Державний навчальний заклад
"Київський професійний коледж з посиленою військовою та фізичною підготовкою"
Реферат з дисципліни на тему:
Процесори компанії Intel
Група: ФМБ-15
Дисципліна: Алгоритми та програмування
Виконав студент: Новіков Данило
Перевірив викладач:
Пугачов Олександр
Київ 2023
Передумови мікропроцесорних технологій
У 1958 році Джин Херні, один з восьми засновників Fairchild Semiconductor Corporation, придумав помістити на транзистори шар оксиду кремнію, щоб захистити їх від бруду, пилу та інших забруднень. Після цього стало можливим удосконалити пристрій. Раніше Fairchild виробляла транзистори на великих пластинах, вирізала компоненти і з’єднувала їх проводами, а тепер можна було розташовувати їх на єдиній пластині – так з’явилася інтегральна схема.
Ідея одночасно прийшла в голову Роберту Нойсу і Джеку Кілбі з Texas Instruments Incorporated. Однак у Нойса було більш масштабне бачення: він розробив планарную технологію – метод виробництва мікросхем, при якому металеві зв’язку втоплені в пластину. Пізніше Нойс і Fairchild Semiconductor отримали на неї патент.
Фірма Intel спеціалізувалася на виробництві напівпровідникових запам’ятовуючих пристроїв. Першим серійним виробом була мікросхема “3101” 64 розрядної Шотткі-біполярної статичної оперативної пам’яті. Особливе ж місце, яке посіла Intel у світі електроніки, пов’язане з іншими пристроями – мікропроцесорами. Саме вони стали технічною базою нинішньої комп’ютерної науково-технічної революції.
Історія розвитку
Поштовхом до створення мікропроцесорів виявився контракт між Intel і японською фірмою Busicom, що спеціалізувалася на виробництві калькуляторів. Busicom замовила Intel розробку дванадцяти спеціалізованих мікросхем, однак для виконання такого великого замовлення Intel не мала достатньо людських, фінансових та виробничих ресурсів. Тоді талановитий інженер Тед Хофф запропонував замість дванадцяти спеціалізованих мікросхем створити одну універсальну, що зможе їх замінити. Р. Нойс і Г. Мур зрозуміли витонченість запропонованого Т. Хоффом рішення. Ідея задовольнила і компанію Busicom, що фінансувала роботу. Таким чином, Intel почала розробку універсальної мікросхеми, яку можна запрограмувати на виконання тих чи інших команд. Уперше відпала необхідність в апаратній реалізації алгоритму роботи пристрою: всі операції з обробки числових даних відтепер виконувалися за певною програмою, що обіцяло велику економію коштів та часу. Над реалізацією задуманого Т. Хоффом працювала група інженерів та конструкторів Intel, яку очолював Федеріко Феджин. Через 9 місяців напруженої праці з’явився перший в світі мікропроцесор “4004”. Він налічував 2300 напівпровідникових транзисторів, але вільно вміщувався на долоні. За продуктивністю ж новий процесор не поступався комп’ютеру ENIAC, що займав 85 кубічних метрів і складався з 18000 вакуумних ламп. Тед Хофф розробив архітектуру першого процесора, Стен Мейзор – систему його команд, а Федеріко Феджин спроектував кристал процесора.
Зрозумівши переваги від використання мікропроцесорів, керівництво Intel пішло на переговори з компанією Busicom, внаслідок яких Intel придбала всі права на процесор “4004” за 60 тисяч доларів. Після цього почалася широка рекламна компанія, метою якої було довести інженерному загалу великий потенціал програмованих мікропроцесорів у багатьох галузях – від керування дорожнім рухом до автоматизації складних виробничих процесів. Intel проводила семінари для інженерів, публікувала рекламні матеріали та довідкові посібники з використання мікропроцесорів. У деякі тижні фірма продавала більше довідкової документації, ніж самих мікропроцесорів. Через певний час вони знайшли дуже широке застосування.
Таким чином, мікросхема “4004” стала першим мікропроцесором. Приблизно через півроку про появу подібних пристроїв сповістили ще декілька фірм. Ці мікропроцесори, виконані за р-МОП технологією, були чотирирозрядними, тобто за одним заходом могли обробляти тільки 4 біти інформації. Довжина програм і набір команд – обмежені, перші процесори – без багатьох функцій, обов’язкових для сучасних мікропроцесорів. У 1972 році фірма Intel випустила процесор “8008”, який успадкував усі основні риси “4004”. Це – перший 8-розрядний процесор, який сьогодні відносять до процесорів першого покоління. Він уже мав акумулятор, шість регістрів загального призначення, покажчик стеку, вісім регістрів адреси та спеціальні команди для введення/виведення даних, але цей процесор не став загальновживаним, зокрема у комерційних розробках.
Наприкінці 1973 року фірмою Intel розробляється новий 8-розрядний мікропроцесор “8080”. Його архітектура та система команд виявилися настільки вдалими, що й сьогодні він вважається класичним. Тому для вивчення принципів побудови мікропроцесорних засобів та систем найбільш придатним і нині є процесор та допоміжні мікросхеми саме серії “8080”.Широке застосування мікропроцесорів у техніці розпочалося з появою чіпа “8080”, який належав до процесорів третього покоління.
