이제 덜 발전된 휴대 전화는 마이크로 프로세서 없이는 할 수 없습니다. 태블릿, 휴대용 및 데스크톱 개인용 컴퓨터에 대해 무엇을 말할 수 있습니까? 마이크로프로세서란 무엇이며 그 생성의 역사는 어떻게 발전했습니까? 에게 말을 걸면 이해할 수 있는 언어, 마이크로 프로세서는 더 복잡하고 다기능 집적 회로입니다.
초소형 회로(집적 회로)의 역사가 시작됩니다 1958년부터, 미국 회사 Texas Instruments의 직원 인 Jack Kilby가 하나의 패키지에 도체로 연결된 여러 트랜지스터를 포함하는 일종의 반도체 장치를 발명했을 때. 마이크로프로세서의 시조인 첫 번째 마이크로회로는 단 6개의 트랜지스터를 포함하고 금으로 만든 트랙이 적용된 얇은 게르마늄 판으로 이 모든 것이 유리 기판에 위치했습니다. 비교를 위해 오늘날 법안은 단위 및 심지어 수천만 개의 반도체 요소에 적용됩니다.
1970년까지상당히 많은 제조업체가 다양한 용량과 기능적 방향의 집적 회로 개발 및 생성에 종사했습니다. 그러나 올해는 첫 번째 마이크로 프로세서의 탄생일로 간주 될 수 있습니다. 인텔이 1Kbit 용량의 메모리 칩을 만든 것은 올해였습니다. 최신 프로세서에서는 무시할 수 있지만 그 당시에는 엄청나게 컸습니다. 그 당시 메모리 칩은 유사한 아날로그보다 훨씬 높은 최대 128바이트의 정보를 저장할 수 있는 엄청난 성과였습니다. 또한 거의 동시에 일본 계산기 제조업체인 Busicom은 다양한 기능 방향의 동일한 Intel 12 칩을 주문했습니다. 인텔 전문가들은 12가지 기능 영역을 모두 하나의 칩에 구현했습니다. 또한 생성 된 미세 회로는 물리적 구조를 변경하지 않고 프로그래밍 방식으로 기능을 변경할 수 있기 때문에 다기능으로 판명되었습니다. 마이크로 회로는 제어 출력에 주어진 명령에 따라 특정 기능을 수행했습니다.
벌써 1년 후 1971년 Intel은 코드명 4004라는 최초의 4비트 마이크로프로세서를 출시했습니다. 최초의 6-트랜지스터 칩과 비교했을 때 이 칩은 최대 230만 개의 반도체 요소를 포함하고 초당 60,000번의 작업을 수행했습니다. 당시 마이크로일렉트로닉스 분야에서 획기적인 발전이었다. 4비트는 4004가 4비트 데이터를 한 번에 처리할 수 있음을 의미했습니다. 2년 더 지나면 1973년이 회사는 이미 8비트 데이터로 작업한 8비트 프로세서 8008을 생산합니다. 시작 1976년부터, 회사는 8086 마이크로 프로세서의 16비트 버전을 개발하기 시작합니다.그는 최초의 IBM 개인용 컴퓨터에 사용되기 시작했으며 실제로 컴퓨터 역사상 벽돌 중 하나를 놓은 사람이었습니다.
마이크로프로세서의 종류
실행 코드의 특성과 제어 장치의 구성에 따라 여러 유형의 아키텍처가 구별됩니다.
복잡한 명령 집합이 있는 프로세서입니다.이 아키텍처는 많은 수의 복잡한 명령과 결과적으로 복잡한 제어 장치가 특징입니다. 임베디드 애플리케이션용 CISC 프로세서 및 프로세서의 초기 버전은 제어 장치의 마이크로코드에 의해 결정되는 긴 명령 실행 시간(몇 사이클에서 수백 사이클까지)이 특징입니다. 고성능 수퍼스칼라 프로세서는 심층 프로그램 분석과 비순차적 연산 실행이 특징입니다.
단순화된 명령어 세트가 있는 프로세서.이 아키텍처는 훨씬 더 간단한 제어 장치를 가지고 있습니다. 대부분의 RISC 프로세서 명령어에는 동일한 적은 수의 연산(1, 때로는 2-3)이 포함되어 있으며, 예외(Coldfire)가 있기는 하지만 대부분의 경우(PowerPC, ARM) 명령어 자체의 너비는 동일합니다. 슈퍼스칼라 프로세서는 실행 순서를 변경하지 않고 가장 간단한 명령어 그룹화를 가지고 있습니다.
명시적 병렬 처리가 가능한 프로세서입니다.작업 실행의 순서와 병렬성 및 기능 단위 간의 분포가 프로그램에 의해 명확하게 정의된다는 점에서 주로 다른 것과 다릅니다. 이러한 프로세서는 제어 장치의 복잡성과 효율성의 손실 없이 많은 수의 기능 유닛을 가질 수 있습니다. 일반적으로 이러한 프로세서는 주기 동안 각 기능 단위의 동작을 정의하는 여러 음절로 구성된 넓은 명령어를 사용합니다.
최소한의 명령어 집합이 있는 프로세서입니다.이 아키텍처는 주로 극도로 적은 수의 명령어(수십 개)에 의해 결정되며 거의 모두가 0 피연산자입니다. 이 접근 방식을 사용하면 하나의 명령어에 대해 5~8비트를 할당하여 코드를 매우 빡빡하게 압축할 수 있습니다. 이러한 프로세서의 중간 데이터는 일반적으로 내부 스택에 저장되며 스택 상단의 값에 대해 연산이 수행됩니다. 이 아키텍처는 Forth 언어의 프로그래밍 이념과 밀접한 관련이 있으며 일반적으로 이 언어로 작성된 프로그램을 실행하는 데 사용됩니다.
다양한 명령어 세트가 있는 프로세서.일련의 지침을 변경하고 해결 중인 작업에 맞게 조정하여 스스로 재프로그래밍할 수 있는 아키텍처입니다.
전송 관리 프로세서.아키텍처는 원래 EPIC에서 분기되었지만 이러한 프로세서의 명령이 기능적 작업을 인코딩한다는 점에서 나머지와 근본적으로 다르며 소위 전송은 임의의 순서로 기능 유닛과 메모리 간의 데이터 전송입니다.
프로그램 저장 방법에 따라 두 가지 아키텍처가 구별됩니다.
폰 노이만 아키텍처. 이 아키텍처는 하나의 버스와 하나의 I/O 장치를 사용하여 프로그램과 데이터에 액세스합니다.
하버드 아키텍처.이 아키텍처의 프로세서에는 프로그램 가져오기 및 데이터 교환을 위한 별도의 버스와 입출력 장치가 있습니다. 임베디드 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 및 DSP에서 이는 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 두 개의 독립적인 메모리 장치의 존재도 정의합니다. 중앙 처리 장치에서 이것은 명령과 데이터의 별도 캐시의 존재를 결정합니다. 캐시 뒤에서 버스는 다중화를 통해 하나로 결합될 수 있습니다.
