevezetése leegyszerűsítette a belső buszvezérlési sémát.
Új az MP architektúrában – használat többszintű rendszer vektor megszakítja. Ilyen műszaki megoldás A megszakítási források teljes számát 256-ra emelték (az LSI megszakításvezérlők megjelenése előtt a megszakítási vektorgeneráló áramkör legfeljebb 10 további közepes integrációs chip használatát tette szükségessé). Az i8080 bevezette a közvetlen memóriaelérési (DMA) mechanizmust (mint korábban az IBM System 360 nagyszámítógépeken stb.).
A PDP zöld utat nyitott az olyan összetett eszközök mikroszámítógépekben való felhasználására, mint a mágneses lemezmeghajtók és szalagok, a CRT-kijelzők, amelyek a mikroszámítógépet teljes értékű számítástechnikai rendszerré változtatták.
A cég hagyománya az első chiptől kezdve az volt, hogy nem egyetlen CPU chipet, hanem egy közös használatra tervezett LSI családot adott ki.
A modern mikroprocesszorok 32 bites x86 vagy IA-32 architektúrára (Intel Architecture 32 bit) épülnek, de hamarosan áttérnek egy fejlettebb, termelékenyebb 64 bites architektúrára, az IA-64-re (Intel Architecture 64 bit). Valójában az átállás már elkezdődött, ezt bizonyítja az AMD Corporation (Advanced Micro Devices) új Athlon 64 mikroprocesszorának 2003-as sorozatgyártása és eladása, ez a mikroprocesszor figyelemre méltó abban, hogy mindkét 32 bites alkalmazással képes működni. és 64 bites alkalmazások. bit. A 64 bites mikroprocesszorok teljesítménye sokkal magasabb.
2 db i80386 mikroprocesszor
1985 októberében az Intel bejelentette az első 32 bites mikroprocesszort, az i80386-ot. Az első számítógép, amely ezt a mikroprocesszort használta, a CompaqDeskPro 386 volt. Az új mikroprocesszorban a teljes 32 bites architektúrát egy fejlett memóriakezelő egészítette ki, amely a szegmentáló egységen kívül egy lapvezérlő egységgel is kiegészült. Ez az eszköz lehetővé teszi a szegmensek egyszerű átrendezését egyik memóriahelyről a másikra. 16 MHz-es órajelnél a teljesítmény 6 Mips volt. A 32 címes vonalak lehetővé tették 4 Gb memória fizikai megcímzését, emellett egy új, V86-os virtuális memória kezelési módot vezettek be. Ebben a módban több i8086-os feladat is végrehajtható egyszerre.
Az i80386 mikroprocesszort, amely 1 lapkán, társprocesszorral készült, i80386DX-nek hívták. A 32 bites mikroprocesszor olcsóbb modellje csak 1988 júliusában jelent meg (i80386SX). Az új mikroprocesszor 16 bites adatbuszt és 24 bites címbuszt használt. Ez különösen hasznos volt a szabványos IBM PC AT esetében. Az i80386DX-hez írt szoftver az i80386DX-en futott. A belső regiszterek teljesen azonosak voltak. Az SX index a "tizenhat" szóból származik (16 bites adatbusz). Az i486 SX azt jelentette, hogy nincs társprocesszor. Az 1989-es őszi bemutatón az Intel bejelentette az i80486DX-et, amely 1,2 millió tranzisztort tartalmazott egyetlen chipen, és teljes mértékben kompatibilis a többi 86 processzorral. Az új mikroáramkörök először ötvözték 1 chipen a CPU-t, a társprocesszort és a cache memóriát. A RISC processzorokban rejlő csővezetékes architektúrát használja, lehetővé téve a hagyományos 32 bites rendszerek teljesítményének négyszeresét. 8 Kb beépített gyorsítótár gyorsította a végrehajtást a gyakran használt parancsok és adatok köztes tárolásával. 25 MHz-es órajelnél a mikroprocesszor teljesítménye 16,5 Mips volt. Létrehozva 1991 januárjában. a mikroprocesszor 50 MHz-es változata további 50%-os teljesítménynövekedést tett lehetővé. A beépített koprocesszor jelentősen felgyorsította a matematikai számításokat, de később kiderült, hogy a felhasználók mindössze 30%-ának van szüksége ilyen mikroprocesszorra.
