Fairchild-puolijohteet (perustettu vuonna 1957) keksivät ensimmäisen integroidun piirin vuonna 1959, joka merkitsi mikroprosessori historia. Vuonna 1968 Gordan Moore, Robert Noyce ja Andrew Grove eroivat Fair child -puolijohteista ja perustivat oman yrityksen: Integrated Electronics (Intel). Vuonna 1971 keksittiin ensimmäinen mikroprosessori Intel 4004. Mikroprosessori tunnetaan myös keskusyksikkönä, jossa oheislaitteiden määrä on valmistettu yhdelle sirulle. Siinä on ALU (aritmeettinen ja logiikkayksikkö), ohjausyksikkö, rekisterit, väyläjärjestelmät ja kello laskennallisten tehtävien suorittamiseksi. Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta mikroprosessorin historiasta ja sen sukupolvista.

Mikä on mikroprosessori?

Nykyaikaisissa tietokoneissa tai laitteissa mikroprosessori on olennainen osa. Se käyttää prosessorin toimintoja, joka tunnetaan keskusyksikkönä. Tietokoneessa osa on vastuussa ohjeiden suorittamisesta, jotka on ohjelmoitu vain integroidulle piirille (IC), joka yhdistää konelaitteet niiden pitämiseen tarvittavan sähköisen infrastruktuurin kautta. Mikroprosessorirakenne käyttää valtavaa prosessointitehoa vähemmän tilaa.

Mikroprosessorin päätehtävä on suorittaa erilaisia aritmeettisia toimintoja sekä logiikkaa, kuten numeroiden lisääminen, vähentäminen, numeroiden siirtäminen alueelta toiselle ja kahden numeron arviointi. Mikroprosessorin vaihtoehtoinen nimi on prosessori, CPU tai logiikkasiru. Tietokoneessa se toimii kuin aivot sisällyttämällä yhden integroidun piirin tai keskusyksikön toiminnot. Se on ohjelmoitava laite, jota käytetään monikäyttöön.

Mikroprosessorin tulo on binääridata, joka prosessoi nämä tiedot antamaan ulostulon riippuen muistiin tallennetuista ohjeista. Prosessorin tietojen käsittely voidaan suorittaa ALU: lla, ohjausyksiköllä ja rekisteriryhmällä.

Rekisteriryhmä käsittelee tietoja useiden rekistereiden kautta, jotka suoritetaan kuten hetkelliset pikahuoltomuistipaikat. Järjestelmän tietovirta ja ohjeet voidaan hoitaa ohjausyksikön kautta. Yleensä perusmikroprosessori tarvitsee tiettyjä elementtejä joidenkin toimintojen suorittamiseen, kuten rekisterit, ALU (aritmeettinen ja logiikkayksikkö), ohjausyksikkö, käskyrekisteri, ohjelmalaskuri ja väylä.

Mikroprosessorin historia

Mikroprosessorin arkkitehtuuri

Mikroprosessori on yksi IC-paketti, jossa useita hyödyllisiä toimintoja on integroitu ja valmistettu yhdelle piipuolijohdesirulle. Sen arkkitehtuuri koostuu keskusyksiköstä, muistimoduulit , järjestelmäväylä ja tulo- / lähtöyksikkö.

Mikroprosessorin arkkitehtuuri

Järjestelmäväylä yhdistää eri yksiköt helpottamaan tiedonvaihtoa. Se koostuu edelleen tiedoista, osoitteista ja ohjausväylistä tiedonvaihdon suorittamiseksi oikein.

Keskusyksikkö koostuu yhdestä tai useammasta aritmeettisesta logiikkayksiköstä (ALU), rekistereistä ja ohjausyksiköstä. Rekisterien perusteella myös mikroprosessorin sukupolvet voidaan luokitella. Mikroprosessori koostuu yleiskäyttöisistä ja erityyppisistä rekistereistä ohjeiden suorittamiseksi ja osoitteen tai tietojen tallentamiseksi ohjelman ajaksi. ALU laskee kaikki aritmeettiset sekä logiikkaoperaatiot ja määrittää mikroprosessorien koon, kuten 16- tai 32-bittinen.