소개
1 마이크로프로세서의 개발
2개의 마이크로프로세서 i80386
3개의 마이크로프로세서 i80486
4 펜티엄 프로세서
5 프로세서 성능
6 코프로세서
서지
소개
모든 PC의 가장 중요한 요소는 마이크로프로세서입니다. 그것은 크게 컴퓨팅 시스템의 기능을 결정합니다. 최초의 i4004 마이크로프로세서는 1971년에 제조되었으며 그 이후로 Intel은 시장 부문에서 확고한 위치를 차지하고 있습니다. 가장 성공적인 개발 프로젝트는 i8080입니다. B. Gates가 그의 첫 번째 Basic 인터프리터를 작성한 Altair 컴퓨터의 기반이 바로 이 컴퓨터였습니다. 고전적인 i8080 아키텍처는 단일 칩 마이크로프로세서의 추가 개발에 큰 영향을 미쳤습니다. 1979년 6월 인텔에서 발표한 i8088 마이크로프로세서는 PC의 진정한 산업 표준이 되었습니다. 1981년 "청색 거인"(IBM)은 이 프로세서를 PC용으로 선택했습니다. 처음에 i8088 마이크로 프로세서는 4.77MHz에서 실행되고 약 0.33Mops의 속도를 가졌지만 클론이 개발되어 8MHz의 더 높은 클럭 주파수를 위해 설계되었습니다. i8086 마이크로프로세서는 정확히 1년 전인 1978년 7월에 등장했으며 CompaqDecPro 컴퓨터 덕분에 인기를 얻었습니다. i8086 아키텍처를 기반으로 하고 시장 수요를 고려하여 1982년 2월 Intel은 i80286을 출시했습니다. 와 동시에 나타났다. IBM 컴퓨터 PCAT. 성능 향상과 함께 보호 모드(보다 정교한 메모리 관리 기술 사용)가 있었습니다. 보호 모드를 사용하면 Windows 3.0 및 OS/2와 같은 프로그램이 1MB 이상의 RAM에서 작동할 수 있습니다. 새로운 시스템 버스의 16비트 데이터 덕분에 2바이트 메시지를 PU와 교환할 수 있습니다. 새로운 마이크로프로세서를 통해 보호 모드에서 16MB RAM에 액세스할 수 있습니다. i80286 프로세서는 칩 수준에서 멀티태스킹 및 제어를 구현한 최초의 프로세서입니다. 가상 메모리. 8MHz의 클록 주파수로 1.2 Mips의 성능을 달성했습니다.
1 마이크로프로세서 개발
컴퓨터는 1950년대부터 널리 사용되었습니다. 이전에는 정부 기관과 대기업에서만 사용되는 매우 크고 고가의 장치였습니다. 디지털 컴퓨터의 크기와 모양은 마이크로프로세서라는 새로운 장치의 개발로 인해 인식할 수 없을 정도로 변했습니다.
마이크로프로세서(MP)는 프로그램 제어 전자 디지털 기기, 디지털 정보를 처리하고 이 처리 프로세스를 제어하도록 설계된 하나 이상의 집적 회로에서 수행 높은 학위전자 요소의 통합.
1970년 Intel의 Marshian Edward Hoff는 메인프레임 컴퓨터의 중앙 처리 장치와 기능이 유사한 집적 회로를 설계했습니다. 인텔 프로세서-4004, 1971년에 이미 판매용으로 출시되었습니다.
크기가 3cm 미만인 Intel-4004 MP가 거대한 ENIAC 기계보다 생산성이 더 높기 때문에 이것은 진정한 돌파구였습니다. 사실, 훨씬 더 느리게 작동하고 동시에 4비트 정보만 처리할 수 있었지만(대형 컴퓨터 프로세서는 동시에 16비트 또는 32비트를 처리함) 첫 번째 MP도 수만 배 저렴했습니다.
이 크리스털은 고전적인 Harvard 유형 컴퓨터 아키텍처를 가진 4비트 프로세서였으며 10μm의 설계 표준과 함께 고급 p-채널 MOS 기술을 사용하여 제조되었습니다. 배선도소자는 2300개의 트랜지스터로 구성된다. MP는 10.8μs의 명령 주기 지속 시간으로 750kHz의 클록 주파수에서 작동했습니다. i4004 칩에는 주소 스택(프로그램 카운터 및 3개의 LIFO 유형 스택 레지스터), RON 블록(레지스터 오버 랜덤 액세스 메모리또는 레지스터 파일 - RF), 4비트 병렬 ALU, 누산기, 명령 디코더가 있는 명령 레지스터 및 제어 회로, 외부 장치. 이러한 모든 기능 노드는 4비트 SD로 서로 결합되었습니다. 명령 메모리는 4KB(비교용: 70년대 초 미니컴퓨터의 메모리 크기는 16KB를 거의 초과하지 않음)에 도달했으며 RF CPU에는 8비트 레지스터로도 사용할 수 있는 16개의 4비트 레지스터가 있었습니다. 이러한 RON 조직은 Intel의 후속 MP에서도 보존됩니다. 3개의 스택 레지스터는 3단계의 서브루틴 중첩을 제공했습니다. i4004 MP는 16핀만 있는 플라스틱 또는 세라믹 금속 DIP(Dual In-line Package) 패키지에 장착되었습니다. 그의 명령 시스템에는 46개의 명령만 포함되어 있었습니다.
동시에 Crystal은 I/O 기능이 매우 제한적이었고 명령 시스템에 논리적 데이터 처리 연산(AND, OR, EXCLUSIVE OR)이 없었기 때문에 특수 서브루틴을 사용하여 구현해야 했습니다. i4004 모듈에는 중지(HALT 명령) 및 인터럽트 처리 기능이 없습니다.
프로세서 명령 주기는 마스터 발진기의 8주기로 구성됩니다. 다중화된 SHA(주소 버스)/SHD(데이터 버스)가 있었고, 12비트 주소가 4비트를 통해 전송되었습니다.
1972년 4월 1일 인텔은 업계 최초의 8비트 i8008을 출시하기 시작했습니다. 이 결정은 10μm의 설계 표준과 3500개의 트랜지스터를 포함하는 p-채널 MOS 기술을 사용하여 제작되었습니다. 프로세서는 20μs(마스터 발진기의 10주기)의 기계 주기 지속 시간으로 500kHz의 주파수에서 작동했습니다.
MP는 이전 제품과 달리 Princeton 유형의 컴퓨터 아키텍처를 가지고 있었고 ROM과 RAM의 조합을 메모리로 사용할 수 있었습니다.
i4004와 비교하여 RON의 수가 16에서 8로 감소하고 간접 메모리 주소 지정으로 주소를 저장하기 위해 2개의 레지스터가 사용되었습니다(기술 제한 - MP 8008의 크리스탈 4004 및 4040과 유사한 RON 블록은 다음 형식으로 구현되었습니다. 동적 메모리). 기계 사이클의 지속 시간은 거의 절반으로 줄었습니다(8개에서 5개 상태로). 느린 장치와 작업을 동기화하기 위해 READY 신호가 도입되었습니다.
명령 시스템은 65개의 명령으로 구성되었습니다. MP는 16K 바이트의 메모리를 처리할 수 있습니다. 4비트 MP에 비해 성능이 2.3배 향상됐다. 평균적으로 약 20개의 중간 집적 회로가 프로세서를 메모리 및 I/O 장치와 인터페이스하는 데 필요했습니다.
복잡한 고성능 MT를 만들기 위한 p-채널 기술의 가능성은 거의 소진되었으므로 "주요 타격의 방향"은 n-채널 MOS 기술로 이전되었습니다.
1974년 4월 1일 Intel 8080 MP가 모든 이해 관계자의 관심을 끌기 위해 발표되었습니다. 6미크론의 설계 표준을 가진 p-MOS 기술을 사용하여 6,000개의 트랜지스터가 칩에 배치되었습니다. 프로세서의 클록 주파수는 2MHz로 증가했으며 명령 주기의 지속 시간은 이미 2μs였습니다. 프로세서가 지정하는 메모리 양이 64KB로 증가했습니다.
40핀 패키지를 사용하여 SHA와 SD를 분리할 수 있었고, 총 수최소 구성으로 시스템을 구축하는 데 필요한 칩이 6개로 줄었습니다.
러시아 연방에서는 인터럽트 처리에 활발히 사용되는 스택 포인터와 내부 전송을 위해 프로그램에 액세스할 수 없는 두 개의 레지스터가 도입되었습니다. RON 블록은 정적 메모리 칩에 구현되었습니다. RF에서 배터리를 제외하고 ALU에 배터리를 도입함으로써 내부 버스 제어 체계를 단순화했습니다.
MP 아키텍처의 새로운 기능 - 사용 다단계 시스템벡터 인터럽트. 그런 기술 솔루션인터럽트 소스의 총 수를 256으로 가져올 수 있습니다(LSI 인터럽트 컨트롤러가 등장하기 전에는 인터럽트 벡터 생성 회로에 최대 10개의 추가 중간 통합 칩을 사용해야 했습니다). i8080은 DMA(직접 메모리 액세스) 메커니즘을 도입했습니다(이전에 IBM System 360 메인프레임 컴퓨터 등에서 사용).