Használsz számítógépet vagy mobil eszköz hogy most olvassa el ezt a témát. A számítógép vagy a mobileszköz mikroprocesszort használ ezen műveletek végrehajtásához. A mikroprocesszor minden eszköz, szerver vagy laptop szíve. A legtöbb mikroprocesszor márkájú különböző gyártók, de nagyjából ugyanazt csinálják és nagyjából ugyanúgy.
Mikroprocesszor- más néven processzor vagy központi feldolgozó egység, egy számítási motor, amelyet egyetlen chipen gyártanak. Az első mikroprocesszor az Intel 4004 volt, amely 1971-ben jelent meg, és nem volt olyan erős. Összeadni és kivonni tudott, és ez egyszerre csak 4 bit. A processzor elképesztő volt, mert egyetlen chipre készült. Megkérdezed, hogy 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 alatt kat- ott a legérdekesebb, és a részletek.
Mikroprocesszor fejlődése: Intel
Az első mikroprocesszor, amely később egy egyszerű szíve lett otthoni számítógép, az Intel 8080 volt, egy teljes, 8 bites számítógép egyetlen chipen, amelyet 1974-ben vezettek be. Az első mikroprocesszor igazi felfutást okozott 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-re, Pentium III-ra költözött. és Pentium 4 Mindezeket a mikroprocesszorokat az Intel gyártja, és mindegyik az Intel 8088 alapkialakításának továbbfejlesztése. A Pentium 4 bármilyen kódot képes végrehajtani, 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 szabályok, mint korábban gyártott chips. további információ az asztalban:
- dátum: a processzor első bemutatásának éve. Sok processzort újra kiadtak magasabb órajelen, és ez még sok évig folytatódott az eredeti megjelenési dátum után.
- tranzisztorok: a tranzisztorok száma egy chipen. Látható, hogy az egyetlen chipen lévő tranzisztorok száma folyamatosan növekszik az évek során.
- Mikron: a chipen lévő legkisebb vezeték szélessége mikronban. Összehasonlításképpen egy emberi hajszálat tudok adni, amelynek vastagsága körülbelül 100 mikron. Ahogy a méretek egyre kisebbek lettek, úgy nőtt a tranzisztorok száma.
- Órajel frekvencia: maximális sebesség hogy a chip kifejlődhet. Az órajel frekvenciájáról kicsit később beszélek.
- Szélesség (busz) adatok: 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 jelenlegi Pentium modellek 64 bitesek.
- MIPS: ez az oszlop a táblázatban a másodpercenkénti műveletek számának megjelenítésére szolgál. Ez a mikroprocesszorok mértékegysége. Modern processzorok annyi mindenre képesek, 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 akár egy hüvelykes is lehet, de még mindig több tízmillió tranzisztort tartalmazhat. Az egyszerűbb processzorok több ezer tranzisztorból állhatnak, amelyek egy mindössze néhány négyzetmilliméteres chipbe vannak maratva.
Hogyan működik
Intel Pentium 4
A mikroprocesszor működésének megértéséhez hasznos lenne belenézni, és megismerni a belsejét. 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 képes teljesíteni matematikai műveletek. Például összeadás, kivonás, szorzás és osztás. A modern mikroprocesszorok rendkívül összetett műveletek elvégzésére képesek.
- A mikroprocesszor képes adatokat mozgatni egyik memóriahelyről a másikra
- A mikroprocesszor képes döntéseket hozni, és e döntések alapján új utasításkészletre ugorhat.
Hogy őszinte legyek, 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 memória-hozzáférést küld
- Adatbusz (8, 16 vagy 32 bit), amely adatokat küld a memóriába, vagy adatokat fogad onnan
- Az RD (olvasás, olvasás) és WR (írás, írás) közli a memóriával, hogy be akarja-e állítani a címzett helyet
- Órasor, amely lehetővé teszi a processzor órajelének megtekintését
- Reset sor, amely nullára állítja a programszámlálót és újraindítja a végrehajtást
mikroprocesszoros memória
Korábban beszéltünk cím- és adatbuszokról, valamint olvasási és írási vonalakról. Mindez vagy RAM-hoz (Random Access Memory) vagy ROM-hoz (csak olvasható memória vagy csak olvasható memória, ROM) csatlakozik – általában mindkettő. Példa mikroprocesszorunkban van egy 8 bites széles címbusz és ugyanaz a széles adatbusz - szintén 8 bites. Ez azt jelenti, hogy a mikroprocesszor 2^8-256 bájt memóriát tud elérni, és egyszerre 8 bit memóriát tud olvasni és írni. Tegyük fel, hogy ennek az egyszerű mikroprocesszornak 128 bájt belső memóriája van a 0-tól kezdve, és 128 bájt RAM-ja a 128-as címtől kezdve. A RAM a csak olvasható memória rövidítése. Forgács állandó memóriaállandó előre beállított bájtokkal programozva. A busz címe megmondja a RAM chipnek, hogy melyik bájtot érje el és illessze az adatbuszon. Amikor az olvasási sor állapota megváltozik, a ROM chip megjeleníti a kiválasztott bájtot az adatbusznak.