Muistiyksikkö pitää sisällään ohjelman ja tiedot, ja se on jaettu prosessoriin, ensisijaiseen ja toissijaiseen muistiin. Tulo- ja lähtöyksikkö liittää I / O-oheislaitteet mikroprosessoriin tietojen vastaanottamiseksi ja lähettämiseksi.

Mikroprosessorin erikoiskäyttöön tarkoitetut mallit

Mikroprosessoreita on saatavana erilaisina erikoiskäyttöön tarkoitettuina malleina, jotka sisältävät seuraavat.

DSP (digitaalinen signaaliprosessori) on eräänlainen erikoistunut prosessori, jota käytetään signaalinkäsittelyyn.
GPU: t (grafiikkaprosessoriyksiköt) on suunniteltu pääasiassa kuvien hahmontamiseen reaaliajassa. Muuntyyppisiä erikoistuneita prosessoreita käytetään koneen visioon ja videon käsittelyyn.
Sulautetuissa järjestelmissä mikro-ohjaimet sisältävät mikroprosessorin, joka käyttää oheislaitteita
SOC: t (Systems on-chip) sisältävät usein yhden tai useamman mikrokontrolleri / mikroprosessoriytimen käyttämällä lisäkomponentteja, kuten radiomodeemeja. Näitä modeemeja voidaan käyttää tableteissa, älypuhelimissa jne.

Nopeuden ja tehon näkökohdat

Mikroprosessorin valinta tehdään pääasiassa erilaisille sovelluksille sanan koon mukaan. Jos sanan koko on pitkä, se antaa mikroprosessorin jokaisen kellosyklin suorittaa enemmän laskelmia, mutta kommunikoida fyysisesti suurempien IC-kuolemien kanssa korkeamman valmiustilan sekä käyttötehon käytön, 4-bittisen, 8-bittisen tai 12 -bittisiä prosessoreita käytetään laajasti mikro-ohjainten sulautettuihin järjestelmiin.

Kun järjestelmä odottaa käsittelevän suuria tietomääriä, tarvitsee muuten joustavamman käyttöliittymän, sitten käytetään 16-bittisiä 32-bittisiä / 64-bittisiä prosessoreita. SoC- tai mikrokontrollerisovelluksiin, jotka tarvitsevat hyvin pienitehoisia elektroneja, voidaan valita 8-bittiset / 16-bittiset mikroprosessorit 32-bittisten sijaan

Kun 32-bittinen aritmeettinen ajo suoritetaan 8-bittisellä prosessorilla, voi loppua valtavalla teholla, koska prosessorin on suoritettava ohjelmisto useiden ohjeiden avulla.

Varhainen mikroprosessorihistoria

Ensimmäinen Intelin kehittämä mikroprosessori on Intel 4004. Muutaman vuoden kuluttua Electronics Magazine on julkaissut vuonna 1975 artikkelin Altairista, jossa käytettiin uutta prosessoria eli Intel 8080. Tämä on toisen sukupolven prosessori. Vuonna 1980 IBM päätti käyttää Intel-mikroprosessoria, joka tunnetaan nimellä 8088.

“avoimen ja suljetun silmukan ohjausjärjestelmä ”

Tämä prosessori oli ensimmäinen massatuotettu tietokone, joka tunnettiin sopivasti nimellä PC.
Kun ihmiset alkoivat käyttää henkilökohtaisia tietokoneita eri tarkoituksiin, kuten grafiikan luomiseen, sanojen käsittelyyn, laatikossa olevien prosessorien määrä kasvoi, mutta prosessori on edelleen huomion keskipisteessä nykyäänkin.

Sukupolven ja mikroprosessorin historia

1. sukupolvi: Tämä oli mikroprosessorihistorian ajanjakso vuosina 1971-1973. Vuonna 1971 INTEL loi ensimmäisen mikroprosessorin 4004, joka toimisi kellotaajuudella 740 kHz. Tänä aikana muut markkinoiden mikroprosessorit, mukaan lukien Rockwellin kansainvälinen PPS-4, INTEL-8008 ja kansalliset puolijohteet IMP-16, olivat käytössä. Mutta kaikki nämä eivät olleet TTL-yhteensopivia prosessoreita.

kaksi^ndSukupolvi: Tämä oli ajanjakso 1973-1978, jolloin toteutettiin erittäin tehokkaat 8-bittiset mikroprosessorit, kuten Motorola 6800 ja 6801, INTEL-8085 ja Zilog's-Z80, jotka olivat suosituimpia. Erittäin nopean nopeutensa ansiosta ne olivat kalliita, koska ne perustuivat NMOS-tekniikkaan valmistus .

