Коротка історія процесорів Intel, частина 1: 4004 до Pentium Pro
Щоб відзначити 40-річчя 8086-го року та дебюту архітектури x86, ми запускаємо нову ретроспективу щодо деяких найважливіших процесорних процесорів Intel. У цій статті ми згорнули перші десятиліття історії з 4004 в 1971 році до Pentium Pro в 1994 році. Цей період охоплює перші два епохи Закону Мура (концепцію, про яку ми вже говорили в інших місцях), в якій дискретний Можливості були швидко інтегровані в одну сусідню пластину, а потім, як мікропроцесорний транзистор, і тактові частоти продовжували зростати.
Intel 4004 Intel 4004 був випущений в 1971 році і став справжньою віхою в історії комп'ютера - це перший комерційний мікропроцесор, повністю інтегрований у єдиний чіп. Розроблений Федеріко Фаггіном, 4004 пройшов на частоті 740 КГц, використовував чотирирозрядну мікроархітектуру і взяв вісім обчислювальних циклів для виконання повної інструкції. Він був побудований для японської компанії Busicom, яка підписала контракт з Intel для побудови лінійки чіпів, придатних для використання в майбутніх калькуляторах. Вона була створена у вигляді 4004 як частина нової схеми іменування, призначеної для ідентифікації всієї родини 4000 як частини інтегрованого цілого (номери 4000-4003, згадані й інші компоненти в дизайні). Після перегляду їх угоди з Busicom Intel придбали права продавати дизайн іншим компаніям і почали продавати мікрокомп'ютер MCS-4, встановлений наприкінці 1971 року. У цьому проекті використано 2300 транзисторів.
Intel 8008 Intel 8008 торгує деякою тактовою частотою - вона працювала на частоті 500 КГц, на відміну від 4004 на 720 КГц - для покращених можливостей. Хоча дещо повільніше, воно могло працювати на восьми біт даних одночасно, а не на чотирибітні обмеження 4004. Спочатку до замовлення до 4004, чіп запізнився на ринок, і компанія, яка спочатку замовляла її, Computer Terminal Corporation , пізніше вирішив не використовувати дизайн. Компанія погодилася дозволити Intel продати чіп самостійно, а 8008 став комерційним успіхом. Він був використаний у французькому мікрокомп'ютері Micral-N в 1972 році і канадському MCM / 70, починаючи з 1974 року. Чіп використовував 3500 транзисторів, що зробило його значно складнішим, ніж 4004 (до того часу кілька тисяч транзисторів було серйозним Інженерні зусилля.) Федеріко Фаггін не провів весь проект, але він завершив розробку і був закінчений під його керівництвом. У 2008 році Фагін назвав 8008 "предком Pentium Pro".
Intel 8080 Процесор Intel 8080 був дизайном 1974 року, який сформував 8008, і різко збільшив тактову частоту від 500 кГц до 2 МГц (пізніше чіпи з частотою до 3,155 МГц будуть випущені). 8080 був першим чіпом Faggin розроблений з нуля, і він використовував n-канальний MOS-процес (4004 і 8008 використовували p-channel MOS), з меншою кількістю необхідних підтримуваних чіпів і 6000 транзисторів в базовому дизайні. Тоді Intel був відомий більше за свою пам'ять, ніж процесори, але 8080 виявився величезним успіхом на ринку мікрокомп'ютерів, що розвиваються, з видатними дизайнерськими перевагами та широким поширенням у галузі. 8080 була базовою моделлю процесора, що використовується для нової операційної системи CP / M. Intel буде стежити за процесом 8080 з 8085 - двопроцесорним процесором із підтримкою 5V операції та кількома новими інструкціями для підтримки нових переривань.
Intel 8086 8086 і 8088 були задумані як короткострокові рішення, які могли б принести прибуток для Intel, коли він працював на його "реальному" чіпі наступного покоління, i432APX. 8086 та 8088 майже ідентичні, але 8086 реалізував 16-розрядні внутрішні та зовнішні шини, а 8088 підключений до решти систем через 8-бітну шину. Як не дивно, Intel побудував 8086 і 8088 частково, щоб відбити конкуренцію від Федеріко Фаггіна, який покинув компанію та розпочав свій власний конкуруючий бізнес, "Зілог". "86" в назві центрального процесора випливало з того, що він містив 8 універсальних 16-розрядних регістрів. Останній чіп містив 20000 транзисторів (29 000, якщо ви підрахували ПЗУ та PLA), вимірювало 33 мм квадратних метрів і було побудовано за технологією 3,2 мікронів. Це дід сучасної промисловості процесорів x86.
