مروری بر تاریخچه سی پی یو های اینتل : از 4004 تا Pentium قسمت اول

شرکت آمریکایی اینتل یکی از بزرگ‌ترین تولیدکننده‌های تجهیزات سخت‌افزاری در حوزه‌ی کامپیوتره که در سال 1968 توسط رابرت نویس و گوردون مور تاسیس شد. دفتر اصلی این شرکت در کالیفرنیا قرار داره و بیش از 106هزار کارمند در سراسر دنیا در این شرکت مشغول به کار هستن. اینتل در آخرین رده‌بندی که در سال 2021 توسط فوربس انجام شده، در فهرست ارزشمندترین برندهای جهان رتبه‌ی 36 رو به خودش اختصاص داده. شرکت اینتل در زمینه‌های مختلفی فعالیت داره. حوزه‌هایی مثل مادربورد، کارت شبکه، چیپست، بلوتوث و حافظه‌های فلش، همچنین انواع ریزپردازنده‌ها، نیم‌رساناها، مدارهای مجتمع، واحدهای پردازش گرافیکی و سامانه‌های نهفته. بیشتر کاربرها Intel رو با CPUهای اون میشناسن. با ما همراه باشین تا تاریخچه سی پی یو های اینتل رو با هم بررسی کنیم.

(با توجه به گستردگی پردازنده‌های ارائه شده، فقط اون دسته از پردازنده‌های اینتل رو بررسی می‌کنیم که سبب تغییراتی بنیادین شدن.)

آغاز دوران باشکوه با پردازنده 4004:

4004 اولین CPU اینتل بود که در سال 1971 به بازار عرضه شد. هدف از تولید این پردازنده 4 بیتی رابطه با سه میکروچیب 4001 ROM 4002 ،RAM و 4003 Shift Register بود. با اینکه 4004 میتونست محاسبات انجام بده اما وجود سه میکروچیب دیگه جهت ایجاد عملکردهای لازم برای پردازش لازم بود. این سی پی یو برای استفاده در کامپیوتر‌ها طراحی نشده بود و بیشتر در ماشین حساب‌ها و دستگاه‌های مشابه کاربرد داشت.

8008 و 8080

عرضه‌ی پردازنده 4004 شهرت خوبی رو در زمینه‌ی میکروپروسسورها برای اینتل فراهم کرد و اینتل هم در جهت استفاده‌ی حداکثری از این شهرت، خط تولید اولین پردازنده 8 بیتی خودش رو با معرفی پردازنده 8008 در 1972 راه‌اندازی کرد. در ادامه‌ی معرفی 8008 ، مدل 8080 در سال 1974 و مدل 8085 در سال 1975 عرضه شدن.

پردازنده‌ی 8008 به لطف 8 بیتی بودنش نسبت به 4004 عملکرد سریع‌تری رو ارائه می‌داد ولی با توجه به نرخ کلاک محافظه کارانه‌ی اون که بین 200 الی 800 کیلوهرتز تنظیم شده بود، برای توسعه‌دهنده‌های سیستم جذابیت نداشت.

سی پی یو 8080 اینتل نسبت به مدل 8008 عملکرد خیلی بهتری داشت. اینتل برای اولین‎‌بار از تکنولوژی ساخت ترانزیستور 6 میکرونی در این مدل پرده‌برداری کرد و به خاطر این ویژگی، سرعت کلاک سی پی یو 8080 به 2 الی 3.125 مگاهرتز رسید که در اون زمان سرعت قابل قبولی بود. عملکرد خوب 8080 باعث شد که دستگاه‌های زیادی از اون استفاده کنن. همین امر مایکروسافت رو به سمت توسعه‌ی نرم‌افزارهای سازگار با سی پی یو های Intel کشوند.

8086 : آغاز x86 در تاریخچه سی پی یو های اینتل

اولین پردازنده 16 بیتی اینتل 8086 هستش که در سال 1978 عرضه شد و در مقایسه با پردازنده‌های قبلی عملکرد فوق‌العاده‌ای داشت. نه تنها کلاک پردازنده 8086 از پردازنده 8080 بالاتر بود بلکه از باس 16 بیتی و پشته 6 بایتی طولانی‌تری هم پشتیبانی می‌کرد. این پردازنده قادر بود وظایف 16 بیتی او هم اجرا کنه. این در حالیه که بیشتر نرم‌افزارهای اون زمان برای پروسسورهای 8 بیتی طراحی شده بودن.

