История процессоров

Министерство образования  и науки РФ

Национальный исследовательский

Томский политехнический  университет

Юргинский технологический институт

Факультет ЭиМ

Кафедра ЕНО

КСЕ

 

 

 

 

 

 

 

История процессоров

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:

Студент гр. 17Б00                                                                  М. С. Вайчук

 

Руководитель:

Доцент                                                                                    Е. П. Теслева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Юрга – 2011

 

         Как появился микропроцессор

Процессор громоздких компьютеров  середины XX века, основанный на механических реле, затем на электронных лампах, а потом на транзисторах, представлял  собой целый, набитый электроникой. Каждое такое устройство было ненадежным, сложным и дорогим и потребляло огромное количество электроэнергии.

Лишь при появлении  полупроводниковых интегральных схем удалось объединить все компоненты, отвечающие за вычисления, в одном  компактном чипе. Преимущества такого подхода разработчики осознали отнюдь не сразу, еще долго процессоры выпускались  в виде целого набора микросхем.

В 1969 году японская компания Busicom заказала у корпорации Intel комплект из дюжины микросхем для своего нового настольного калькулятора. Один из разработчиков Intel предложил объединить часть их в микросхему, сочетающую в себе все необходимые функции. Руководство обеих фирм приняло новую идею благосклонно, так как она сулила немалую экономическую выгоду.

Именно этот чип, выпущенный в 1971 году под маркой Intel 4004, стал первым коммерческим однокристальным микропроцессором. Он работал с 4-разрядными двоичными числами и выполнял 60 тысяч операций в секунду. Правда, до персональных компьютеров Intel 4004 так и не добрался – в те годы такая концепция попросту отсутствовала.

 

Процессор для  народа

Следующий процессор, Intel 8008, был 8-разрядным, умел адресовать до 16 кб памяти, состоял из 3,5 тысяч транзисторов и работал на тактовой частоте от 500 до 800 кГц. Именно он сделал возможным появление недорогого компактного компьютера, впоследствии названного персональным.

Появление первых персональных компьютеров заставило специалистов Intel задуматься о перспективах микропроцессоров. Intel 8008 был тепло принят маленькими радиоэлектронными компаниями, разрабатывающими калькуляторы и специализированные цифровые устройства. Но «модель 8» и подобные ей показали, что у «легких» процессоров может быть и другое применение. Сделав ставку на призрачную пока новую отрасль, компания Intel пошла на риск – в 1974 году был выпущен новый процессор Intel 8080, более чем в десять раз превосходивший 8008 по производительности. Достигнуто это было как увеличением тактовой частоты до 2 МГц, так и более совершенной архитектурой, потребовавшей уже 6 тысяч транзисторов. Шина памяти была доведена до 16 разрядов, благодаря чему 8080 мог адресовать до 64 кб памяти, а система команд была значительно расширена по сравнению с Intel 8008.

Для калькуляторов новинка  была дороговата, в розницу 8080 продавался за $360, (11005 р.) но для применения в компьютерах цена была довольно приемлемой.

Хитрость таилась в  скидках. При партиях от тысячи штук цена Intel 8080 составляла уже не $360, (11005 р.) а $75 (2293 р.). Этим и воспользовалась «калькуляторная» компания MITS, заключив OEM-контракт с Intel и выпустив персональный компьютер Altair-8800. Компьютер стоил всего $397 (12136 р.) (что было совсем недалеко от розничной цены одного только процессора), при этом он поставлялся собранным и готовым к работе. Бешеный успех «Альтаира» положил начало буму персональных компьютеров, что заставило многие электронные компании начать разработку и выпуск собственных универсальных микропроцессоров.

 

Чемпион на пьедестале

Intel 80286 практически уничтожил конкуренцию архитектур на рынке процессоров персональных компьютеров. Вышедший на рынок в 1982 году Intel 80286 имел важнейшую особенность. Будучи в пять раз быстрее 8086 и умея работать с многократно большим объемом памяти, новый процессор остался полностью программно совместимым с предыдущими моделями. Ни один из конкурентов такого весомого преимущества не имел. Покупая компьютер на основе Intel 80286, пользователь мог не менять ПО, стоимость которого, как известно, может превышать стоимость самого ПК в несколько раз.

 

 Пятое поколение

В марте 1993 года Intel продемонстрировала процессор нового поколения P5. Новинка обрела звучную марку Pentium. Процессор получил возможность выполнять две команды одновременно.

Американская компания Advanced Micro Devices начала выпуск микропроцессоров еще в 1974 году. Первый продукт, AMD 9080, был полным клоном процессора Intel 8080.

