1

Тема: CPU (Central Processing Unit)

Микропроцессоры Intel® - начало отсчёта
1971 год – микропроцессор Intel® 4004

          Микропроцессор Intel® 4004, появившийся 15 ноября 1971 года, начал революцию в электронике, изменившую мир.  До 4004 на рынке не было программируемых микропроцессоров. Они стали первыми процессорами, сделавшими программное обеспечение важным элементом проектирования микроэлектроники.

                 http://cdn.cpu-world.com/news_2011/images/C4004_white_and_gray.jpg

          В 1969 году корпорация Nippon Calculating Machine отправила в корпорацию Intel заявку на проектирование 12 специализированных микросхем для нового печатающего калькулятора Busicom* 141-PF. Вместо создания дюжины микросхем для калькулятора инженеры Intel предложили проект набора из четырех микросхем, одну из которых можно было программировать для использования в устройствах различного назначения.
          Инженеры Маршиан Э. «Тед» Хофф, Федерико Фаггин и Стэнли Мейзор разработали проект набора из четырех микросхем под названием MCS-4.  В него входил центральный процессор 4004, микросхема ПЗУ для прикладных программ, микросхема ОЗУ для обработки данных и микросхема реестров сдвига для порта ввода/вывода. Корпорация Intel поставила четыре микросхемы компании Busicom, которая впоследствии продала около 100000 калькуляторов.
          4004 был четырехразрядный процессор с тактовой частотой – 740 КГц, и быстродействием – 92000 операций в секунду, состоящий из 2250 транзисторов. Технология производства – 10 мкм. Процессор содержал 4 Кб памяти программ и 640 байт памяти данных, 16 индексных регистров.

                                     http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Intel_4004.jpg

          Корпорация Intel предложила компании Busicom заниженную цену на микросхемы в обмен на сохранение прав на конструкцию микропроцессоров и их маркетинговое продвижение в других областях помимо калькуляторов. Компания Busicom, испытывавшая финансовые трудности, согласилась на это предложение.
          В выпуске журнала Electronic News от 15 ноября 1971 года корпорация Intel представила микропроцессор 4004 и объявила о начале новой эры в микроэлектронике. Процессор Intel 4004 стал первым микропроцессором общего назначения на рынке, компонентом, который инженеры могут приобретать и дополнять программным обеспечением для выполнения различных функций в разнообразных электронных устройствах.

Материал взят с intel.com.

2

Re: CPU (Central Processing Unit)

1972 год – микропроцессор Intel® 4040

          Линейка процессоров, производимых компанией Intel, представляет собой улучшенные версии процессоров линейки Intel 4004. Частота и производительность остались прежними (740 КГц, 92000 оп/с), но была увеличена память программ до 8 Кб, на 14 инструкций увеличен набор команд (стало 60 инструкций), увеличено количество индексных регистров до 24. Главным нововведением была поддержка прерываний.

                            http://cdn.cpu-world.com/CPUs/4040/L_Intel-C4040.jpg

          Процессор содержал 3000 транзисторов и имел технологию производства – 10 мкм. Процессор, обычно, поставлялся с набором дополнительных микросхем (тактовый генератор, порты ввода-вывода, микросхемы ROM и RAM), позволяющих полноценно использовать процессор в системах управления, игрушках и других устройствах.

3

Re: CPU (Central Processing Unit)

1972 год – микропроцессор Intel® 8008

          Линейка восьмиразрядных процессоров, выпускаемых компанией Intel с 1 апреля 1972 года. Процессоры были созданы по технологии – 10 мкм, содержали 3500 транзисторов, размещенных в 18-ти контактном керамическом корпусе. Тактовая частота, в зависимости от модификаций, была 500 или 800 КГц, производительность, в зависимости от модификаций процессоров, составляла 45000-160000 операций в секунду, адресуемая память составляла 16 Кб, больше не разделяемая на память данных и память программ, количество инструкций – 65. Существовали клоны процессоров этой линейки, производимые такими фирмами, как Microsystems (MF8008R, MF8008-1R), Siemens (SAB8008-1C) и другими.