یک‌سال بعد از عرضه‌ی 8086، شرکت اینتل مدل 8088 رو عرضه کرد که بر پایه‌ی مدل 8086 ساخته شده بود با این تفاوت که خطوط انتقال دیتا در اون نصف شده و اندازه‌ی پشته‌ی اون هم از 6 بایت به 4 بایت کم شده بود. به خاطر همین، تعادل این پروسسور بهم ریخت و نتونست نسبت به سی پی یو 8086 عملکرد بهتری ارائه بده.

80186 و 80188

اینتل تولید مدل 8086 رو با تولید چند پردازنده‌ی دیگه ادامه داد که همه‌ی اون‌‌ها به‌طور مشترک از معماری 16 بیتی استفاده می‌کردن. اولین پردازنده این سری مدل 80186 بود که اینتل چندین قطعه‌ی سخت‌افزاری رو به اون اضافه کرد که معمولا روی مادربورد به CPU اضافه میشدن. از جمله clock generator, interrupt controller و تایمر. در نتیجه دستور‌العمل‌های خاص حتی با وجود یکسان بودن سرعت کلاک، نسبت به 8086 با عملکرد بهتری اجرا میشدن.

سی پی یو 80188 مثل مدل قبلی چند قطعه‌ی سخت‌افزاری داشت اما مثل مدل 8088، خطوط ارسال داده‌ی اون نصف شده بود.

80286

پردازنده‌ی 80286 در همون سال عرضه‌ی 80186 به بازار اومد و ویژگی‌های مشترک زیادی با اون داشت اما مهم‌ترین تفاوت اون افزایش مقدار پهنای باند به 24 بیت بود که به پردازنده اجازه میداد به حافظه‌ی 16 مگابایتی دسترسی داشته باشه.

iAPX 432 پروژه شکست خورده تاریخچه سی پی یو های اینتل

پردازنده‌ی iAPX 432 که در سال 1981 معرفی شد، اولین پردازنده‌ی 32 بیتی شرکت اینتل هستش. iAPX 432 یک تلاش ابتدایی از اینتل بود تا با استفاده از تجربه‌های گذشته در تولید پردازنده‌های x86، بتونه از طراحی متفاوتی استفاده بکنه. اینتل انتظار داشت که این سی پی یو خیلی سریع‌تر از مدل های گذشته‌ی خودش باشه ولی این پروژه شکست خورد.

i960 : اولین پردازنده RISC تاریخچه سی پی یو های اینتل

اینتل اولین سی پی یو RISC (reduced instruction set computer) خودش رو در سال 1984 و برای جبران شکست مدل iAPX 432 طراحی کرد. پردازنده i960 برای رقابت مستقیم با پردازنده‌های x86 طراحی نشده بود ولی تونست به یکی از پرفروش ترین CPU های بخش خودش تبدیل شه. این سی پی یو علاوه بر کانسپت RISC ،32 بیتی هم بود.

I960 کلاک پایینی داشت و تا فرکانس 10 مگاهرتز پشتیبانی می‌کرد ولی در طول سال‌ها بهبود پیدا کرد و کلاک خودش رو به 100 مگاهرتز رسوند. این CPU همچنین از 4 گیگ رم پشتیبانی می‌کرد. عملکرد قابل قبول اون باعث شد که در سیستم‌های کاری و نظامی از i960 استفاده بشه.