A RAM a RAM rövidítése, lol. A RAM egy bájtnyi információt tartalmaz, és a mikroprocesszor képes ezekre a bájtokra olvasni vagy írni, attól függően, hogy az olvasási vagy írási vonal 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 számítógépeken az írásvédett memóriát BIOS-nak (Basic Input/Output System) nevezik. Indításkor a mikroprocesszor elkezdi végrehajtani a BIOS-ban talált utasításokat. A BIOS utasításai egyébként szintén ellátják szerepüket: elvégzik a hardverellenőrzést, majd minden információ a merevlemezre kerül, hogy létrehozzon egy boot szektort. A rendszerindító szektor egy kis program, és a BIOS a memóriában tartja, miután kiolvassa a lemezről. Ezután a mikroprocesszor megkezdi az utasítások végrehajtását rendszerindító szektor RAM-ból. A rendszerindító szektor program megmondja a mikroprocesszornak, hogy mit vigyen még magával. merevlemez a RAM-ba, majd mindezt megteszi stb. A mikroprocesszor így betölti és végrehajtja a teljes operációs rendszert.
mikroprocesszor utasításokat
Még az imént leírt hihetetlenül egyszerű mikroprocesszornak is meglehetősen nagy számú utasításkészlete lesz, amelyet végrehajthat. Az utasításgyűjtemény bitmintákként valósul meg, amelyek mindegyikének más jelentése van, amikor betöltik az utasításszektorba. Az emberek nem emlékeznek különösen jól a bitmintákra, mivel ez rövid szavak gyűjteménye. Egyébként ezt a rövid szavak halmazát processzor összeállítási nyelvnek nevezik. Az assembler nagyon könnyen le tudja fordítani a szavakat egy bitmintára, majd az assembler erőfeszítései a memóriába kerülnek, hogy a mikroprocesszor végrehajtsa.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- Adjuk hozzá A-t és B-t, és tároljuk 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 tárolja az eredményt a tesztben
- JUMP cím- menj a címre
- JEQ cím- ugrás, ha egyenlő megoldani
- JNEQ cím- ugrás, ha nem egyenlő megoldani
- JG cím- ugrás, ha több, megoldani
- JGE cím- ugrás, ha nagyobb vagy egyenlő, hogy megoldja
- JL cím- ugrás, ha kevesebb megoldani
- JLE cím- ugrás, ha kisebb vagy egyenlő, hogy megoldja
- ÁLLJ MEG- állítsa le a végrehajtást
A C fordító ezt a C kódot assembly nyelvre fordítja le. Feltételezve, hogy ebben a processzorban a fő memória a 128-as címen kezdődik, és az írásvédett memória (amely tartalmazza az assembly nyelvi programot) a 0 címen kezdődik, akkor egyszerű mikroprocesszorunk esetében az assembler így nézhet ki:
// 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 az: "Hogyan integrálhatók ezek az utasítások a ROM-ba?". Természetesen elmagyarázom: ezeket az assembly nyelvi utasításokat úgy kell ábrázolni, mint bináris szám. Az egyszerűség kedvéért tegyük fel, hogy minden assembly nyelvi utasítás hozzárendeli magát egyedi szám. Például így fog kinézni:
- 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
- ÁLLJ MEG - 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 12921 12922 1 // loada 12823 12824 3 // conb6 125 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP
Látod, hogy a C kód 7 sorából 18 soros assembler lett, és ez mind 32 bájt lett a ROM-ban.