3. sukupolvi: Tänä aikana luotiin ja suunniteltiin 16-bittisiä prosessoreita HMOS-tekniikalla. Vuosina 1979-1980 kehitettiin INTEL 8086/80186/80286 ja Motorola 68000 ja 68010. Näiden prosessorien nopeudet olivat neljä kertaa parempia kuin toisen sukupolven prosessorit.

4. sukupolvi: Vuodesta 1981 vuoteen 1995 tämä sukupolvi kehitti 32-bittisiä mikroprosessoreita käyttämällä HCMOS-valmistusta. INTEL-80386 ja Motorolan 68020/68030 olivat suosittuja prosessoreita.

5. sukupolvi: Vuodesta 1995 tähän päivään asti tämä sukupolvi on tuonut esiin tehokkaita ja nopeita prosessoreita, jotka käyttävät 64-bittisiä prosessoreita. Tällaisia prosessoreita ovat Pentium-, Celeron-, Dual- ja Quad-core-prosessorit.

Siten mikroprosessori on kehittynyt kaikkien näiden sukupolvien kautta, ja viidennen sukupolven mikroprosessorit edustavat edistystä spesifikaatioissa. Siksi jotkut viidennen sukupolven suorittimista ja niiden spesifikaatioista selitetään lyhyesti alla.

Intel Celeron

Intel Celeron otetaan käyttöön huhtikuussa 1998. Se viittaa useisiin Intelin X86-suorittimiin henkilökohtainen tietokone s. Se perustuu Pentium 2: een ja sitä voidaan käyttää kaikissa IA-32-tietokoneohjelmissa.

Intel Celeron

Vuodesta 2000 tähän asti tässä on lyhyt mikroprosessorihistoria Intel Celeron -prosessoreille.

Vuosi 2000 merkitsi seuraavien prosessoreiden käyttöönottoa:

4. tammikuuta - Intel Celeron -suoritin (533 MHz)
14. helmikuuta - Mobile Intel Celeron -suoritin (450, 500 MHz)
19. kesäkuuta - matalajännitteinen mobiili Intel Celeron -suoritin (500 MHz)

Vuonna 2001 esiteltiin seuraavat prosessorit:

3. tammikuuta - Intel Celeron -suoritin (800 MHz)
2. lokakuuta - Intel Celeron -prosessori (1,2 GHz)

Vuonna 2002 esiteltiin seuraavat prosessorit:

3. tammikuuta - Intel Celeron -suoritin (1,30 GHz)
20. marraskuuta - Intel Celeron -suoritin (2,10, 2,20 GHz)

Vuonna 2002 esiteltiin seuraavat prosessorit:

14. tammikuuta: Mobiili Intel Celeron -prosessori (2 GHz)
Pienjännitteinen kannettava Intel Celeron -suoritin (866 MHz)
12. marraskuuta: Mobiili Intel Celeron -suoritin (2,50 GHz)
Erittäin matalajännitteinen kannettava Intel Celeron -suoritin (800 MHz)

Vuosina 2004-2007 vietiin markkinoille seuraavat prosessorit:

4. tammikuuta 2004: Intel Celeron M -suoritin 320 ja 310 (1,3, 1,2 GHz)
20. heinäkuuta 2004: Intel Celeron M -prosessori, erittäin matala jännite 353 (900 MHz)
Maaliskuu- Intel Celeron M -prosessori 430-450 (1,73-2,0 GHz)
23. marraskuuta: Intel Celeron D -suoritin 345 (3,06 GHz)

Vuosi 2008 merkitsi seuraavan prosessorin käyttöönottoa:

Tammikuu 2008 Celeron Core 2 DUO (Allendale)
Maaliskuussa 2008 Intel julkaisi Core 2 Quad -prosessorin, kuten Q9300, ja Core 2 Quad -prosessorin, kuten Q9450.
Intel julkaisi 2. maaliskuuta 2008 Core 2 Duo -prosessorin, kuten E4700
Huhtikuussa 2008 Intel julkaisi ensimmäisen Atom-sarjan prosessorin, kuten Z5xx-sarjan. Nämä ovat yksiytimisiä prosessoreita 200 MHz: n GPU: n kautta.
Intel julkaisi Core 2 Duo -prosessorin, kuten E7200, 20. huhtikuuta 2008.
Intel julkaisi Core 2 Duo -prosessorin, kuten E7300, 10. huhtikuuta 2008.
Intel julkaisi elokuussa 2008 useita Core 2 Quad -prosessoreita, kuten Q8200, Q9400 ja Q9650.
Intel julkaisi Core 2 Duo -prosessorin, kuten E7400, 19. lokakuuta 2008
Ensimmäisen Core i7: n, kuten i7-920, 7-940 ja i7-965, työpöytäprosessorit julkaisi Intel marraskuussa 2008
Intel julkaisi Core 2 Duo -prosessorin, kuten E7500, 18. tammikuuta 2009. Intel julkaisi Core 2 Quad -prosessorin, kuten Q8400, huhtikuussa 2009.
Intel julkaisi Core 2 Duo -prosessorin, kuten E7600, 31. toukokuuta 2009
Ensimmäisen Core i7 -mobioprosessorin, kuten i7-720QM, julkaisi Intel syyskuussa 2009
Ensimmäisen Core i5 -tietokoneen prosessorin, joka sisälsi neljä ydintä, kuten i5-750, 8. syyskuuta 2009, julkaisi Intel.
Intel julkaisi Core 2 Quad -prosessorin, kuten Q9500, tammikuussa 2010.
Ensimmäiset Core i5 -mobiiliprosessorit, kuten i5-430M ja i5-520E, julkaistiin vuonna 2010 Intel
Ensimmäisen Core i5 -tietokoneen prosessorin, kuten i5-650, julkaisi Intel tammikuussa 2010
Ensimmäiset Core i3 -tietokoneen prosessorit, kuten i3-530, julkaisi Intel 7. tammikuuta 2010
Ensimmäiset Core i3 -tietokoneen prosessorit, kuten i3-530 ja i3-540, julkaisi Intel 7. tammikuuta 2010.
Ensimmäiset Core i3 -mobiiliprosessorit, kuten i3-330M ja i3-350M, julkaisi Intel 7. tammikuuta 2010.
Ensimmäinen Core i7 -tietokoneen prosessori, joka sisälsi 6 ydintä, kuten i3-970, julkaistiin heinäkuussa 2010.
Seitsemän uutta Core i5 -prosessoria, mukaan lukien neljä ydintä, kuten i5-2xxx-sarja, julkaistiin tammikuussa 2011.
Ensimmäinen työpöydän Core i9 -prosessori, kuten i9-7900X, julkaistiin kesäkuussa 2017.
Ensimmäinen työasemaprosessori, joka sisälsi 14 ydintä, kuten Core i9-7940X, julkaistiin syyskuussa 2017.
Ensimmäinen työasemaprosessori, joka sisältää 16 ydintä, kuten Core i9-7960X, julkaistiin syyskuussa 2017.
Ensimmäinen 18 ydintä sisältävä työpöytäprosessori, kuten Core i9-7980X, julkaistiin syyskuussa 2017
Ensimmäisen Core i9 -mobioprosessorin, kuten i9-8950HK, julkaisi Intel huhtikuussa 2018

Motorolan mikroprosessorihistoria

Johtava mikroprosessoreiden valmistaja on Motorola Inc. Näitä prosessoreita käytetään kaikentyyppisissä Apple Macintosh Computers -tietokoneissa vuoteen 1990 saakka eri työasemissa. Motorola julkaisi 8-bittisen mikroprosessorin, kuten 6800, Intel 8080: n jälkeen vuonna 1974. Tämä Motorola-prosessori sisältää 78-ohjeet. Tämä on ensimmäinen prosessori, joka sisältää hakemistorekisterin. Yleensä se pakattiin 40-nastaiseen kaksoislinjapakkaukseen.

Motorola-prosessorien eri perheet, joilla on keksitty vuosia, on lueteltu alla.