PDP는 마그네틱 디스크 드라이브와 테이프, CRT 디스플레이와 같은 복잡한 장치의 마이크로 컴퓨터에 사용하기 위한 녹색 신호를 열어 마이크로 컴퓨터를 본격적인 컴퓨팅 시스템으로 만들었습니다.
회사의 전통은 첫 번째 칩부터 시작하여 단일 CPU 칩이 아니라 공유 사용을 위해 설계된 LSI 제품군을 출시하는 것이었습니다.
최신 마이크로프로세서는 32비트 x86 또는 IA-32 아키텍처(인텔 아키텍처 32비트)를 기반으로 구축되지만 머지 않아 보다 발전되고 생산적인 64비트 아키텍처 IA-64(인텔 아키텍처 64비트)로 전환될 것입니다. 사실, 전환은 이미 시작되었습니다. 이것은 AMD Corporation(Advanced Micro Devices)의 새로운 Athlon 64 마이크로프로세서의 2003년 대량 생산 및 판매에 의해 입증됩니다. 이 마이크로프로세서는 32비트 응용 프로그램과 및 64비트 애플리케이션 비트. 64비트 마이크로프로세서의 성능은 훨씬 더 높습니다.
2개의 마이크로프로세서 i80386
1985년 10월 인텔은 최초의 32비트 마이크로프로세서인 i80386을 발표했습니다. 이 마이크로프로세서를 사용한 최초의 컴퓨터는 CompaqDeskPro 386이었습니다. 새로운 마이크로프로세서의 전체 32비트 아키텍처는 세분화 단위 외에 페이지 제어 단위로 보완된 고급 메모리 관리자로 보완되었습니다. 이 장치를 사용하면 한 메모리 위치에서 다른 메모리 위치로 세그먼트를 쉽게 재배열할 수 있습니다. 16MHz의 클록 주파수에서 성능은 6 Mips였습니다. 32개의 주소 라인을 통해 4Gb의 메모리를 물리적으로 주소 지정할 수 있으며 새로운 가상 메모리 관리 모드 V86이 도입되었습니다. 이 모드에서는 여러 i8086 작업을 동시에 수행할 수 있습니다.
보조 프로세서가 있는 1개의 칩에 만들어진 i80386 마이크로프로세서는 i80386DX라고 불렸습니다. 32비트 마이크로프로세서의 더 저렴한 모델은 1988년 7월(i80386SX)까지 등장하지 않았습니다. 새로운 마이크로프로세서는 16비트 데이터 버스와 24비트 주소 버스를 사용했습니다. 이것은 표준 IBM PC AT에 특히 편리했습니다. i80386DX용으로 작성된 소프트웨어는 i80386DX에서 실행되었습니다. 내부 레지스터는 완전히 동일했습니다. SX 인덱스는 "sixteen"(16비트 데이터 버스)이라는 단어에서 유래했습니다. i486 SX의 경우 보조 프로세서가 없다는 의미가 되었습니다. 1989년 가을 쇼에서 Intel은 단일 칩에 120만 개의 트랜지스터를 포함하고 다른 86개 프로세서와 완벽하게 호환되는 i80486DX를 발표했습니다. CPU, 보조 프로세서 및 캐시 메모리가 1개의 칩에 처음으로 결합된 새로운 미세 회로. RISC 프로세서 고유의 파이프라인 아키텍처를 사용하여 기존 32비트 시스템의 4배 성능을 달성할 수 있습니다. 8KB의 내장 캐시 메모리는 자주 사용하는 명령과 데이터를 중간 저장하여 실행을 가속화합니다. 25MHz의 클록 주파수에서 마이크로프로세서는 16.5Mips의 성능을 보였습니다. 1991년 1월에 만들어졌습니다. 50MHz 버전의 마이크로프로세서는 추가로 50%의 성능 향상을 가능하게 했습니다. 내장된 보조 프로세서는 수학적 계산을 크게 가속화했지만 나중에 사용자의 30%만이 그러한 마이크로프로세서가 필요하다는 것이 분명해졌습니다.
컴퓨터를 사용하거나 휴대 기기지금 이 주제를 읽으려면 컴퓨터나 모바일 장치는 마이크로프로세서를 사용하여 이러한 작업을 수행합니다. 마이크로프로세서는 모든 장치, 서버 또는 랩톱의 핵심입니다. 가장 많은 브랜드의 마이크로 프로세서가 있습니다. 다른 제조업체, 그러나 그들은 모두 거의 같은 일을 거의 같은 방식으로 수행합니다.
마이크로프로세서- 프로세서 또는 중앙 처리 장치라고도 하며 단일 칩에서 제조되는 컴퓨팅 엔진입니다. 최초의 마이크로프로세서는 1971년에 등장한 Intel 4004로 그다지 강력하지 않았습니다. 그는 덧셈과 뺄셈을 할 수 있었고 그것은 한 번에 4비트에 불과했습니다. 프로세서는 단일 칩으로 만들어졌기 때문에 놀랍습니다. 왜냐고 물을 것입니다. 그리고 나는 대답 할 것입니다. 당시 엔지니어는 여러 칩이나 개별 구성 요소 (트랜지스터는 별도의 패키지에 사용됨)에서 프로세서를 생산했습니다.
컴퓨터에서 마이크로프로세서가 무엇을 하는지, 어떻게 생겼는지, 다른 유형의 마이크로프로세서와 차이점이 무엇인지 궁금하다면 다음으로 이동하십시오. 고양이 아래- 가장 흥미롭고 자세한 내용이 있습니다.
마이크로프로세서 진행: 인텔
훗날 간단한 기술의 핵심이 된 최초의 마이크로프로세서 가정용 컴퓨터, 단일 칩에 완전한 8비트 컴퓨터인 Intel 8080이 1974년에 소개되었습니다. 최초의 마이크로프로세서는 시장에서 진정한 급증을 일으켰습니다. 1979년 후반에 발매되었다. 신형- Intel 8088. PC 시장과 그 역사를 잘 아시는 분이라면 PC 시장이 Intel 8088에서 Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Pentium, Pentium으로 이동했다는 사실을 아실 것입니다. II, Pentium III 및 Pentium 4 이 모든 마이크로프로세서는 Intel에서 제작했으며 모두 Intel 8088의 기본 설계를 개선한 것입니다. Pentium 4는 모든 코드를 실행할 수 있지만 5,000배 더 빠릅니다.
2004년 연도 인텔다중 코어와 수백만 개의 트랜지스터가 있는 마이크로프로세서를 도입했지만 이러한 마이크로프로세서도 그 뒤를 따랐습니다. 일반적인 규칙, 이전에 제조된 칩으로. 추가 정보테이블에서:
- 날짜: 프로세서가 처음 도입된 연도입니다. 많은 프로세서가 더 높은 클럭 속도로 다시 출시되었으며 이는 원래 출시일 이후 몇 년 동안 계속되었습니다.
- 트랜지스터: 칩에 있는 트랜지스터의 수입니다. 단일 칩의 트랜지스터 수가 수년에 걸쳐 꾸준히 증가하고 있음을 알 수 있습니다.
- 미크론: 칩에서 가장 작은 와이어의 마이크론 단위 너비. 비교를 위해 약 100 마이크론의 두께를 가진 사람의 머리카락을 줄 수 있습니다. 크기가 점점 작아질수록 트랜지스터의 수는 증가했습니다.
- 클록 주파수: 최대 속도칩이 개발될 수 있다는 것입니다. 클럭 주파수에 대해서는 잠시 후에 이야기하겠습니다.
- 폭(버스) 데이터: ALU(산술 논리 단위)의 너비입니다. 8비트 ALU는 더하기, 빼기, 곱하기 등을 할 수 있습니다. 많은 경우에 데이터 버스는 ALU와 너비가 같지만 항상 그런 것은 아닙니다. Intel 8088은 16비트이고 8비트 버스를 가지고 있지만 현재 Pentium 모델은 64비트입니다.
- MIPS: 표의 이 열은 초당 작업 수를 표시합니다. 마이크로프로세서의 측정 단위입니다. 최신 프로세서그들은 너무 많은 일을 할 수 있기 때문에 표에 제시된 오늘의 등급은 모든 의미를 잃을 것입니다. 하지만 당시 마이크로프로세서의 상대적인 위력을 느낄 수 있습니다.