Dekódolás
A dekódolási utasításnak minden egyes műveleti kódot jelkészletté kell alakítania, amely a mikroprocesszoron belüli különböző összetevőket vezérli. Vegyük példaként az ADD utasításokat, és nézzük meg, mit kell tennie. Így:
- 1. Az első ciklusban magát az utasítást kell betölteni, így a dekódernek: aktiválnia kell a programszámláló pufferét három állapottal, aktiválnia kell az olvasási sort (RD), aktiválnia kell az adatokat a három állapotú puffer az utasításregiszterben
- 2. A második ciklusban az ADD utasítás dekódolásra kerül. Itt nagyon keveset kell tennie: állítsa be az aritmetikai logikai egység (ALU) műveletét C regiszterre
- 3. A harmadik ciklus során a programszámláló növekszik (elvileg ez átfedésben lehet a második ciklusban)
Gyerünk a végére
A tranzisztorok száma óriási hatással van a processzor teljesítményére. Mint fentebb látható, egy tipikus Intel 8088 mikroprocesszor 15 ciklust tud futtatni. Minél több tranzisztor, annál nagyobb a teljesítmény - ez egyszerű. A tranzisztorok nagy száma olyan technológiát is lehetővé tesz, mint a csővezeték.
A csővezeték architektúra a 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. Mostanra egyébként sok gyártó érdeklődött a 64 bites mobilprocesszorok megjelenése iránt, és nyilván jön a következő hullám, csak ezúttal a 64 bites architektúra a divat királya. Talán a közeljövőben eljutok ehhez a témához, és elmondom, hogyan működik valójában. Erről talán mára mindent. Remélem tetszett és sokat tanultál.
Az első mikroprocesszort 1971-ben hozták létre, és ezzel végre megszületett negyedik generációs számítógépek.
processzor(CPU, szó szerint - a központi feldolgozó egység) - elektronikus egység vagy integrált áramkör (mikroprocesszor), amely végrehajtja a gépi utasításokat (programkód). Néha mikroprocesszornak vagy egyszerűen processzornak nevezik.
A központi egység (CPU) főbb jellemzői:órajel, teljesítmény, energiafogyasztás és architektúra.
A korai CPU-kat egyedi, sőt egyedülálló számítógépes rendszerek egyedi építőelemeiként tervezték. Később, az egyetlen program végrehajtására tervezett processzorok fejlesztésének költséges módszeréről a számítógépgyártók áttértek a tipikus processzorosztályok sorozatgyártására.
A mikroáramkörök létrehozása lehetővé tette a CPU összetettségének további növelését, miközben csökkentette azok fizikai méretét.
Az Intel 1971-ben megalkotta a világ első 4 bites 4004-es mikroprocesszorát Számológépekben való használatra tervezték.
Később megváltoztatták 8 bites Intel 8080és 16 bites 8086, amely minden modern asztali számítógép architektúrájának alapjait fektette le.
Ezután következett a módosítása, 80186 .
NÁL NÉL processzor 80286 megjelent egy védett mód, amely akár 16 MB memória használatát tette lehetővé.
Az Intel 80386 processzor 1985-ben jelent megés bevezetett egy továbbfejlesztett védett módot, lehetővé tette akár 4 GB RAM használatát. 
Intel486(más néven i486, Intel 80486 vagy egyszerűen 486.) negyedik generációs x86-kompatibilis mikroprocesszor, amely hibrid magra épül Az Intel 1989. április 10-én adta ki.
Ez a mikroprocesszor a 80386 mikroprocesszor továbbfejlesztett változata, először 1989 őszén egy kiállításon mutatták be.
Ez volt az első beépített mikroprocesszor matematikai társprocesszor(FPU). Főleg asztali PC-kben, szerverekben és hordozható PC-ken (laptopokon és laptopokon) használták.
A személyi számítógépekben kezdték használni x86 architektúrájú processzorok.
Fokozatosan szinte minden processzort elkezdtek mikroprocesszoros formátumban gyártani.
Mikroprocesszor Intel Pentium 1993. március 22-én mutatták be.
A processzor új architektúrája lehetővé tette a teljesítmény ötszörös növelését a 33 MHz-es 486DX-hez képest.
A tranzisztorok száma 3,1 millió.
Csatlakozó 237/238 lábak.
Ezután következtek (az Inteltől) a 64 bites processzorok:
Itanium, Itanium 2, Pentium 4F, Pentium D, Xeon, Intel Core 2, Pentium Dual Core, Celeron Dual Core, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon E3...
Többmagos processzorok több processzormagot tartalmaznak egy csomagban (egy vagy több chipen).