80386: تبدیل x86 به 32 بیت

پروسسور 80386، اولین پردازنده‌ی 32 بیتی با معماری x86 شرکت اینتل بود. یکی از کلیدی‌ترین ویژگی‌های این سی پی یو، 32 بیتی بودن اون بود که اجازه میداد CPU بتونه از 4 گیگابایت رم استفاده کنه. برخلاف پردازنده‌های مدرن، زمانی که پردازنده 80386 تولید شد، رم بیشتر به‌معنای بهبود عملکرد سی پی یو بود. اینتل همچنین بهبودهایی روی معماری پردازنده ایجاد کرده بود که سبب شد 80386 در رقابت با مدل قبل یعنی 80286 کارایی بالاتری داشته باشه، حتی زمانی که هر دو CPU از یک اندازه‌ی رم استفاده می‌کردن. این پروسسور از پردازش مجازی هم پشتیبانی می‌کرد که باعث بهتر شدن مولتی-تسکینگ میشد.

i860

در سال 1989 اینتل یک‌بار دیگه سعی کرد از تولید پردازنده‌های x86 دست برداره و یک پردازنده RISC جدید رو با نام i860 تولید کرد. بر خلاف i960، این مدل برای عملکرد خیلی قوی طراحی شده بود که بتونه در بازار کامپیوترهای دسکتاپ رقابت کنه، ولی طراحی اون با مشکل مواجه بود. مهم‌ترین مشکل i860 این بود که عملکردش به‌طور کامل به کامپایلر بستگی داشت. البته این مورد به اینتل کمک کرده بود تا پیچیدگی ساخت پردازنده رو کاهش بده و اندازه‌ی اون رو کوچیک کنه ولی نداشتن کامپایلر باعث شده بود که سی پی یو نتونه درست دستورات نرم‌افزار اجراشده رو لیست کنه و موقع حل مشکل خاموش بشه.

80486 : اولین ادغام FPU در تاریخچه سی پی یو های اینتل

سی پی یو 80486 یکی دیگه از تلاش‌های قابل توجه اینتل در سال 1989 هستش که رمز موفقیتش در یکپارچه کردن دقیق اجزای سازنده‌ی داخل CPU بود. 80486 اولین پردازنده‌ای بود که حافظه‌ی کش L1 داشت. راجع به کش سی پی یو در مقاله هر آنچه که باید در مورد کش سی پی یو بدانید صحبت کردیم. مدل اولیه‌ی 80486 با تکنولوژی ساخت 1000 نانومتری و ظرفیت کش 8 کیلوبایت تولید شده ولی در مدل‌های جدیدتر، اینتل تونست تکنولوژی ساخت رو به 600 نانومتر کاهش بده و کش رو هم از 8 به 16 کیلوبایت بیشتر کنه. نکته‌ی قابل توجه این ارتقا این بود که پردازنده‌ی 80486 عملکردی 50 برابر بیشتر از مدل 8088 داشت.

یکی از تغییرات اساسی در مدل 80486، ادغام شدن اون با FPU (Floating-point unit) هستش که یک واحد جداگونه‌ی پردازش عملیاتیه. همین تغییر و انتقال سخت‌افزاری باعث شد تاخیر بین FPU و CPU به شدت کاهش پیدا کنه. 80486 همچنین از رابط FSB سریع‌تری به منظور افزایش پهنای باند استفاده کرد که همه‌ی این تغییرات کارایی این پردازنده رو در مقابل مدل‌های 80836 بیشتر کرد.

اولین سری‌های پردازنده‌ی 80486 با سرعت 50 مگاهرتز تولید شدن که این رقم در مدل‌های بعدی بیشتر شد و در مدل 80486DX4 به عدد 100 مگاهرتز رسید. همچنین اینتل با تولید مدل SX از این پردازنده و غیرفعال‌سازی FPU در اون، پردازنده‌ای با قیمت مناسب رو تولید کرد تا بازه‌ی کاربرهای خودش رو بیشتر کنه.

حرف آخر

خب امیدوارم راجع به تاریخچه سی پی یو های اینتل اطلاعاتی کسب کرده باشین. اینتل تولیدکننده‌ی قطعه‌های مختلف کامپیوتری هستش که تمرکز بیشتری روی سی پی یو های خودش میذاره. هرچند در سال‌های اخیر در رقابت با AMD شکست خورده اما باز هم بازار رو در دست خودش داره و با عرضه‌ی Golden Cove شاید AMD رو شکست بده. مرسی که تا اینجا همراه ما بودین اگه سوالی راجع به سی پی یو های اینتل داشتین در قسمت نظرات برامون کامنت بذارین.

دانلود PDF این مقاله

PDF این مقاله

سوالات متداول