                                   http://media.bestofmicro.com/I/X/332457/original/intel_8008_1.jpg

          Первоначально, процессоры этой линейки предполагалось использовать в калькуляторах, устройствах ввода-вывода и закаточных машинках, но, впоследствии, его стали использовать в качестве центрального процессора персональных компьютеров, таких как Mark-8 и Scelbi-8H.

4

Re: CPU (Central Processing Unit)

1974 год – микропроцессор Intel® 8080

          Линейка процессоров, выпускаемых компанией Intel с 1 апреля 1974 года. Процессоры были разработаны Федерико Фаггини (Federico Faggin) и Масатоши Шима (Masatoshi Shima). Существовало множество клонов этой линейки от других фирм (AMD, Eastern Bloc, Mitsubishi, NEC, Texas Instruments и многих других), в том числе клоны, производимые в СССР (580VM80).                       
          Процессоры производились по технологии – 6 мкм, содержали 6000 транзисторов, размещенных в 40-контактном керамическом корпусе. Они имели 16-разрядную шину адреса и 8-разрядную шину данных, адресуемую память – 64 Кб, количество инструкций – 80, тактовую частоту – 2 МГц, производительность – до 500 000 операций в секунду. Помимо самого процессора, компания Intel разработала целый набор микросхем (арифметический сопроцессор, тактовый генератор, формирователи шин, таймера, контроллеры периферийных устройств и т.д.), облегчающих использование процессора.

http://www.antiquetech.com/wp-content/uploads/2013/09/C8080A.jpg

          В процессорах этой линейки была значительно переработана система команд, в которую стали входить: 16 команд передачи данных, 31 команда обработки данных, 28 команд перехода с прямой адресацией и 5 команд управления. Однако среди команд не было команд умножения и деления. Для реализации этих действий, обычно, использовались подпрограммы или арифметический сопроцессор. Еще одним нововведением было использование внешнего стека, располагающегося в оперативной памяти. В результате, стек стал достаточно большим для организации алгоритмов рекурсии.
          На базе процессоров линейки Intel 8080 и их клонов были построены такие компьютеры, как: Altair 8800, IMSAI 8080, CompuColor II и др. Помимо использования в персональных компьютерах, процессор нашел применения в различных системах автоматического управления, например, на его основе осуществлялось управление освещением улиц и светофорами.

Материал взят с сайта all-ht.ru.

5

Re: CPU (Central Processing Unit)

1974год  - Motorola 6800

          Некоторые микрокомпьютеры 70-х годов ХХ века, доступные по почте в виде набора для сборки или в уже собранном виде, использовали 6800 в качестве центрального процессора. Например: плата разработки MEK6800D2, SWTPC 6800 (первый компьютер, который использовал 6800), MITS Altair 680 (альтернатива Altair 8800, в котором 6800 заменил Intel 8080), несколько разработок Ohio Scientific, Gimix, Smoke Signal Broadcasting, Midwest Scientific, и Newbear 77/68.
          6800 породил нескольких потомков, таких как Motorola 6802, Motorola 6805, Motorola 6807|6807, Motorola 6808|6808, Motorola 68HC11|68HC11, Motorola 68HC12|68HC12 и расширенный и наполовину совместимый 6809, который, например, использовался в игровой консоли Vectrex и домашнем компьютере.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/KL_Motorola_MC6800L.jpg

          На базе архитектуры, использованной в 6800 были созданы микроконтроллеры Motorola 6801 и 6803. Первый содержал на кристалле процессорное ядро, 2КБ ROM, 128 байт RAM, аппаратно реализованное умножение и встроенный последовательный порт. Второй — вариант без встроенной ROM. Микроконтроллеры широко использовались в промышленных роботах и некоторых ранних домашних компьютерах, например TRS-80 MC-10 и Matra.
          На основе 6800 были разработаны Freescale 68HC08, Freescale 68HC11 и Freescale 68HC12. Hitachi кроме того, что производила многие модели микропроцессоров Motorola, разработала свои модели микропроцессоров Hitachi 6301 и Hitachi 6303 с расширенным набором инструкций, которые могли выполнять код, написанный для 6800.