Az első többmagos mikroprocesszor az IBM POWER4 volt, amely 2001-ben jelent meg, és kétmagos volt. 2005. november 14-én megjelent a Sun nyolcmagos UltraSPARC T1.
Az AMD a maga útját járta, 2007-ben gyártotta négymagos processzor egyetlen chipben.
A 2, 3, 4 és 6 magos, valamint 2, 3 és 4 modulos processzorok tömegesen elérhetővé váltak AMD processzorok Bulldózer generációk.
A 8 magos szerverek is elérhetők Xeon processzorokés Nehalem (Intel) és 12 magos Opteron (AMD).
Hűtőbordához mikroprocesszorokból passzív radiátorokat és aktív hűtőket használnak.
Intel Core i7- x86-64 Intel processzorcsalád.
Egy chipes készülék: minden mag, memóriavezérlő és gyorsítótár ugyanazon a chipen van.
Támogatás turbó, amellyel a processzor szükség esetén automatikusan növeli a teljesítményt. 
A processzorok védőburkolata nikkelezett rézből készült, a hordozó szilícium, az érintkezők aranyozott rézből készülnek.
A Core i7 minimális és maximális tárolási hőmérséklete -55°C, illetve 125°C.
Maximális hőleadás Core processzorok Az i7 130 watt.
Az Intel Core i7 3820 négy fizikai és nyolc virtuális processzormaggal van felszerelve, amelyek névleges órajel-frekvenciája 3,6 GHz, dinamikus frekvenciája 3,8 GHz, valamint tíz megabájt gyorsítótárral. A piacra lépés dátuma - 2012.
Modern számítógépek kis méretű, kényelmes, nagy sebességű információfeldolgozással, nagy mennyiségű működési és fizikai memóriával rendelkezik. 
Modern processzorok találhatók nem csak a számítógépekben, hanem az autókban is mobiltelefonok, háztartási gépekben és még a gyerekjátékokban is.
), az első MDA és CGA grafikus adapterektől a legújabb AMD és NVIDIA architektúrákig. Itt a sor, hogy nyomon kövessük a központi feldolgozó egységek fejlődését – amelyek minden számítógép ugyanolyan fontos elemei. Az anyag ezen részében az 1970-es évekről, tehát az első 4 és 8 bites megoldásokról lesz szó.
Az első CPU-k 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 az 1940-es években jelentek meg. Ezután elektromechanikus relék és vákuumcsövek segítségével dolgoztak, a bennük használt ferritmagok pedig tárolóeszközként szolgáltak. Az ilyen mikroáramkörökön alapuló számítógép működéséhez ez szükséges volt nagy mennyiség processzorok. Hasonló számítógép Hatalmas épület 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 Magassebesség chipek működését, valamint energiafogyasztásukat csökkentik, de javítják a megbízhatóságot.
Az 1960-as években kifejlesztették az integrált áramkörök gyártásának technológiáját, amely lehetővé tette a mikrochipek létrehozását a rajtuk elhelyezett tranzisztorokkal. Maga a processzor több ilyen áramkörből állt. Az idő múlásával a technológia lehetővé tette, hogy egyre több tranzisztor kerüljön egy chipre, és ennek eredményeként 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 kiadása 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 programkód amely kifejezetten nekik íródott. Az IBM először alkalmazott más filozófiát a számítógépeiben: a különböző teljesítményű CPU-k teljes sora ugyanazt az utasításkészletet támogatta, ami lehetővé tette olyan szoftverek megírását, 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 a modern zSeries számítógépek továbbra is támogatják 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, és 1960-ban adta ki első PDP-1 miniszámítógépét. Az eszköz egy 18 bites rendszer volt, és kisebb volt, mint a korabeli nagyszámítógépek, "csak" egy szobasarkot foglalt el. CRT-monitort integráltak a számítógépbe. Érdekes módon a világon az első számítógépes játékŰrháborúnak hívják! kifejezetten a PDP-1 platformra íródott. Egy számítógép ára 1960-ban 120 ezer amerikai dollár volt, ami lényegesen alacsonyabb volt, mint a többi nagyszámítógép ára. Ennek ellenére a PDP-1 nem volt túl népszerű.
Számítógép PDP-1
Az első kereskedelmileg sikeres DEC eszköz 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 mintegy 50 ezer ilyen számítógépet adtak 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 összesen 519 logikai kaput tartalmazott.