В 1995 году AMD начала уходить  от копирования интеловских процессоров. Уже в следующем году был выпущен  процессор AMD K5, имевший производительность большую, чем Intel Pentium, за счет четырехконвейерной архитектуры, позволявшей выполнять до четырех команд одновременно.

Симбиоз Intel и AMD закончился двенадцать лет назад. Новые процессоры, получившие торговую марку Athlon, имели архитектуру, совершенно отличную от Intel. Они устанавливались в фирменный разъем Slot A и требовали других чипсетов. В этой точке пути компаний разошлись, и мир пользователей персональных компьютеров окончательно раскололся на два лагеря: поклонников AMD и адептов Intel, отношения между которыми до сих пор остаются напряженными.

 

Непримиримые

По сути, после отчаянной  борьбы за место под солнцем остались лишь две компании, производящие микропроцессоры  для ПК, – Intel и AMD. Калифорнийские гиганты буквально наступают друг другу на пятки, поочередно выпуская все более и более мощные процессоры, стремясь обогнать и превзойти конкурента. О бюджетной нише уже давно речи не идет: борьба ведется за все сегменты рынка, от встраиваемых решений до серверных процессоров.

Производители стали добавлять  в свою продукцию графические  ядра и активно расширяют количество физических ядер и поднимают тактовую частоту с размером Кеш памяти. Разрабатывать процессоры все сложнее и сложнее. Закон Мура осуществлять уже не просто.

 

Ситуация в  СССР и России

До конца 60х годов XX века советская вычислительная техника развивалась быстрыми темпами. Множество НИИ разрабатывали ЭВМ самых разных типов, не уступавших лучшим западным образцам. Все это богатейшее хозяйство было совершенно несовместимо друг с другом, да такой задачи разработчикам и не ставилось.

Тем не менее ближе к 70м годам руководство страны приняло решение унифицировать выпускаемую электронновычислительную технику и ввести аппаратную и программную совместимость между ЭВМ различного применения. Новая концепция получила название «Единое Семейство» (ЕС ЭВМ), причем за основу были взяты не отечественные разработки, а архитектура IBM 360. Чуть позже, в середине 70х, для мини и микроЭВМ приняли архитектуру PDP11 американской компании DEC.

Для отрасли это имело  катастрофические последствия. Все  многолетние наработки были выброшены  на свалку. Отныне уделом разработчиков  ЭВМ стало копирование западных образцов и освоение импортных технологий.

После отмирания PDP11 советская промышленность перешла на копирование процессоров Intel и Zilog. Так, все персональные компьютеры 80х годов, такие как «Радио 86РК», «Микроша», «Вектор06Ц», «Корвет», «СМ1800» и т.д., были построены на отечественных аналогах Intel 8080, а чуть позже большую популярность получили клоны ZX Spectrum, построенные на микросхемах КР1858ВМ1 и КР1858ВМ3, неотличимых от Zilog Z80.

Вынужденное следование «в хвосте» привело к неизбежному  отставанию электронной промышленности Советского Союза от западных компаний. Постепенно отставание накапливалось  и к 1991 году составляло уже около  десятка лет.

НПЦ "ЭЛВИС"-производство чипов и процессоров, микроэлектроники. Используются в Российских ПК, СКУД и другой малой бытовой технике.Работают в связке с ОАО "АНГСТРЕМ-Т" изготовление чипов и микросхем по 0.13-мкм проектным нормам. Готовятся линии по 0.9-мкм проектным нормам, под руководством "Ситроникс".

 КБ «Корунд-М» —специализирующееся на сборке различных электронных модулей компьютеров, процессоров и чипов, в том числе военного применения и жестких условий эксплуатации, проектировании и изготовлении сложных, высоконадёжных электронных устройств и узлов вычислительных машин.

НТЦ «Модуль» — предприятие, образованное в 1990 году предприятиями ВПК — НПО «Вымпел» и НИИ Радиоприборостроения. Занимается прикладными исследованиями в области распознавания образов и разработкой аппаратных средств цифровой обработки сигналов и изображений и построении на их основе функционально законченных вычислительных комплексов. Разработчик широко известной серии микропроцессоров НейроМатрикс. Встраиваемые компьютеры разработки НТЦ «Модуль» применяются в индустриальных системах, бортовой авионике и космических приложениях. Особы защищённые ПК распространяются среди ведомств. В частности МВС186 установлен на модуле «Заря» Международной космической станции, а также на сервисном модуле МКС, телекоммуникационном спутнике «Ямал».