6

Re: CPU (Central Processing Unit)

1975год  - MOS Technology 6502

          6502 был первоначально разработан той же командой инженеров, которые разработали процессор Motorola 6800. После того, как команда целиком вышла из компании Motorola, они быстро разработали 6501, полностью новый процессор, который был совместим по выводам с 6800 (то есть, его можно было поместить на ту же материнскую плату, что и процессор Motorola, хотя их инструкции и отличались). Тут же последовал иск, после чего была создана модель 6502, уже не совместимая с платами, предназначенными для 6800.
          6502 впервые был представлен в сентябре 1975 за цену в 25$, в то время как 6800 и Intel 8080 продавались за 179$. Первоначально люди не могли поверить, что это реально, а не обман или ошибка, но вскоре и Motorola и Intel опустили цену за свои процессоры до 79$. Чем добились противоположного: снижение цен оправдало 6502 и он стал продаваться сотнями.  big_smile

http://pnmedia.gamespy.com/classicgaming.gamespy.com/images/features/2600story/6502.png

          Одним из известных использований 6502 был компьютер «Apple I», представленный в 1976 году. Он также использовался далее в линейке Apple II и Commodore PET. Позже 6502 использовался в семействе домашних компьютеров Atari, BBC Micro, а также в множестве других разработок, таких как Ohio Scientific, ныне потерянных в глубине истории. Даже когда появилась более новая модель 6510, прямой потомок 6502 с цифровым портом ввода/вывода и шиной с тремя состояниями, которая (модель 6510) использовалась как центральный процессор в домашнем компьютере Commodore 64, 6502 не ушел со сцены, а использовался как контроллер привода диска.
          В Болгарии производился процессор CM630 — клон 6502. Использовался в компьютере Правец-8С.
          Советская военная промышленность выпускала совместимый с 65C02 процессор 4К602ВМ1 (Разработка НПО Физика) для использования во встроенных системах. Однако, в советских персональных компьютерах Агат использовались процессоры 6502 зарубежного производства.

7

Re: CPU (Central Processing Unit)

1976год  - Zilog Z80

          После ухода из Intel Федерико Фэггин основал компанию Zilog. К проекту также присоединились интеловский инженер Ральф Уингерманн и японский инженер Масатоши Шима (один из создателей Intel 4004). Команда Фэггина сразу же принялась за разработку нового процессора, взяв за основу Intel 8080, выпущенный незадолго перед этим. Новый CPU создавался бинарно-совместимым с 8080, так что большая часть старого кода работала на новом процессоре без изменений, в частности — операционная система CP/M.
          Z80 представлял собой 8-разрядный процессор. Этот чип не стеснялись называть клоном Intel 8080, однако преимуществами Z80 были низкая стоимость и лучшие возможности. Широко использовался в домашних ПК, для военных целей. Z80, вместе с его наследниками и клонами, составляют одно из наиболее широко использовавшихся семейств микропроцессоров, а также, вместе с семейством MOS Technology 6502, было доминирующим семейством на рынке 8-разрядных компьютеров с 1970-х до середины 1980-х годов.

http://www.silirium.ru/pictures/zilog-Z0840006PSC.jpg

          Для увеличения производительности Z80, не имеющего, как и i8080, аппаратных команд деления и умножения, а также команд для работы над числами с плавающей запятой, использовались сопроцессоры.
          В 1979 году фирмой AMD для Z80 был разработан арифметический сопроцессор am9511 (3-х микронная технология, 32-битная математика, включая вычисления с плавающей точкой над числами в формате 23+7), а год спустя к нему добавился am9512, расширяющий функциональные возможности и добавляющий операции над 64-разрядными числами. Процессоры были основаны на 16-разрядном ALU, использовали обратную польскую нотацию и стек глубиной в четыре шага.
          При использовании комплекта производительность компьютера на математических вычислениях вырастала примерно в 4 раза по сравнению с программными вычислениями на Z80. Умножение двух 32-разрядных чисел занимало примерно 200 циклов. Комплект использовался в некоторых S-100 CP/M системах, в частности, в компьютерах фирмы NorthStar.