칩이란 무엇입니까?
칩은 집적 회로라고도 합니다. 이것은 일반적으로 마이크로프로세서를 구성하는 트랜지스터가 새겨진 작고 얇은 실리콘 조각입니다. 칩은 1인치만큼 작을 수 있지만 여전히 수천만 개의 트랜지스터를 포함합니다. 더 간단한 프로세서는 불과 몇 평방 밀리미터의 칩에 에칭된 수천 개의 트랜지스터로 구성될 수 있습니다.
작동 방식
인텔 펜티엄 4
마이크로프로세서가 어떻게 작동하는지 이해하려면 내부를 살펴보고 내부에 대해 배우는 것이 도움이 될 것입니다. 이 과정에서 어셈블리 언어, 마이크로프로세서의 모국어 및 엔지니어가 프로세서의 속도를 높이기 위해 할 수 있는 많은 작업에 대해서도 배울 수 있습니다.
마이크로프로세서는 프로세서에 수행할 작업을 지시하는 기계 명령 모음을 실행합니다. 지침에 따라 마이크로프로세서는 세 가지 주요 작업을 수행합니다.
- ALU(산술 논리 장치)를 사용하여 마이크로프로세서는 다음을 수행할 수 있습니다. 수학 연산. 예를 들어, 더하기, 빼기, 곱하기 및 나누기. 최신 마이크로프로세서는 매우 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다.
- 마이크로프로세서는 한 메모리 위치에서 다른 메모리 위치로 데이터를 이동할 수 있습니다.
- 마이크로프로세서는 결정을 내리고 이러한 결정을 기반으로 새로운 명령 세트로 이동할 수 있습니다.
직설적으로 말하면 마이크로프로세서는 복잡한 일을 하지만 위에서는 세 가지 주요 활동을 설명했습니다. 다음 다이어그램은 이 세 가지 작업을 수행할 수 있는 매우 간단한 마이크로프로세서를 보여줍니다. 이 마이크로프로세서에는 다음이 있습니다.
- 메모리 액세스를 보내는 주소 버스(8, 16 또는 32비트)
- 메모리에서 데이터를 보내거나 받는 데이터 버스(8, 16 또는 32비트)
- RD(읽기, 읽기) 및 WR(쓰기, 쓰기)은 메모리에 주소 지정 위치를 설정하거나 가져올지 여부를 알려줍니다.
- 프로세서 클럭 시퀀스를 볼 수 있는 클럭 라인
- 프로그램 카운터를 0으로 재설정하고 실행을 다시 시작하는 재설정 라인
마이크로프로세서 메모리
이전에 우리는 주소 및 데이터 버스, 읽기 및 쓰기 라인에 대해 이야기했습니다. 이 모든 것이 RAM(Random Access Memory) 또는 ROM(Read Only Memory 또는 Read Only Memory, ROM)에 연결됩니다. 일반적으로 둘 다입니다. 우리의 예제 마이크로프로세서에는 8비트의 넓은 주소 버스와 8비트의 동일한 넓은 데이터 버스가 있습니다. 이것은 마이크로프로세서가 2^8 ~ 256바이트의 메모리에 액세스할 수 있고 한 번에 8비트의 메모리를 읽고 쓸 수 있음을 의미합니다. 이 간단한 마이크로프로세서에 주소 0에서 시작하는 128바이트의 내부 메모리와 주소 128에서 시작하는 128바이트의 RAM이 있다고 가정해 보겠습니다. RAM은 읽기 전용 메모리를 나타냅니다. 칩 영구 기억영구 사전 설정 바이트로 프로그래밍됩니다. 버스 주소는 RAM 칩에 도달하고 데이터 버스에 맞는 바이트를 알려줍니다. 읽기 라인이 상태를 변경하면 ROM 칩이 선택한 바이트를 데이터 버스에 표시합니다.
RAM은 RAM을 의미합니다. RAM에는 1바이트의 정보가 포함되어 있으며 마이크로프로세서는 읽기 또는 쓰기 라인이 신호를 보내는지 여부에 따라 해당 바이트를 읽거나 쓸 수 있습니다. 오늘날의 칩에서 발견될 수 있는 문제 중 하나는 에너지가 없어지자 마자 모든 것을 잊어버린다는 것입니다. 따라서 컴퓨터에 RAM이 있어야 합니다.
RAM 칩 또는 ROM(읽기 전용 메모리) 칩
그건 그렇고, 거의 모든 컴퓨터에는 어느 정도의 RAM이 있습니다. 개인용 컴퓨터에서 읽기 전용 메모리를 BIOS(기본 입/출력 시스템)라고 합니다. 시작 시 마이크로프로세서는 BIOS에서 찾은 명령을 실행하기 시작합니다. 그런데 BIOS 명령은 하드웨어 검사를 수행한 다음 모든 정보가 하드 디스크로 이동하여 부트 섹터를 생성하는 역할도 수행합니다. 부트 섹터는 하나입니다. 작은 프로그램, BIOS는 디스크에서 읽은 후 메모리에 보관합니다. 그런 다음 마이크로 프로세서는 명령 실행을 시작합니다. 부트 섹터램에서. 부트 섹터 프로그램은 마이크로프로세서에 무엇을 가져갈지 알려줄 것입니다. 하드 드라이브 RAM에 넣은 다음 모든 작업을 수행합니다. 이것이 마이크로프로세서가 전체 운영 체제를 로드하고 실행하는 방법입니다.
마이크로프로세서 명령어
내가 방금 설명한 엄청나게 간단한 마이크로프로세서조차도 실행할 수 있는 명령 집합이 상당히 많습니다. 명령어 컬렉션은 비트 패턴으로 구현되며, 비트 패턴은 명령어 섹터에 로드될 때 각각 다른 의미를 갖습니다. 사람들은 짧은 단어의 모음이므로 비트 패턴을 특히 잘 기억하지 못합니다. 그런데 이 짧은 단어 집합을 프로세서 어셈블리 언어라고 합니다. 어셈블러는 단어를 비트 패턴으로 매우 쉽게 변환할 수 있으며 어셈블러의 노력은 마이크로프로세서가 실행할 수 있도록 메모리에 저장됩니다.다음은 어셈블리 언어 지침 세트입니다.
- LOADA 멤- 메모리 주소로 레지스터에 로드
- LOADB 메모리- 메모리 주소에서 레지스터 B로 로드
- CONB 메모리- 레지스터 B에 상수 값 로드
- 저장 메모리- 레지스터 B를 메모리 주소에 저장
- 저장 메모리- 레지스터 C를 메모리 주소에 저장
- 추가하다- A와 B를 더하고 결과를 C에 저장
- 보결- A와 B를 빼고 결과를 C에 저장
- 물- A와 B를 곱하고 결과를 C에 저장
- DIV- A와 B를 분할하고 결과를 C에 저장
- COM- A와 B를 비교하고 결과를 테스트에 저장
- 점프 주소- 주소로 이동
- JEQ 주소- 해결과 같으면 점프
- JNEQ 주소- 풀 수 없을 경우 점프
- JG 주소- 더 많은 경우 점프, 해결
- JGE 주소- 해결하기 위해 크거나 같으면 점프
- JL 주소- 덜 풀면 점프
- JLE 주소- 풀기보다 작거나 같으면 점프
- 멈추다- 실행 중지
C 컴파일러는 이 C 코드를 어셈블리 언어로 번역합니다. 주 메모리가 이 프로세서의 주소 128에서 시작하고 읽기 전용 메모리(어셈블리 언어 프로그램 포함)가 주소 0에서 시작한다고 가정하면 간단한 마이크로프로세서의 경우 어셈블러는 다음과 같이 보일 수 있습니다.
// a가 주소 128에 있다고 가정 // F가 주소 1290에 있다고 가정 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // a > 5이면 175로 점프 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 JUMP1 4 // STOP 루프 백
읽기 전용 메모리(ROM)
이제 질문은 "이 모든 명령이 ROM과 어떻게 통합됩니까?"입니다. 물론 설명하겠습니다. 이러한 각 어셈블리 언어 명령어는 다음과 같이 표현되어야 합니다. 이진수. 단순화를 위해 각 어셈블리 언어 명령어가 자신에게 할당한다고 가정해 보겠습니다. 고유 번호. 예를 들어 다음과 같습니다.
