تاریخچه پردازنده‌ها: از اینتل 4004 تا امروز

امروزه کامپیوترها بخشی از سبک زندگی ما هستند اما اولین کامپیوتری که در دانشگاه پنسیلوانیا در سال 1946 تولید شد، از یک پردازنده ENIAC استفاده می‌کرد. قابلیت برنامه‌ریزی دوباره که امروزه خیلی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اولین بار توسط آلان تورینگ و جان ون نیومن با کمک تیم‌های خودشان گسترش یافت. معماری ون نیومن پایه‌ی کامپیوترهای امروزی می‌باشد. از زمان تولید اولین ریزپردازنده (اینتل 4004) تا به امروز راه بلندی را طی کرده‌ایم و ما در این مقاله نگاهی به تاریخچه میکروپردازنده ها انداخته‌ایم.

اولین غول‌ها

در ابتدای ظهور کامپیوترها، همه چیز بزرگ بود. مهندس‌های آن زمان هنوز در حال یادگیری این موضوع بودند که چطور از وسایل الکترونیکی برای دستکاری داده استفاده کنند و فاصله زیادی با کوچک‌سازی داشتد. ENIAC که اولین کامپیوتر تولید شده دنیا بود بیش از 17 هزار لوله خلاء داشت، بیش از 150 کیلووات انرژی مصرف می‌کرد و وزنی برابر با 15 ماشین بزرگ داشت.

در آن زمان ایده پردازنده مرکزی به شکلی که امروزه شاهد آن هستیم وجود نداشت. دلیل این موضوع نیز این بود که کامپیوترها به گونه‌ای نبودند که بتوان یک عملکرد یک پردازنده مرکزی را از دیگر بخش‌ها جدا کرد. انیاک از کارت پانچ برای نگه‌داری داده‌ها استفاده می‌کرد و چیزی به عنوان حافظه بلندمدت، خروجی ویدئویی و یا حتی صوتی هم وجود نداشت. خود انیاک شبیه به یک سی‌پی‌یو بزرگ بود که داخل یک اتاق قرار گرفته بود.

اولین طراحی‌های مدرن

اولین سی‌پی‌یو مدرن توسط یکی از شرکت‌هایی که امروزه همه آن را می‌شناسند ساخته شد: اینتل. ریزپردازنده اینتل 4004 که به سفارش یک تولیدکننده ماشین حساب به نام بیزی‌کام ساخته شده بود از آن جهت خیلی معروف شد که اولین پردازنده با اهداف عمومی بود که می‌توانست محاسبات مختلفی را براساس داده‌های موجود در حافظه داخلی خودش انجام دهد. قبل از این ریزپردازنده‌ها فقط می‌توانستند برخی وظایف از پیش تعیین شده را انجام دهند.

با اینکه اینتل 4004 به عنوان اولین ریزپردازنده دنیا شناخته می‌شود، در آن زمان پروژه‌های مختلفی در دست اجرا بودند. Texas Instruments و General Instrument دو تولیدکننده ماشین حساب دیگر هم ریزپردازنده‌های قابل برنامه‌ریزی خودشان را تولیدکرده بودند و حتی در اوایل دهه هفتاد نیز براساس آن‌ها محصولات مختلفی را به بازار عرضه کرده بودند. این محصولات بعدا اصلاح شدند و باعث شدند پردازنده‌های قدرتمندتری مانند اینتل 8008 به بازار عرضه شوند.

ظهور معماری ریزپردازنده X86

در سال 1978 اینتل از پردازنده 8086 رونمایی کرد. این پردازنده نیز از سوی رقبا تحت فشار زیادی بود و آن‌ها از پردازنده‌های 16 بیتی و حتی 32 بیتی خودشان هم رونمایی کرده بودند درحالی که اینتل هیچ پردازنده 16 بیتی نداشت.

به منظور تفاوت با رقبا اینتل 8086 را با پشتیبانی از برنامه‌هایی که برای پردازنده‌های 8 بیتی نوشته شده بودند عرضه کرد. این آغاز ظهور معماری x86 بود. همین موضوع IBM را تحت تاثیر گذاشت و باعث شد این شرکت از ریزپردازنده 8088 (یکی از مدل‌های 8086) در اولین کامپیوتر شخصی خودش استفاده کند.

اما این کار هم برای اینکه اینتل را از خطر خارج کند کافی نبود. در این بخش از تاریخ اینتل فقط یکی از بازیگرها بود و شرکت‌های زیادی در حال تولید ریزپردازنده بودند. کمپانی‌هایی مانند National Semiconductor، موتورولا و حتی AT&T طراحی پردازنده‌های مخصوص خودشان را داشتند که عملکردی به اندازه پردازنده‌های اینتل و یا حتی فراتر از آن داشتند. برای مثال کامپیوترهای اولیه اپل از پردازنده موتورولا استفاده می‌کردند.همین موضوع باعث شد اینتل به ساخت پردازنده‌هایی همگام با مدل‌های قبلی از جمله پردازنده‌های 32 بیتی 80186، 80286 و 80386 ادامه دهد. همین تطابق با نسخه‌های قدیمی باعث ظهور معماری x86 شد.

در اواخر دهه 80 و اوایل دهه 90 پردازنده‌های اینتل تبدیل به محصول انتخابی مردم شدند. ادامه دادن معماری x86 تاثیری مانند یک توپ برفی داشت و باعث شد تمام پردازنده‌های مدرن در کامپیوترهای امروزی براساس معماری x86 ساخته شوند. داشتن یک استاندارد برای برنامه‌ریزی پردازنده‌ها باعث شد برنامه‌نویس‌ها راحت‌تر بتوانند نرم‌افزارهای خودشان را برنامه نویسی کنند و خریداران هم انتخاب آگاهانه‌تری داشته باشند.

به چالش کشیدن اینتل توسط AMD

دهه نود دوره‌ای بود که رقابت زیادی روی افزایش فرکانس ساعت و اندازه کش وجود داشت. در اواخر دهه 90 اینتل به شدت توسط AMD به چالش کشیده شد و AMD پردازنده‌هایی مانند K6 عرضه کرد که عملکرد بهتری نسبت به پردازنده‌های اینتل داشتند.

در سال 2005 دو کمپانی اینتل و AMD تصمیم گرفتند پروسه افزایش فرکانس ساعت را کنار بگذارند و هر دو کمپانی از طراحی پردازنده‌های دو هسته‌ای رونمایی کردند. اینتل پردازنده Pentium D را به بازار عرضه کرد و AMD نیز از Athlon X2 رونمایی کرد.

آینده نزدیک

واضح است که آینده ریزپردازنده ها پردازش موازی است. پس از دهه‌ها حضور به عنوان یک واحد تکی که فقط پس از پایان یک کار می‌تواند کار بعدی را آغاز کند در آینده پردازنده‌ها می‌توانند به صورت چندرشته‌ای فعالیت کنند، تطابق بیشتر با پردازنده‌های گرافیکی دارند و اینتل و AMD هم بیشتر به این سمت در حرکت هستند.