Számítógép PDP-8. Képkocka a "Kondor három napja" című filmből
A PDP processzorok architektúrája közvetlenül befolyásolta a 4 és 8 bites processzorok tervezését, amelyekről később lesz szó.
Intel 4004
1971 az első mikroprocesszorok éveként vonult be a történelembe. Igen, igen, olyan megoldások, amelyeket ma a személyi számítógépekben, laptopokban és egyéb eszközökben használnak. Az elsők között pedig az akkor éppen alapított Intel cég jelentette be magát, piacra dobva a 4004-es modellt – a világ első kereskedelmi forgalomban kapható egychipes processzorát.
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 processzorban lévő tranzisztorok száma évente megduplázódik.
Az Intel már 1969-ben, mindössze egy évvel alapítása után megrendelést kapott a japán Nippon Calculating Machine (Busicon Corp.) cégtől, hogy gyártson le 12 chipet nagy teljesítményű asztali számológépekhez. Az eredeti chip dizájnt maga a Nippon javasolta. Az Intel mérnökeinek azonban nem tetszett ez az architektúra, és az amerikai Ted Hoff cég egyik alkalmazottja javasolta a chipek számának négyre csökkentését univerzális használatával. processzor, amely az aritmetikai és logikai függvényekért lenne felelős. A chip architektúra a központi processzoron kívül a felhasználói adatok tárolására szolgáló RAM-ot, valamint a szoftverek tárolására szolgáló ROM-ot tartalmazott. Jóváhagyás után végleges szerkezet mikroáramkörök, a munka a mikroprocesszor tervezésén folytatódott.
1970 áprilisában Federico Fagin olasz fizikus, aki szintén a Fairchildnél dolgozott, csatlakozott az Intel mérnöki csapatához. Nagy tapasztalattal rendelkezett a számítógépes logikai tervezés és a szilíciumkapu MOS (metal-oxide-semiconductor) technológiák terén. Federico közreműködésének köszönhető, hogy az Intel mérnökeinek sikerült az összes mikroáramkört egyetlen chipbe egyesíteni. Így a világ első mikroprocesszora 4004 látott napvilágot.
Intel 4004 processzor
Vonatkozó specifikációk Az Intel 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. Méretek Intel A 4004-es 3x4 mm-es volt, és az oldalán sorakoztak az érintkezők. Kezdetben a chip minden joga a Busicomhoz tartozott, 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. Mellesleg, valamivel később az Intel megvásárolta a processzor összes jogát a Busicomtól, előre jelezve a chip fontos szerepét az integrált áramkörök későbbi miniatürizálásában.
A processzor elérhetősége ellenére hatóköre a Busicom 141-PF számológépre korlátozódott. Is hosszú ideje A pletykák szerint az Intel 4004-et használták a Pioneer 10 pilóta nélküli űrszonda fedélzeti számítógépének tervezésénél, 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 bites, míg az Intel 4004 4 bites processzorral rendelkezett. 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.
Processzor Intel 4040
Három évvel az Intel 4004 processzor megjelenése után látta meg a napvilágot utódja, a 4 bites Intel 4040. A chipet ugyanazzal a 10 mikronos folyamattechnológiával gyártották, és ugyanazzal a 740 kHz-es órajelen futott. A processzor azonban kicsit "összetettebbé" vált, és gazdagabb funkciókészletet kapott. Tehát a 4040 3000 tranzisztort tartalmazott (700-zal több, mint 4004). A processzor alaktényezője változatlan maradt, azonban a 16 tűs helyett 24 tűs DIP-et kezdtek használni. A 4040 fejlesztései közül érdemes megemlíteni a 14 új parancs támogatását, a veremmélység 7 szintre növelését, valamint a megszakítások támogatását. A "negyvenedik"-t főleg a teszteszközökben és a berendezések vezérlésében használták.
Intel 8008
A 4 bites processzorok mellett a 70-es évek elején egy 8 bites modell is megjelent az Intel arzenáljában - 8008. Magában a chip a 4004 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 Tad Hoff azt javasolta, hogy az összes IC-t egyetlen chipbe integrálják, és a CTC egyetértett ezzel a javaslattal. A fejlesztés lassan a végéhez közeledett, de 1970-ben a CTC felhagyott a chippel és a további együttműködéssel az Intellel. Az okok egyszerűek voltak: az Intel mérnökei nem fektettek be a fejlesztési határidőkbe, a biztosított "kő" funkcionalitása pedig nem felelt meg a CTC kérésének. Felbontották a szerződést a két cég között, az összes fejlesztés joga az Intelnél maradt. A japán Seiko cég érdeklődött az új chip iránt, amelynek mérnökei szerettek volna használni új processzor a számológépeiben.