- 로다 - 1
- 로드 - 2
- CONB - 3
- 세이브 - 4
- 저장 메모리 - 5
- 추가하다 - 6
- 보결 - 7
- 물 - 8
- DIV - 9
- COM - 10
- 점프 주소 - 11
- JEQ 주소 - 12
- JNEQ 주소 - 13
- JG 주소 - 14
- JGE 주소 - 15
- JL 주소 - 16
- JLE 주소 - 17
- 멈추다 - 18
// a가 주소 128에 있다고 가정합니다. // F가 주소 129Addr에 있다고 가정합니다. opcode/value0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // 31 LOADA 281809 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // 82818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 12921 12922 ADD27 5 // 저장 12828 12829 11 // 점프 430 831 18 // 정지
7줄의 C 코드가 18줄의 어셈블러가 되었고 모두 ROM에서 32바이트가 된 것을 볼 수 있습니다.
디코딩
디코드 명령은 각 opcode를 마이크로프로세서 내의 다양한 구성요소를 제어하는 신호 세트로 변환해야 합니다. ADD 명령어를 예로 들어 수행해야 하는 작업을 살펴보겠습니다. 그래서:
- 1. 첫 번째 사이클에서는 명령 자체를 로드해야 하므로 디코더는 다음을 수행해야 합니다. 세 가지 상태로 프로그램 카운터에 대한 버퍼 활성화, 읽기 라인(RD) 활성화, 세 가지 상태의 데이터 활성화 명령어 레지스터의 버퍼
- 2. 두 번째 사이클에서 ADD 명령이 디코딩됩니다. 여기에서는 아주 약간만 수행해야 합니다. 산술 논리 장치(ALU)의 연산을 레지스터 C로 설정합니다.
- 3. 세 번째 사이클 동안 프로그램 카운터가 증가합니다(이론적으로는 두 번째 사이클에서 겹칠 수 있음).
끝까지 가자
트랜지스터의 수는 프로세서 성능에 큰 영향을 미칩니다. 위에서 볼 수 있듯이 일반적인 Intel 8088 마이크로프로세서는 15사이클을 실행할 수 있습니다. 트랜지스터가 많을수록 성능이 높아집니다. 간단합니다. 많은 수의 트랜지스터는 또한 파이프라이닝과 같은 기술을 허용합니다.
파이프라인 아키텍처는 명령 실행으로 구성됩니다. 하나의 명령어를 실행하는 데 다섯 사이클이 걸릴 수 있지만 동시에 실행의 다른 단계에서 다섯 개의 명령어가 있을 수는 없습니다. 따라서 하나의 명령어가 각 클록 사이클을 완료하는 것처럼 보입니다.
이러한 모든 경향으로 인해 트랜지스터 수가 증가하여 오늘날 사용할 수 있는 수백만 달러 규모의 트랜지스터가 탄생했습니다. 이러한 프로세서는 초당 약 10억 개의 작업을 수행할 수 있습니다. 상상해 보십시오. 그건 그렇고, 이제 많은 제조업체가 64 비트 릴리스에 관심을 갖게되었습니다. 모바일 프로세서그리고 분명히 또 다른 물결이 오고 있습니다. 이번에야말로 64비트 아키텍처가 패션의 왕이 될 것입니다. 아마도 가까운 시일 내에 이 주제를 다루게 될 것이고 그것이 실제로 어떻게 작동하는지 알려줄 것입니다. 이것에 대해 아마도 오늘의 모든 것. 나는 당신이 그것을 즐기고 많은 것을 배웠기를 바랍니다.
최초의 마이크로프로세서는 1971년에 만들어졌습니다., 그리고 마침내 탄생했습니다. 4세대 컴퓨터.
CPU(CPU, 말 그대로 - 중앙 처리 장치) - 기계 명령(프로그램 코드)을 실행하는 전자 장치 또는 집적 회로(마이크로프로세서). 때때로 마이크로프로세서 또는 단순히 프로세서라고도 합니다.
중앙 처리 장치(CPU)의 주요 특징은 다음과 같습니다.클럭 속도, 성능, 전력 소비 및 아키텍처.
초기 CPU는 고유하고 독특한 컴퓨터 시스템을 위한 고유한 빌딩 블록으로 설계되었습니다. 나중에 하나의 기능을 수행하도록 설계된 프로세서를 개발하는 비용이 많이 드는 방법에서 유일한 프로그램, 컴퓨터 제조업체는 일반적인 프로세서 클래스의 직렬 생산으로 전환했습니다.
마이크로 회로의 생성은 CPU의 물리적 크기를 줄이는 동시에 CPU의 복잡성을 더욱 증가시킬 수 있었습니다.
1971년 인텔은 세계 최초의 4비트 마이크로프로세서 4004를 만들었습니다.계산기에서 사용하도록 설계되었습니다.
나중에 바뀌었다. 8비트 인텔 8080그리고 16비트 8086, 모든 현대 데스크탑 컴퓨터 아키텍처의 토대를 마련했습니다.
그런 다음 그의 수정을 따랐습니다. 80186 .
에 프로세서 80286최대 16MB의 메모리를 사용할 수 있는 보호 모드가 나타납니다.
인텔 80386 프로세서는 1985년에 등장했습니다.향상된 보호 모드를 도입하여 최대 4GB의 RAM을 사용할 수 있습니다. 
인텔486(i486, Intel 80486 또는 단순히 486이라고도 함) 하이브리드 코어 및 1989년 4월 10일 인텔에서 출시.
이 마이크로프로세서는 80386 마이크로프로세서의 개선된 버전으로, 1989년 가을 전시회에서 처음 시연되었습니다.
내장된 최초의 마이크로프로세서였습니다. 수학 보조 프로세서(FPU). 주로 데스크탑 PC, 서버, 포터블 PC(노트북, 노트북)에 사용되었습니다.
개인용 컴퓨터에서 사용되기 시작했습니다 x86 아키텍처 프로세서.
점차적으로 거의 모든 프로세서가 마이크로 프로세서 형식으로 생산되기 시작했습니다.
마이크로프로세서 인텔 펜티엄 1993년 3월 22일 발표.
프로세서의 새로운 아키텍처는 33MHz 486DX에 비해 성능을 5배까지 높일 수 있습니다.
트랜지스터의 수는 310만개입니다.
커넥터 237/238 다리.
다음은 (Intel에서) 64비트 프로세서입니다.
아이테니엄, 아이테니엄 2, 펜티엄 4F, 펜티엄 D, 제온, 인텔 코어 2, 펜티엄 듀얼 코어, 셀러론 듀얼 코어, 인텔 코어 i3, 인텔 코어 i5, 인텔 코어 i7, 인텔 제온 E3...
멀티 코어 프로세서 하나의 패키지(하나 이상의 칩)에 여러 프로세서 코어를 포함합니다.
최초의 멀티코어 마이크로프로세서는 2001년에 등장한 IBM의 POWER4로 2개의 코어를 가지고 있습니다. 2005년 11월 14일 Sun은 8코어울트라스팍 T1.
AMD는 2007년에 제조를 시작했습니다. 단일 칩의 쿼드 코어 프로세서.
2, 3, 4 및 6 코어 프로세서와 2, 3 및 4 모듈 프로세서가 대량으로 사용 가능하게 되었습니다. AMD 프로세서불도저 세대.
8코어 Xeon 및 Nehalem(Intel) 및 12코어 Opteron(AMD) 프로세서도 서버에 사용할 수 있습니다.
방열판용마이크로 프로세서에서 패시브 라디에이터 및 액티브 쿨러가 사용됩니다.
인텔 코어 i7- x86-64 인텔 프로세서 제품군.
단일 칩 장치:모든 코어, 메모리 컨트롤러 및 캐시가 동일한 칩에 있습니다.
지원하다 터보 부스트, 프로세서가 필요할 때 자동으로 성능을 향상시킵니다. 
프로세서의 보호 커버는 니켈 도금 구리, 기판은 실리콘, 접점은 금도금 구리로 만들어졌습니다.
Core i7의 최소 및 최대 보관 온도는 각각 -55°C 및 125°C입니다.