Сьогодні чіпи x86 є основою сучасних обчислень. ARM може домінувати в індустрії смартфонів, однак обладнані сервіси та платформи, на які покладаються смартфони, сидять у центрах обробки даних, що працюють на апаратній основі на базі x86. Що дивно, повернувшись назад, це те, що ніхто в Intel не подумав, що це відбудеться. Intel занурила свої надії та мрії в 32-розрядний мікропроцесор i432APX з радикально іншим дизайном, ніж те, що компанія намагалася раніше. Ранні продажі 8086 і 8088 виявилися не дуже сильними, оскільки весь комп'ютерний ринок зіткнувся з чим-небудь з апаратним перевантаженням. Операція Intel Crush, агресивна робота з маркетингу та підтримки в 8086 році, допомогла змінити це, і привернула увагу IBM у цьому процесі.
Введіть IBM. Коли Big Blue вирішив побудувати свій перший ПК, він звузив поле до трьох варіантів: Motorola 68000, Intel 8086 і Intel 8088. Оскільки 8088 та 8086 були сумісні один з одним, в остаточному підсумку неважливо, який процесор Intel IBM підібрав. IBM був більш знайомий з Intel, ніж Motorola, і Microsoft мала інтерпретатора BASIC з підтримкою x86, яка вже була запечена. Якщо IBM пішов іншим шляхом, то ми можемо сидіти тут, говорячи про підйом "Motosoft" замість "Mintel". IBM Рішення про відновлення Intel сформувало майбутнє обчислень, а також майбутні процесори Intel. Протягом наступних кількох років OEM-виробники подібні до Compaq вивели на ринок нові системи, оснащені новими, більш просунутими процесорами x86.
Нижче ми обговоримо наступну серію процесорів Intel, починаючи з 80286 і проходячи через Pentium Pro. 80186, в той час як він технічно існував, насправді, в основному, використовувався як вбудований мікроконтроллер, а не ПК-процесор (з безліччю винятків). Для більшості, рядок спадщини стрибнув з 8086/8088 до 80286.
Intel 80286 Intel 80286 був наступником 8086 (80186 використовувався переважно на вбудованих ринках). Це призвело до того, що IBM випустила нову платформу PC / AT, і була доступна в 4, 6, 8, 12, 5 МГц. 80286 упаковані 134000 транзисторів і було значно швидше, ніж годинник на годинник 8086, завдяки демультиплексированному адресу та шині даних, спеціальному суматору та апаратному мультиплікатору. У деяких випадках 80286 був удвічі швидшим, ніж у старших 8086, навіть при роботі з такою ж тактовою частотою. 80286 також був першим процесором Intel, розробленим для багатокористувацьких систем, і першим чіпом x86 для захисту Protected Mode, хоча помилки та обмеження з реалізацією 286 означали, що ця функція не була широко використана. 80286 міг відреагувати до 16 МБ оперативної пам'яті, і хоча Intel ніколи не побудував версію чіпа вище 12,5 МГц, AMD та Харріс обидва конструдували варіанти на частотах 20 МГц та 25 МГц відповідно.
Intel 80386 80386 був суттєвим кроком вперед для дизайну процесора Intel. Він був першим 32-бітовим процесором Intel x86 і першим процесором Intel, який теоретично може вирішити до 4 Гб оперативної пам'яті, за технологією 1,5-мікронів та 1-мікроном. Він розширив і розширив захищений режим 80286 і включив новий віртуальний режим 8086, який дозволив 386 емулювати декілька чіпів 8086 одночасно. Це дозволило 386 виконати програми, які можуть працювати тільки в Режимі, під час використання операційної системи Protected Mode. 80386 також підтримував плоску модель пам'яті в режимі захищеного режиму, що дозволило програмам розглядати пам'ять як єдиний, суміжний адресний простір, навіть якщо сам процесор фактично використовував сегментовану модель пам'яті. Модель 386SL підтримує кеш-пам'ять, встановлену на материнській платі (16KB-64KB). Як і у 286, інші компанії представили 80386 клонів - AMD випустив 386 тактових частоти до 40 МГц, на шині 40 МГц порівняно з шинами 25 та 33 МГц, підтримуваними Intel.
Intel 80486 80486 запускається в 1989 році, через три роки після початкового дебюту 80386. Це був перший процесор Intel, що містив понад мільйон транзисторів, перший чіп Intel x86 з кешем L1, а перший жорстко конвеєрний x86-ядро (тісний трубопровід - це той, у якому кожен етап виконує свої операції в одному і тому ж часовому інтервалі). 80486 був першим чіпом Intel для впровадження мультиплікатора годин, в якому процесор працює в декілька базах швидкості базової шини, а також перший чіп Intel, який може регулярно виконувати прості інструкції протягом одного тактового циклу. Це був також перший чіп Intel для реалізації вбудованого FPU (486DX мав цю функцію, тоді як 486SX і попередні 386DX мікросхеми не було). Intel спочатку намагалася підштовхнути шину до 50 МГц, але була змушена скоротити їх завдяки проблемам стабільності та тепла.