Processzor Intel 8008
Így vagy úgy, de 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 tábora óvatosan nyilatkozott az új chip kereskedelmi kilátásairól, de hiábavaló volt a kétely – a processzor jól fogyott.
A 8008 műszaki jellemzői nagymértékben hasonlóak a 4004-hez. A processzort 18 tűs DIP formátumban gyártották, 10 mikronos folyamatszabványok alkalmazásával, és 3500 tranzisztort tartalmazott. A belső verem 8 szintet és a támogatott mennyiséget támogatta külső memória legfeljebb 16 KB volt. A 8008 órajele 500 kHz-re volt beállítva (240 kHz-cel alacsonyabb a 4004-nél). Emiatt a 8 bites Intel processzorok gyakran veszítettek sebességéből egy 4 bitesre.
A 8008 alapján számos számítógépes rendszer készült. Ezek közül az első a The Sac State 8008 nevű, nem túl ismert projekt volt. Ezt a rendszert a Sacramento Egyetem falain belül fejlesztették ki Bill Pentz mérnök irányítása alatt. Annak ellenére, hogy sokáig az Altair 8800 rendszert tekintették az első mikroszámítógépnek, a The Sac State 8008 az. A projekt 1972-ben fejeződött be, és egy komplett számítógép volt a betegek egészségügyi feljegyzéseinek feldolgozására és tárolására. A számítógép közvetlenül tartalmazta a 8008-as processzort, HDD, 8K RAM, színes kijelző, mainframe interfész és szabadalmaztatott operációs rendszer. Egy ilyen rendszer költsége rendkívül magas volt, így a The Sac State 8008 nem tudott megfelelő forgalmazást kapni, bár teljesítmény tekintetében hosszú ideig nem volt versenytársa.
Így nézett ki a The Sac State 8008
A Sac State 8008 azonban nem az egyetlen számítógép, amely a 8008-as processzor köré épült, hanem más rendszereket is létrehoztak, 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-as is frissítést kapott a 8080-as lapkával szemben, azonban a 8 bites megoldásnál sokkal jelentősebbek voltak a processzor architektúrán végrehajtott változtatások.
Az Intel 8080-at 1974 áprilisában mutatták be. Először is meg kell jegyezni, hogy a processzor gyártása átkerült egy új, 6 mikronos folyamattechnológiára. Sőt, a gyártás során N-MOS (n-channel tranzisztorok) technológiát alkalmaztak - ellentétben a 8008-cal, amely P-MOS logikával készült. Az új folyamattechnológia alkalmazása 6000 tranzisztor elhelyezését tette lehetővé egy chipen. A használt forma 40 tűs DIP volt.
A 8080-as gazdagabb utasításkészletet kapott, amely 16 adatátviteli, 31 adatfeldolgozási, 28 közvetlen címugrási utasítást és 5 vezérlő utasítást 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-szer magasabb, mint a 8008-é.
Processzor Intel 8080
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.
Nagy teljesítményének köszönhetően a 8080-as processzor nagyon népszerűvé vált. Még az utcai világítás és a közlekedési lámpák vezérlőrendszereiben is használták. Főleg azonban ben használták számítógépes rendszerek, amelyek közül a leghíresebb az 1975-ben bemutatott MITS Altair-8800 fejlesztése volt.
Altair-8800 dolgozott az alapon operációs rendszer Az Altair BASIC és az S-100 interfészt buszként használták, amely néhány évvel később az összes személyi számítógép szabványává vált. A számítógép műszaki jellemzői több mint szerények voltak. Csak 256 bájt RAM-ja volt, nem volt billentyűzete és monitora. A felhasználó úgy lépett kapcsolatba a számítógéppel, hogy programokat és adatokat írt be bináris formában úgy, hogy rákattint egy sor kis billentyűre, amely két pozíciót foglalhat el: fel és le. Az eredményt bináris formában is leolvasták - a kialudt és világító izzók. 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 népszerűsége közvetlenül hozzájárult alacsony költségéhez - 621 USD. Ugyanakkor 439 USD-ért szétszerelt formában lehetett számítógépet vásárolni.