최대 방열 코어 프로세서 i7은 130와트입니다.
Intel Core i7 3820에는 4개의 물리적 프로세서 코어와 8개의 가상 프로세서 코어가 장착되어 있으며 공칭 클럭 주파수는 3.6GHz이고 동적 주파수는 3.8GHz이며 10MB 캐시 메모리가 있습니다. 시장 진입일 - 2012.
현대 컴퓨터작고 편리하며 정보 처리 속도가 빠르며 운영 및 물리적 메모리가 많습니다. 
최신 프로세서를 찾을 수 있습니다.컴퓨터 뿐만 아니라 자동차에서도 휴대 전화, 가전 제품 및 심지어 어린이 장난감.
), 최초의 MDA 및 CGA 그래픽 어댑터에서 최신 AMD 및 NVIDIA 아키텍처에 이르기까지 다양합니다. 이제 모든 컴퓨터에서 똑같이 중요한 구성 요소인 중앙 처리 장치의 개발을 따를 차례입니다. 자료의 이 부분에서 우리는 1970년대, 따라서 최초의 4비트 및 8비트 솔루션에 대해 이야기할 것입니다.
최초의 CPU는 지네
1940년대–1960년대
중앙 처리 장치 개발의 역사를 탐구하기 전에 일반적으로 컴퓨터 개발에 대해 몇 마디 말할 필요가 있습니다. 최초의 CPU는 1940년대에 등장했습니다. 그런 다음 그들은 전기 기계 릴레이와 진공관의 도움으로 작업했으며 여기에 사용된 페라이트 코어는 저장 장치 역할을 했습니다. 이러한 미세 회로를 기반으로 하는 컴퓨터의 기능을 위해서는 다음이 필요했습니다. 큰 금액프로세서. 유사한 컴퓨터꽤 큰 방 크기의 거대한 건물이었다. 동시에 엄청난 에너지를 발산해 그의 연기는 아쉬움을 남겼다.
전기 기계 릴레이를 사용하는 컴퓨터
그러나 이미 1950년대에 트랜지스터가 프로세서 설계에 사용되기 시작했습니다. 그들의 사용 덕분에 엔지니어들은 더 많은 것을 성취할 수 있었습니다. 고속칩의 작동뿐만 아니라 전력 소비를 줄이지만 신뢰성을 향상시킵니다.
1960년대에는 집적 회로 제조 기술이 개발되어 트랜지스터가 있는 마이크로 칩을 만들 수 있었습니다. 프로세서 자체는 이러한 여러 회로로 구성됩니다. 시간이 지남에 따라 기술은 점점 더 많은 트랜지스터를 칩에 배치할 수 있게 되었고 결과적으로 CPU에 사용되는 집적 회로의 수가 감소했습니다.
그러나 프로세서 아키텍처는 여전히 오늘날 우리가 보는 것과는 거리가 멀었습니다. 그러나 1964년에 출시된 IBM System / 360은 주로 소프트웨어 작업 측면에서 당시 컴퓨터와 CPU의 디자인을 현대적인 디자인에 조금 더 가깝게 만들었습니다. 사실 이 컴퓨터가 출현하기 전에는 모든 시스템과 프로세서가 프로그램 코드특별히 그들을 위해 쓰여진 것입니다. IBM은 처음으로 컴퓨터에 다른 철학을 사용했습니다. 즉, 성능이 다른 전체 CPU 라인이 동일한 명령 세트를 지원하여 System / 360의 모든 수정에서 실행되는 소프트웨어를 작성할 수 있게 했습니다.
IBM 시스템/360 컴퓨터
System/360 호환성 주제로 돌아가서 IBM이 이 측면에 많은 관심을 기울였다는 점을 강조해야 합니다. 예를 들어, 최신 zSeries 컴퓨터는 여전히 소프트웨어 System/360 플랫폼용으로 작성되었습니다.
DEC(Digital Equipment Corporation), 즉 PDP(Programmed Data Processor) 컴퓨터 라인을 잊지 마십시오. 이 회사는 1957년에 설립되었으며 1960년에는 최초의 미니컴퓨터 PDP-1을 출시했습니다. 이 장치는 18비트 시스템이었으며 당시의 메인프레임보다 작았고 "오직" 방 한 구석을 차지했습니다. CRT 모니터가 컴퓨터에 통합되었습니다. 흥미롭게도 세계 최초 컴퓨터 게임스페이스워라고 합니다! PDP-1 플랫폼을 위해 특별히 작성되었습니다. 1960년 컴퓨터 가격은 12만 달러로 다른 메인프레임 가격보다 훨씬 저렴했습니다. 그럼에도 불구하고 PDP-1은 그다지 인기가 없었습니다.
컴퓨터 PDP-1
상업적으로 성공한 최초의 DEC 장치는 1965년에 출시된 PDP-8 컴퓨터였습니다. PDP-1과 달리 새로운 시스템 12비트였습니다. PDP-8의 비용은 미화 16,000달러였으며 당시 가장 저렴한 미니컴퓨터였습니다. 이러한 저렴한 가격 덕분에 이 장치는 산업 기업과 과학 실험실에서 사용할 수 있게 되었습니다. 그 결과 약 5만 대의 컴퓨터가 판매되었습니다. PDP-8 프로세서의 독특한 구조적 특징은 단순성이었습니다. 따라서 작업에 사용되는 12비트 레지스터는 4개뿐이었습니다. 다양한 방식. 동시에 PDP-8에는 총 519개의 논리 게이트가 포함되었습니다.
컴퓨터 PDP-8. 영화 "Three Days of the Condor"의 프레임
PDP 프로세서의 아키텍처는 나중에 논의될 4비트 및 8비트 프로세서의 설계에 직접적인 영향을 미쳤습니다.
인텔 4004
1971년은 역사상 최초의 마이크로프로세서의 해로 기록되었습니다. 예, 그렇습니다. 오늘날 개인용 컴퓨터, 랩톱 및 기타 장치에 사용되는 솔루션입니다. 그리고 가장 먼저 자신을 발표한 회사 중 하나는 세계 최초의 상용 단일 칩 프로세서인 4004 모델을 출시한 당시 막 설립된 Intel 회사였습니다.
4004 프로세서로 직접 이동하기 전에 Intel 자체에 대해 몇 마디 말할 가치가 있습니다. 그것은 1968년까지 페어차일드 반도체의 이익을 위해 일했던 엔지니어 Robert Noyce와 Gordon Moore와 Andrew Grove에 의해 만들어졌습니다. 그건 그렇고, 프로세서의 트랜지스터 수가 매년 두 배가된다는 잘 알려진 "무어의 법칙"을 발표 한 사람은 Gordon Moore였습니다.
창립 1년 후인 1969년에 이미 Intel은 일본 회사인 Nippon Calculating Machine(Busicon Corp.)으로부터 고성능 데스크탑 계산기용 칩 12개를 생산하라는 주문을 받았습니다. 원래 칩 디자인은 Nippon 자체에서 제안했습니다. 그러나 인텔 엔지니어들은 이 아키텍처가 마음에 들지 않았고, 미국 회사 Ted Hoff의 직원은 범용 칩을 사용하여 칩 수를 4개로 줄이는 것을 제안했습니다. CPU, 산술 및 논리 기능을 담당합니다. 중앙 처리 장치 외에도 칩 아키텍처에는 사용자 데이터를 저장하기 위한 RAM과 소프트웨어를 저장하기 위한 ROM이 포함되었습니다. 승인 후 최종 구조마이크로 회로, 마이크로 프로세서 설계에 대한 작업이 계속되었습니다.
1970년 4월 페어차일드에서 일했던 이탈리아 물리학자 페데리코 파긴(Federico Fagin)이 인텔 엔지니어링 팀에 합류했습니다. 그는 컴퓨터 로직 설계 및 실리콘 게이트 MOS(금속 산화물 반도체) 기술에 대한 광범위한 경험을 가지고 있습니다. Intel 엔지니어들이 모든 미세 회로를 하나의 칩으로 결합할 수 있었던 것은 Federico의 공헌 덕분이었습니다. 그래서 세계 최초의 마이크로프로세서 4004가 빛을 발했습니다.