Intel Pentium і Pentium MMX Pentium дебютував у 1993 році як перший в Україні нечисловий процесор Intel x86. Новий ЦП включав подвійні цілі трубопроводи, тобто іноді він міг би скласти до двох вказівок на тактний цикл (це називається суперскалярною архітектурою). Він використовував 64-розрядну зовнішню шину замість 32-розрядної шини 486 і пропонував окремі кешування інструкцій та даних для підвищення продуктивності. Продуктивність FPU також різко покращилася. Пізніше Intel представить Pentium MMX, підтримуючи нові мультимедійні інструкції (технологія MMX), більші кеші та більшу загальну продуктивність. Pentium і Pentium MMX продовжували стати актуальними для сучасного процесора Intel - його початкове ядро Atom (Bonnell) залучило натхнення від 80486 і P5, як і перші покоління Xeon Phi (Лицарі Паром, Лицарський кут). Коли Intel хотіла продемонструвати транзистори з напругою напруги, він знову повернувся до ядра Pentium, щоб зробити це. Незважаючи на те, що конкуренти Intel знову представили власні мікросхеми, для інших виробників x86 все більше ускладнилося створювати продукти, які могли б вийти з Intel.
Intel Pentium Pro Intel Pentium Pro є пра-прадідою практично кожен споживчий процесор, який Intel заклав протягом останніх 21 років. Це був перший чіп Intel для перекладу x86-інструкцій у внутрішні мікропроцесори та перевпорядковувати ці перекладені операції для оптимального виконання в ЦП. Сьогодні це загальна техніка, відома як виконання поза замовленням, але вона була радикальною в той час і коштувала Intel значну кількість пробілу та споживання енергії в порівнянні з Pentium. Номінальна TDP на Pentium 200 становила 15,5 Вт, а Pentium MMX - 15,7 Вт. TDP для Pentium Pro на частоті 200 МГц, у порівнянні, становив 35 Вт. Частково це пояснювалося великою кеш-пам'яттю L2, яка споживала значну кількість енергії. Покращення продуктивності Pentium Pro в першу чергу пов'язані з використанням 32-розрядного коду; в цих тестах він міг перевершити еквівалентний тактовий процесор Pentium на 25-35 відсотків, але був лише на 5 відсотків швидшим, якщо порівнювати його в 16-розрядному коді. Це обмежило прийняття чіпа, оскільки MS-DOS, Windows 3.1 та Windows 95 були цілком або значно засновані на 16-бітовому коді.
З 8086 на Pentium, можливо, можна згрупувати як окремі сімейства продуктів, хоча і сім'я, яка розвивалася надзвичайно менш ніж за 20 років. Всі ці мікросхеми виконували нативні інструкції x86, використовуючи те, що ми зараз називаємо виконанням замовлення (до винаходу виконання поза замовленням ми просто назвали це "виконання"). Intel вийшла на долю над персональним обчислювальним ринком через силу ці ядра. У жовтні 1985 року найшвидший 80386DX був синхронізований на частоті 12 МГц. До червня 1995 року Pentium 133 був у продажу - це покращення швидкості більше, ніж 10x, на додаток до всіх архітектурних вдосконалень за останні десять років.
До цього моменту Intel вже значною мірою завоював ринок персональних комп'ютерів і почав рано входити в простір робочих станцій і центрів обробки даних, але основна частина ринку все ще належала до різних архітектур RISC, підтримуваних закріпленими гравцями, такими як Sun, MIPS і HP. Intel хотіла розширитись у центрах обробки даних та на професійних робочих станціях, але для цього потрібна була архітектура процесора, яка дозволила б конкурувати з цією високотехнологічною робочою станцією на абсолютній продуктивності. У 80-х і 90-х роках Intel додав виробничі потужності, і будь-який новий чіп потрібно було більше, ніж просто підвищити продуктивність - він повинен був бути процесором, який може вплинути на зростаючу економію масштабу компанії Intel.
Pentium Pro та його нащадки - це процесор. Ми обговоримо, як вони розвивалися - і функції, які вони вивели на ринок - у нашій наступній партії.
Читати далі
Коротка історія процесорів Intel, частина 2: Pentium II через кавове озеро
Частина 2 - округлення процесорів Intel, на цей раз від Pentium Pro до наших днів.
Intel додає підтримку Optane для процесорів Pentium, Celeron
Intel додає підтримку Optane до систем Pentium і Celeron.
Intel воскрешає Haswell-Era Pentium G3420 на солдата
Intel зробила незвичайний крок щодо скасування процесора після його відставки лише кілька тижнів тому.