Motorola 6800 -mikroprosessori julkaistiin vuonna 1974.
Motorola 68000 -mikroprosessori julkaistiin vuonna 1979.
Motorola 68020 -mikroprosessori julkaistiin vuonna 1984.
Motorola 68030 -mikroprosessori julkaistiin vuonna 1987.
Motorola 68040 -prosessori julkaistiin vuonna 1991.
Motorola 68020 -mikroprosessori julkaistiin vuonna 1993.
Motorola power PC 603 -prosessori julkaistiin vuonna 1994.
Motorola power PC 604 -prosessori julkaistiin vuonna 1994.
Motorola power PC 620 -prosessori julkaistiin vuonna 1996.

Pentium

Pentium otettiin käyttöön 2. maaliskuuta 1993. Pentium seurasi Intel 486: ää. 4 tarkoittaa mikroprosessorin historian neljännen sukupolven mikroarkkitehtuuria. Pentium viittaa Intelin yhden ytimen x 86 -prosessoriin, joka perustuu viidennen sukupolven mikroarkkitehtuuriin. Prosessorin nimi on johdettu kreikkalaisesta sanasta Penta, joka tarkoittaa viittä.

Alkuperäisen Pentium-prosessorin seurasi Pentium MMX vuonna 1996. Prosessorissa on 64-bittinen tietoväylä. Tavallinen yksittäinen siirtojakso voi lukea tai kirjoittaa jopa 64 bittiä kerrallaan. Burst-luku- ja kirjoitusjaksot ovat Pentium-prosessoreiden tukemia. Näitä jaksoja käytetään välimuistitoimintoihin ja siirretään 32 tavua (Pentium-välimuistilinjan koko) 4 kellossa. Kaikki välimuistitoiminnot ovat Pentiumin purskesyklejä.

Pentium-prosessori

Vuosi 2000 merkitsi seuraavien prosessoreiden käyttöönottoa:

20. maaliskuuta: Intel Pentium III -prosessori (866, 850 MHz)
8. maaliskuuta: Intel Pentium III -prosessori (1 GHz)
20. marraskuuta: Intel Pentium 4 -suoritin (1,50, 1,40 GHz)

Vuonna 2001 esiteltiin seuraavat prosessorit:

23. huhtikuuta: Pentium 4 -suoritin 1.7
2. heinäkuuta: Pentium 4 -suoritin (1,80, 1,60 GHz)
27. elokuuta: Intel Pentium 4 -suoritin (2, 1,90 GHz)

Vuonna 2002 esiteltiin seuraavat prosessorit:

7. tammikuuta: Intel Pentium 4 -prosessori (2,20, 2 GHz)
8. tammikuuta: Intel Pentium III -suoritin palvelimille (1,40 GHz)
2. huhtikuuta 2002: Intel Pentium 4 -suoritin (2,40, 2,20 GHz)
21. tammikuuta: Ultra Low Voltage Mobile Pentium III -prosessori-M
Pienjännitteinen siirrettävä Pentium III -prosessori (866, 850MHz)
14. marraskuuta 2002: Intel Pentium 4 -prosessori (3,06 GHz HT-tekniikalla)

Vuonna 2003 esiteltiin seuraavat prosessorit:

Mobiili Intel Pentium 4 -suoritin-M (2. 40 GHz)
21. toukokuuta: Intel Pentium 4 -suoritin, jossa on Hyper-Threading (2,80 C GHz, 2,60 C GHz, 2,40 C GHz)
3. marraskuuta: Intel Pentium 4 Processor Extreme Edition (3,20 GHz)

Vuosi 20004 otti käyttöön seuraavat prosessorit:

2. helmikuuta 2004: Intel Pentium 4 -suoritin (90 nm) (3,40 GHz, 3,20 GHz, 3,0 GHz, 2,80 GHz)
Intel Pentium 4 Processor Extreme Edition (0,13 mikronia) (3,40 GHz)
7. huhtikuuta 2004: Erittäin matalajännitteinen Intel Pentium M -suoritin (1,10, 1,30 GHz)
15. marraskuuta 2004: Intel Pentium 4 Processor Extreme Edition tukee HT-tekniikkaa (3,46 GHz)