8

Re: CPU (Central Processing Unit)

1976  год - Intel® 8085

          Линейка процессоров, выпускаемых компанией Intel с марта 1976 года. Существовало множество клонов этой линейки, разработанных другими фирмами.
          Процессоры впускались по технологии – 3 мкм, и содержали 6500 транзисторов, размещенных в 40-контактном керамическом или пластмассовом корпусе. В зависимости от модификаций процессоров, тактовая частота изменялась от 3 до 8 МГц, разрядность шины данных составляла 8 бит, разрядность шины адреса – 16 бит, адресуемая память – 64 Кб, разрядность регистров – 8 бит, количество инструкций - 79.
          Значительной переработке подверглась система питания процессора, использовалось только напряжение, равное +5В, вместо трех напряжений (+5В, -5В, +12В), используемых в предыдущих процессорах компании Intel. В кристалл был включен тактовый генератор, ранее выпускаемый в виде отдельной микросхемы, и контроллер приоритетных прерываний, позволяющий дополнительно обслуживать четыре линии прерываний. Также в процессор были добавлены две новые команды для работы с прерываниями и возможность перезапуска (RESET).

http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/75/KL_Intel_P8085AH.jpg

          Так же, как и в предыдущих линейках компании Intel, для этих процессоров выпускался целый набор микросхем, обеспечивающий их полноценное использование.
          Процессоры, в основном, использовались в персональных компьютерах, таких как TRS-80 Model 100, или в качестве микроконтроллера во встраиваемых системах управления. Наиболее популярны они были в виде микроконтроллеров. В этом качестве они широко использовались до конца восьмидесятых годов. Также эти процессоры часто использовались в качестве наглядного пособия в высших технических учебных заведениях.

Материал взят с сайта all-ht.ru.

9

Re: CPU (Central Processing Unit)

1978  год - Intel® 8086

          Линейка шестнадцатиразрядных процессоров, выпускаемых компанией Intel с 8 июня 1978 года. Существовало множество клонов, выпускаемых другими фирмами.
          Процессоры производились по технологии – 3 мкм, и содержали 29000 транзисторов, размещаемых в кристалле размером 5,5 х 5,5 мм. В зависимости от модификации процессоров линейки, тактовая частота изменялась от 5 до 10 МГц, производительность – от 330 до 750 тыс. операций в секунду, разрядность шины данных составляла 16 бит, разрядность шины адреса – 20 бит, адресуемая память – 1 Мб, количество инструкций – 98. Процессоры содержали 14 16-ти разрядных регистров. Потребляемая мощность составляла 1,75 Вт.

       http://www.in-nov.ru/SerSG/hardware/prof/8086/8086.jpg

          Это была первая линейка 16-ти разрядных процессоров компании Intel. Однако дороговизна и редкость микросхем поддержки для этих процессоров долгое время сдерживало их активное применение в персональных компьютерах. Дошло даже до выпуска 16-ти разрядного процессора с 8-ми разрядной шиной данных – Intel 8088, для повышения конкурентоспособности 16-ти разрядных процессоров копании Intel (основными конкурентами процессора Intel 8086 были Motorola 68000, Zilog Z8000 и др.). Но все же, были компьютеры, основывающиеся на процессорах Intel 8086, – Mycron 2000, Compaq DeskPro и др.
Несмотря на ряд трудностей с процессорами этой линейки, именно от них берет своё начало используемая и по сей день архитектура х86.

Материал взят с сайта all-ht.ru.

10

Re: CPU (Central Processing Unit)

1979  год - Intel® 8088

          Линейка 16-ти разрядных процессоров с 8-ми разрядной шиной данных, выпускаемых компанией Intel с июня 1979 года. Существовало множество клонов этой линейки процессоров, производимых другими фирмами.
          В то время был ограничен выбор 16-разрядных микросхем, и стоили они очень дорого, а, следовательно, процессоры линейки 8086 были не особо популярны. Не изменяя кардинально архитектуру процессора 8086, а заменив шину данных на 8-ми разрядную, компания Intel создала 16-ти разрядный процессор, способный работать со старыми 8-ми разрядными микросхемами. По сути, эта линейка стали переходным звеном между 8-ми и 16-ти разрядными процессорами.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/I8088.jpg

          Технические характеристики, в зависимости от модификаций процессоров, изменялись в диапазоне: тактовая частота – 5-10 МГц, количество транзисторов – 29 000, адресуемая память – 1Мб, разрядность регистров – 16 бит, разрядность шины данных – 8 бит, разрядность шины адреса – 20 бит, технология производства – 3 мкм, количество инструкций – 98.

Материал взят с сайта all-ht.ru.