Altair-8800 számítógép
Visszatérve a 8080 témájához, meg kell jegyezni, hogy sok klónja volt a piacon. Az akkori marketinghelyzet nagyon különbözött attól, amit ma látunk, és az Intel számára nyereséges volt harmadik felek számára engedélyezni a 8080-as másolatainak gyártását. Számos nagy cég vett részt a klónok gyártásában, mint például a National Semiconductor, NEC, Siemens és AMD. Igen, a 70-es években az AMD-nek még nem volt saját processzora - a cég kizárólag más kristályok „remake”-einek kiadásával foglalkozott saját létesítményeiben.
Érdekesség, hogy a 8080-as processzornak is volt hazai példánya, amelyet a Kijevi Mikrokészülékek Kutatóintézet fejlesztett ki, KR580VM80A néven. Ennek a processzornak több változata is megjelent, beleértve a katonai létesítményekben való használatra szántakat is.
"Négyzet" KR580VM80A
1976-ban jelent meg frissített verzió 8080 chip, amely 8085 indexet kapott. Az új kristály 3 mikronos gyártástechnológiával készült, ami 6500 tranzisztor elhelyezését tette lehetővé a chipen. A processzor maximális órajele 6 MHz volt. A támogatott utasítások készlete 79 utasítást tartalmazott, amelyek között volt két új utasítás a megszakítások kezelésére.
Zilog Z80
A 8080 megjelenése utáni fő esemény Federico Fagin elbocsátása volt. Az olasz nem értett egyet a cég belső politikájával, és a távozás mellett döntött. Ralph Ungermann korábbi Intel-menedzserrel és Masatoshi Shima japán mérnökkel együtt megalapította a Zilogot. Közvetlenül ezt követően megkezdődött egy új processzor fejlesztése, amely felépítésében hasonló a 8080-hoz. Így 1976 júliusában a Zilog processzor Z80, binárisan kompatibilis a 8080-zal.
Federico Fagin (balra)
Az Intel 8080-hoz képest a Zilog Z80 számos fejlesztést kapott, például bővített utasításkészletet, új regisztereket és azokhoz tartozó utasításokat, új megszakítási módokat, két különálló regiszterblokkot és integrált dinamikus memóriafrissítő áramkört. Ráadásul a Z80 ára jóval alacsonyabb volt, mint a 8080-é.
Ami a műszaki jellemzőket illeti, a processzort 3 mikronos technológiai szabványok szerint gyártották N-MOS és CMOS technológiákkal. A Z80 8500 tranzisztort tartalmazott, területe 22,54 mm 2 volt. A Z80 órajele 2,5 és 8 MHz között mozgott. 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 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 konzolokra is "regisztrált". Ezenkívül a processzort játékgépekben, 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 első SR fejlesztés. Az 1970-es évek elején a cég vezetője és főmérnöke, Clive Sinclair (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 az érték sikeres kombinációját, aminek köszönhetően a készülék jól fogyott. A következő Sinclair készülék szintén egy számológép volt, de gazdagabb funkciókészlettel. A készüléket a "haladóbb" közönségnek szánták, de nem járt nagy sikerrel.
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 Játék Konzol. Külső interfészeken keresztül kapcsolódtak hozzá egy tévét, amit monitorként használtak, illetve egy kazettás magnót, amely meghajtóként működött. A Spectrum testén többfunkciós billentyűzet kapott helyet, 40 gumigombbal. Minden gombnak legfeljebb hét értéke volt, amikor különböző módokban dolgozott.
ZX Spectrum számítógép
A ZX Spectrum belső architektúrája is meglehetősen egyszerű volt. Az ULA (Uncommitted Logic Array) technológia használatának köszönhetően a számítógépes áramkör fő része egyetlen chipre került. A használt CPU egy Zilog Z80 volt, 3,5 MHz-en. 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 mennyisége 16 KB volt, a memóriába egy nyelvjárást varrtak BASIC nyelv Sinclair BASIC néven. A ZX Spectrum csak egybites hangkimenetet támogat a beépített hangszórón keresztül. A számítógép csak grafikus módban működött (8 szín és 2 fényerőszint). Következésképpen a szöveges mód nem támogatott. A maximális felbontás 256x192 pixel volt.