인텔 4004 프로세서
에 관하여 명세서당시 Intel 4004는 오늘날의 표준으로 볼 때 물론 그 수준이 낮았습니다. 이 칩은 10미크론 공정 기술을 사용하여 제조되었으며 2300개의 트랜지스터를 포함하고 740kHz의 주파수에서 작동하므로 초당 92,600회의 작업을 수행할 수 있습니다. DIP16 패키징이 폼 팩터로 사용되었습니다. 치수 인텔 4004는 3x4mm이고 측면에 접점 열이 있습니다. 처음에 칩에 대한 모든 권리는 자체 생산 계산기에만 마이크로프로세서를 사용하려는 Busicom에 속했습니다. 그러나 결국 인텔이 칩을 판매하도록 허용했습니다. 1971년에는 누구나 약 200달러에 4004 프로세서를 구입할 수 있었습니다. 그건 그렇고, 조금 후에 Intel은 Busicom에서 프로세서에 대한 모든 권리를 구입하여 집적 회로의 후속 소형화에서 칩의 중요한 역할을 예측했습니다.
프로세서의 가용성에도 불구하고 그 범위는 Busicom 141-PF 계산기로 제한되었습니다. 또한 오랫동안 Intel 4004가 목성 근처를 비행한 최초의 행성간 탐사선이 된 Pioneer 10 무인 우주선의 온보드 컴퓨터 설계에 사용되었다는 소문이 있었습니다. 이 소문은 사실에 의해 직접적으로 반박됩니다. 온보드 컴퓨터"개척자"는 18비트 또는 16비트를 사용했지만 Intel 4004는 4비트 프로세서였습니다. 그러나 NASA 엔지니어가 장치에 사용할 가능성을 고려했지만 칩이 이러한 목적으로 충분히 테스트되지 않았다고 간주했다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
프로세서 인텔 4040
Intel 4004 프로세서가 출시된 지 3년 후, 후속 제품인 4비트 Intel 4040이 빛을 발했습니다. 이 칩은 동일한 10미크론 프로세스 기술을 사용하여 생산되었으며 동일한 클럭 주파수 740kHz에서 실행되었습니다. 그러나 프로세서는 약간 "더 복잡해졌으며" 더 풍부한 기능 세트를 받았습니다. 따라서 4040에는 3000개의 트랜지스터가 포함되었습니다(4004개보다 700개 더 많음). 프로세서의 폼 팩터는 동일하게 유지되었지만 16핀 대신 24핀 DIP를 사용하기 시작했습니다. 4040의 개선 사항 중 14개의 새로운 명령 지원, 스택 깊이를 7단계로 증가, 인터럽트 지원에 주목할 가치가 있습니다. "Fortieth"는 주로 테스트 장치 및 장비 제어에 사용되었습니다.
인텔 8008
4 비트 프로세서 외에도 70 년대 초 Intel - 8008의 무기고에 8 비트 모델이 등장했습니다. 핵심에서 칩은 클럭 속도가 낮은 4004 프로세서의 8 비트 버전이었습니다. 8008 모델의 개발이 4004의 개발과 병행하여 수행되었기 때문에 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 따라서 1969년에 Computer Terminal Corporation(나중의 Datapoint)은 Intel에게 Datapoint 터미널용 프로세서를 만들도록 의뢰하여 다음을 제공했습니다. 아키텍처 다이어그램. 4004와 마찬가지로 Tad Hoff는 모든 IC를 단일 칩에 통합할 것을 제안했고 CTC는 동의했습니다. 개발은 서서히 끝나가고 있었지만 1970년에 CTC는 칩과 인텔과의 추가 협력을 모두 포기했습니다. 그 이유는 진부했습니다. 인텔 엔지니어가 개발 마감일에 투자하지 않았고 제공된 "스톤"의 기능이 CTC 요청을 충족하지 못했습니다. 두 회사 사이의 계약은 해지되었고 모든 개발에 대한 권리는 인텔에 남았습니다. 일본 회사인 Seiko는 새 칩에 관심을 갖게 되었고 엔지니어들은 계산기에 새 프로세서를 사용하기를 원했습니다.
프로세서 인텔 8008
어떤 식으로든 CTC와의 협력이 종료된 후 Intel은 개발 중인 칩의 이름을 8008로 변경했습니다. 1972년 4월 이 프로세서는 $120의 가격으로 주문할 수 있게 되었습니다. 인텔이 CTC 지원 없이 방치된 후 회사 측에서는 새 칩의 상업적 전망에 대해 신중했지만 의심은 헛수고였습니다. 프로세서가 잘 팔렸습니다.
8008의 기술적 특성은 여러 면에서 4004와 유사했습니다. 프로세서는 10미크론 기술 표준에 따라 18핀 DIP 폼 팩터로 제조되었으며 3500개의 트랜지스터를 포함했습니다. 내부 스택은 8개 레벨을 지원하며, 지원되는 양은 외부 메모리최대 16KB였습니다. 8008의 클럭 속도는 500kHz(4004보다 240kHz 낮음)로 설정되었습니다. 이 때문에 8비트 인텔 프로세서는 종종 4비트 프로세서로 속도가 떨어집니다.
8008을 기반으로 여러 컴퓨터 시스템이 구축되었습니다. 그 중 첫 번째는 The Sac State 8008이라는 잘 알려지지 않은 프로젝트였습니다. 이 시스템은 엔지니어 Bill Pentz의 지도 하에 새크라멘토 대학교의 벽 내에서 개발되었습니다. 오랫동안 Altair 8800 시스템이 최초의 마이크로컴퓨터로 여겨졌음에도 불구하고 바로 The Sac State 8008입니다. 이 프로젝트는 1972년에 완료되었으며 환자의 의료 기록을 처리하고 저장하기 위한 완전한 컴퓨터였습니다. 컴퓨터에는 8008 프로세서가 직접 포함되어 있으며, HDD, 8K RAM, 컬러 디스플레이, 메인프레임 인터페이스 및 독점 운영 체제. 이러한 시스템의 비용은 매우 높아서 Sac State 8008은 꽤 오랫동안 성능면에서 경쟁자가 없었음에도 불구하고 적절한 배포를 얻지 못했습니다.
Sac State 8008은 이렇게 생겼습니다.
그러나 Sac State 8008은 8008 프로세서를 기반으로 구축된 유일한 컴퓨터가 아니며 미국 SCELBI-8H, 프랑스 Micral N 및 캐나다 MCM/70과 같은 다른 시스템이 만들어졌습니다.
인텔 8080
4004 프로세서의 경우와 마찬가지로 잠시 후 8008도 8080 칩에 대한 업데이트를 받았지만 8비트 솔루션의 경우 프로세서 아키텍처의 변경 사항이 훨씬 더 중요했습니다.
인텔 8080은 1974년 4월에 출시되었습니다. 우선 프로세서 생산이 새로운 6미크론 공정 기술로 이전되었다는 점에 유의해야 합니다. 또한 P-MOS 로직을 사용하여 제조된 8008과 달리 N-MOS(n-채널 트랜지스터) 기술이 생산에 사용되었습니다. 새로운 공정 기술을 사용하여 칩에 6,000개의 트랜지스터를 배치할 수 있었습니다. 사용된 폼 팩터는 40핀 DIP입니다.
8080은 16개의 데이터 전송 명령, 31개의 데이터 처리 명령, 28개의 직접 주소 점프 명령 및 5개의 제어 명령을 포함하는 더 풍부한 명령 세트를 받았습니다. 프로세서의 클록 주파수는 이전 제품보다 4배 더 많은 2MHz였습니다. 8080은 또한 16비트 주소 버스를 가지고 있어 64KB의 메모리 주소를 지정할 수 있습니다. 이러한 혁신은 8008보다 약 10배 높은 새 칩의 고성능을 보장했습니다.
프로세서 인텔 8080
첫 번째 개정판의 8080 프로세서에는 정지로 이어질 수 있는 심각한 버그가 포함되어 있었습니다. 이 오류는 8080A라는 칩의 업데이트된 개정판에서 수정되었으며 불과 6개월 후에 출시되었습니다.