Vuosi 2005–2006 esitteli seuraavat prosessorit:

Intel Pentium 4 Processor Extreme Edition, joka tukee HT-tekniikkaa (3,80 GHz)
Huhtikuu 2005: Intel Pentium Processor Extreme Edition 840 (3,20 GHz)
Vuodet 2007 ja 08 esittivät seuraavat prosessorit:
Intel Pentium Processor Extreme Edition 955 (3,46 GHz)
Intel Pentium Processor Extreme Edition 965 (3,73 GHz)

Vuonna 2007 Intel julkaisi Intel v Pron. Tärkeimmät Intel v Prossa käytetyt tekniikat ovat TXT - Intel Trusted Execution Technology, VT - Intel Virtualization Technology

Vuonna 2008 julkaistiin Core i-Series, ja nämä sarjan prosessorit ovat Core i3, i5 ja i7. Näihin prosessoreihin sisältyy Nehalem-mikroarkkitehtuuri sekä Intelin 45 nm: n tuotantoprosessi.

Samana vuonna Atom julkaistiin ja se suunniteltiin prosessorin tavoin verkkovirtaa sekä mobiililaitteita varten.

Vuonna 2010 Intel julkaisi HD-grafiikan, ja sen länsimaisessa arkkitehtuurissa käytettiin die-grafiikkaa.

Vuonna 2010 Intel toi markkinoille useita integroituja ydinarkkitehtuureja ja Xeon Phi

Vuonna 2010 julkaistiin Intel SoC: t

Vuonna 2013 Intel julkaisi Core i-Series -prosessorin, ja sillä on 22 nm: n Haswell-mikroarkkitehtuuri. Tämä arkkitehtuuri korvattiin vuoden 2011 Sandy Bridge -arkkitehtuurilla.

Xeon

Xeon-prosessori on Intelin 400 MHz: n Pentium-prosessori käytettäväksi työasemissa ja yrityspalvelimissa. Tämä prosessori on suunniteltu multimediasovelluksiin, tekniseen grafiikkaan, Internetiin ja suuriin tietokantapalvelimiin. Mikroprosessorihistoria, kuten Xeon, sisältää seuraavat.

Xeon-prosessori

Vuosi 2000-2001 merkitsi seuraavien prosessorien käyttöönottoa:

12. tammikuuta: Intel Pentium III Xeon -prosessori (800 MegaHertz)
25. syyskuuta 2001: Intel Xeon -suoritin (2 Giga Hertz)
24. toukokuuta: Intel Pentium III Xeon -suoritin (933 MegaHertz)

Vuosina 2002-2004 esiteltiin seuraavat prosessorit:

9. tammikuuta 2002: Intel Xeon -suoritin (2,20 Giga Hertz)
12. maaliskuuta 2002: Intel Xeon -suoritin M (1,60 Giga Hertz)
10. maaliskuuta 2003: Intel Xeon 3 GHz -prosessori (400 MHz: n järjestelmäväylä)
18. marraskuuta: Intel Xeon -suoritin (2,80 Giga Hertz)
6. lokakuuta 2003: Intel Xeon -suoritin (3,20 Giga Hertz)
2. maaliskuuta 2004: Intel Xeon Processor MP 3 GHz (4 MB L3 Cache)

Vuosina 2005-2008 esiteltiin seuraavat prosessorit:

Maaliskuu 2005: Intel Xeon Processor MP (2.666-3.666 Giga Hertz)
Lokakuu 2005: Kahden ytimen Intel Xeon -suoritin (2,8 Giga Hertz)
Elokuu 2006: Kahden ytimen Intel Xeon-7140M (3,33-3,40 Giga Hertz)

Tässä kaikki mikroprosessorista historiaa ja INTEL: n vuosittaisten prosessoreiden tuotantoa. Jotta vältetään tämän artikkelin tekeminen liian monimutkaiseksi lukijoiden ymmärrettäväksi, tietyt monimutkaiset tiedot eri toimittajien prosessoreista on vapautettu. Tässä artikkelissa annettujen tietojen perusteella lukijoita kannustetaan lähettämään ehdotuksensa ja kommenttinsa vuonna 2007 toteutettujen hankkeiden osalta alla annettu kommenttiosio.

Valokuvahyvitykset