У 1978 році на фірмі Intel був виготовлений перший 16-розрядний мікропроцесор 8086, використаний компанією International Business Machines (IBM) для створення персональних комп’ютерів, а 16-розрядний чіп “68000” фірми Motorola застосований у відомих комп’ютерах Atari та Apple. Щодо “домашніх” комп’ютерів, то вони набули масового характеру з появою моделі ZX-Spectrum (на базі процесора “Z80”) англійської фірми Sinclair Research Ltd, засновником якої був талановитий інженер сер Клайв Сінклер.
Пізніше (середина 70-х) виникла ще одна тенденція у розвитку мікропроцесорів, що мала безпосереднє відношення до автоматизації та появи процесорів для вбудованих використань. Початок їй поклав процесор “8085” фірми Intel. Спочатку він був замислений як продовження чіпа “8080”, а через деякий час з’явилися “Z80” та новий мікропроцесор “6809” фірми Motorola. Обидва вони значно перевищували “8085” за продуктивністю, що спонукало Intel взятися за розробку першого 16-розрядного мікропроцесора “8086”, та з розробкою периферійних мікросхем “8156” і “8755” процесор “8085” отримав нові перспективи. Перша мікросхема вміщувала статичний ОЗП (оперативний запам’ятовуючий пристрій) обсягом 256 байт, два 8 розрядних, побітно налагоджуваних на введення/виведення порти і програмований таймер-лічильник. До складу другої входили три багаторозрядних порти введення/виведення та ПЗП (постійний запам’ятовуючий пристрій) ємністю 2 Кбайти з ультрафіолетовим затиранням. Об’єднавши відповідним чином виводи цих трьох мікросхем, розробники електронної апаратури отримали функціонально завершений модуль – мікроконтролер, який можна вбудовувати до будь-яких приладів: вольтметрів, частотометрів, різноманітних підсилювальних пристроїв та перетворювачів. Нарешті, наприкінці 70-х років Intel “об’єднала” ці три мікросхеми в один чіп і виробила однокристальну мікро ЕОМ (мікроконтролер) “8048”, до складу якої ввійшли ОЗП та ПЗП, арифметико-логічний пристрій, вбудований тактовий генератор, таймер-лічильник, порти введення/виведення. Далі були створені подібні до “8048” мікроконтролери “8035” і “8748”. Система команд однокристальних мікроконтролерів була значно слабшою, ніж у процесора “8085”, об’єм ОЗП і ПЗП, кількість портів введення/виведення теж були меншими, ніж у вищезазначеного трикорпусного модуля, але все це розміщувалося в одному корпусі, що значно спрощувало розробку та виробництво нових пристроїв на базі однокристальних мікро ЕОМ. Ідея створення універсальних апаратних засобів з програмним налагодженням на конкретні задачі, яка стала поштовхом до появи мікропроцесорів, отримала найвищий ступінь реалізації саме в однокристальних мікроконтролерах.
В середині 1990-х років продажу ПК росли, і Intel продовжувала розробляти все більш потужні мікропроцесори. У 1995 році на ринку з’явився Pentium Pro з 5,5 млн транзисторів, здатний виконувати до 300 млн операцій в секунду.
Потім Intel додала технологію мультимедійних розширень до лінійки Pentium, що дозволяло покращувати характеристики ПК.
У 1999 році Intel провела найбільший запуск, оприлюднивши одночасно 15 процесорів Pentium III і Pentium III Xeon.
В 2006 році Intel випустила процесор Core 2 Duo E6320 (4 МБ кеш-пам’яті, тактова частота 1,86 ГГц, частота системної шини 1066 МГц). Core Duo мав два ядра і повинен був скласти конкуренцію процесорам AMD Athlon X2 і Opteron.
У 2008 році була випущена вдосконалена серія Nehalem на базі 45-нм. У цих процесорів було від одного до чотирьох ядер. Це був перший процесор Intel з технологією Turbo Boost, який міг працювати на частоті 3,6 ГГц протягом коротких періодів часу. Завдяки поліпшенням Nehalem зміг працювати в два рази швидше, ніж процесори Core 2. Процесори на базі Nehalem продавалися під брендами Celeron, Pentium, Core i3, Core i5, Core i7 і Xeon.
Пізніше була створена версія матриці Nehalem на 32-нм, яка отримала назву Westmere. Її базова архітектура не змінилася, але завдяки зменшеному розміру всередині процесора вдалося розмістити додаткові компоненти – замість чотирьох ядер Westmere містила до 10.
Наступні покоління носили назви Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell, Skylake, Kaby Lake, Coffee Lake і Coffee Lake Refresh. Нещодавно віце-президент Intel Грегорі Брайант повідомив про завершення розробки Meteor Lake на базі 7-нм техпроцесу Enhanced SuperFin. Ці процесори будуть випущені в 2023 році.
Створення мікропроцесора визнано одним із визначних досягнень ХХ сторіччя. Кожного року в світі продаються сотні мільйонів мікропроцесорів і мільярди мікроконтролерів. За даними журналу “Світ комп’ютерної автоматизації”, середній американець протягом дня близько 300 разів (!) має справу з мікроконтролерами, що вбудовані всюди – від пральних машин, ліфтів і телефонів до світлофорів, автомобілів та промислових верстатів.
Список використаних джерел:
https://elprivod.nmu.org.ua/ua/interesting/history_mp_automation.php
https://uaspectr.com/2021/05/26/intel-velyka-istoriya-uspihu/
https://uk.wikipedia.org/wiki/Intel