고성능으로 인해 8080 프로세서는 매우 인기를 얻었습니다. 가로등 및 신호등 제어 시스템에도 사용되었습니다. 그러나 주로 다음에서 사용되었습니다. 컴퓨터 시스템, 가장 유명한 것은 1975년에 소개된 MITS Altair-8800의 개발이었습니다.
Altair-8800이 기지에서 작동했습니다. 운영 체제 Altair BASIC과 S-100 인터페이스는 버스로 사용되었으며 몇 년 후 모든 개인용 컴퓨터의 표준이 되었습니다. 컴퓨터의 기술적 특성은 보통 수준 이상이었습니다. 그는 256바이트의 RAM만 가지고 있었고 키보드와 모니터도 없었습니다. 사용자는 위, 아래의 두 위치를 차지할 수 있는 작은 키 세트를 클릭하여 이진 형식으로 프로그램과 데이터를 입력하여 컴퓨터와 상호 작용했습니다. 결과는 소멸되고 빛나는 전구에 의해 이진 형식으로도 읽혀졌습니다. 그러나 Altair-8800은 MITS와 같은 소규모 회사가 컴퓨터 수요를 따라갈 수 없을 정도로 인기를 얻었습니다. 컴퓨터의 인기는 621 US 달러의 저렴한 비용에 직접 기여했습니다. 동시에 439 달러로 분해 된 형태로 컴퓨터를 구입할 수있었습니다.
컴퓨터 Altair-8800
8080의 주제로 돌아가서 시장에 많은 클론이 있다는 점에 유의해야 합니다. 당시의 마케팅 상황은 오늘날 우리가 보는 것과 매우 달랐고 인텔이 제3자 회사에 라이선스를 부여하여 8080의 사본을 제조하는 것이 유리했습니다. 내셔널 세미컨덕터, NEC, Siemens 및 AMD. 예, 70년대에 AMD는 아직 자체 프로세서가 없었습니다. 회사는 자체 시설에서 다른 크리스탈의 "리메이크" 릴리스에만 독점적으로 참여했습니다.
흥미롭게도 8080 프로세서의 국내 사본도 있었는데 키예프 마이크로디바이스 연구소에서 개발했으며 이름은 KR580VM80A였습니다. 군사 시설에서 사용하는 것을 포함하여 이 프로세서의 여러 변형이 출시되었습니다.
"스퀘어" KR580VM80A
1976년 등장 업데이트된 버전인덱스 8085를받은 8080 칩. 새로운 크리스탈은 3 미크론 공정 기술에 따라 제조되어 칩에 6500 개의 트랜지스터를 배치 할 수있었습니다. 프로세서의 최대 클럭 주파수는 6MHz입니다. 지원되는 명령어 세트에는 79개의 명령어가 포함되어 있으며 그 중 인터럽트 관리를 위한 2개의 새로운 명령어가 포함되어 있습니다.
질로그 Z80
8080 출시 후 주요 이벤트는 Federico Fagin의 해고였습니다. 이탈리아인은 회사의 내부 정책에 동의하지 않고 떠나기로 결정했습니다. 전 Intel 관리자 Ralph Ungermann 및 일본 엔지니어 Masatoshi Shima와 함께 그는 Zilog를 설립했습니다. 그 직후 8080과 아키텍처가 유사한 새로운 프로세서의 개발이 시작되어 1976년 7월 8080과 바이너리 호환이 가능한 Zilog Z80 프로세서가 등장했습니다.
페데리코 파긴(왼쪽)
Intel 8080과 비교하여 Zilog Z80은 확장된 명령어 세트, 새로운 레지스터 및 명령어, 새로운 인터럽트 모드, 2개의 개별 레지스터 블록, 통합된 동적 메모리 새로 고침 회로와 같은 많은 개선 사항이 있습니다. 또한 Z80의 비용은 8080보다 훨씬 낮습니다.
기술적 특성에 관해서는 프로세서는 N-MOS 및 CMOS 기술을 사용하여 3미크론 기술 표준에 따라 제조되었습니다. Z80에는 8500개의 트랜지스터가 포함되어 있으며 면적은 22.54mm 2 입니다. Z80의 클럭 주파수는 2.5~8MHz입니다. 데이터 버스 폭은 8비트였습니다. 프로세서에는 16비트 주소 버스가 있고 주소 지정 가능한 메모리 양은 64KB입니다. Z80은 DIP40 또는 44핀 PLCC 및 PQFP와 같은 여러 폼 팩터로 생산되었습니다.
Zilog Z80 프로세서
Z80은 8080을 포함하여 인기 있는 모든 경쟁 솔루션을 빠르게 능가했습니다. 프로세서는 Sharp, NEC 등과 같은 회사의 컴퓨터에 사용되었습니다. Z80은 또한 Sega 및 Nintendo 콘솔에 "등록"되었습니다. 또한이 프로세서는 게임기, 모뎀, 프린터, 산업용 로봇 및 기타 여러 장치에 사용되었습니다.
ZX 스펙트럼
오늘날 우리의 이야기가 지난 세기의 80년대 결정과 관련이 없다는 사실에도 불구하고 ZX Spectrum이라는 장치는 특별히 언급할 가치가 있습니다. 이 컴퓨터는 영국 회사인 Sinclair Research에서 개발했으며 1982년에 출시되었습니다. ZX Spectrum은 최초의 SR 개발과는 거리가 멀었습니다. 1970년대 초, 회사의 사장과 수석 엔지니어인 Clive Sinclair(Clive Sinclair)는 우편으로 라디오 부품을 판매하는 일에 종사했습니다. 70년대 중반에 Clive는 회사의 첫 번째 성공적인 발명품이 된 포켓 계산기를 만들었습니다. 이 회사는 계산기 개발에 직접 관여하지 않았습니다. 그들은 장치가 잘 팔린 덕분에 디자인, 기능 및 가치의 성공적인 조합을 찾았습니다. 다음 Sinclair 장치도 계산기였지만 기능이 더 풍부했습니다. 이 장치는 더 "고급" 청중을 대상으로 했지만 그는 많은 성공을 거두지 못했습니다.
Clive Sinclair - ZX 스펙트럼의 "아버지"
계산기 후에 Sinclair는 본격적인 컴퓨터 개발에 집중하기로 결정했고 1980년에서 1981년 사이에 가정용 컴퓨터의 ZX 라인인 ZX80과 ZX81이 등장했습니다. 그러나 가장 인기 있는 솔루션은 ZX Spectrum이라는 1982년에 출시된 시스템이었습니다. 처음에는 ZX83이라는 이름으로 시장에 진입할 예정이었지만 마지막 순간에 컴퓨터의 컬러 이미지 지원을 강조하기 위해 장치의 이름을 변경하기로 결정했습니다.
ZX Spectrum은 주로 단순성과 저렴한 비용으로 인해 인기를 얻었습니다. 컴퓨터가 보였다 게임 콘솔. TV는 모니터로 사용되는 외부 인터페이스와 드라이브 역할을 하는 카세트 테이프 레코더를 통해 연결되었습니다. "Spectrum"의 경우 40개의 고무 키가 있는 다기능 키보드가 있었습니다. 다른 모드에서 작업할 때 각 버튼에는 최대 7개의 값이 있었습니다.
ZX 스펙트럼 컴퓨터
ZX Spectrum의 내부 아키텍처도 매우 간단했습니다. ULA(Uncommitted Logic Array) 기술을 사용하여 컴퓨터 회로의 주요 부분을 단일 칩에 배치했습니다. 사용된 CPU는 3.5MHz로 클럭된 Zilog Z80이었습니다. RAM의 양은 16 또는 48KB였습니다. 사실, 일부 타사 제조업체는 Spectrum 확장 포트 중 하나에 삽입된 32KB 메모리 모듈을 생산했습니다. ROM의 양은 16KB였고, 메모리에는 Sinclair BASIC이라는 BASIC 언어의 사투리를 꿰매었다. ZX Spectrum은 내장 스피커를 통한 1비트 사운드 출력만 지원했습니다. 컴퓨터는 그래픽 모드(8가지 색상 및 2가지 밝기 수준)에서만 작동했습니다. 결과적으로 텍스트 모드에 대한 지원이 없었습니다. 최대 해상도는 256x192 픽셀이었습니다.