نوستالژی پردازنده های Intel (قسمت اول)

درگذشته مطالبی مانند نوستالژی کارت گرافیک های AMD/ATI و NVIDIA را برای شما عزیزان منتشر کرده بودیم؛ با توجه به علاقه شما سروران به نوستالژی های سخت افزاری، اینبار تصمیم به انتشار نوستالژی پردازنده های اینتل گرفته ایم. در این مطلب به سالهای اولیه آغاز به کار کمپانی اینتل خواهیم رفت. با ما همراه باشید…

اینتل، شرکت تجهیزات رایانه‌ای آمریکایی است، که در زمینه تولید سخت‌افزارهای رایانه و تلفن همراه، با تمرکز بر مادربورد، کارت شبکه، چیپست، بلوتوث و حافظه‌های فلش، همچنین انواع ریزپردازندهها، نیم‌رساناها، مدارهای مجتمع، واحدهای پردازش گرافیکی و سامانه‌های نهفته فعالیت می‌نماید.  شرکت اینتل در سال ۱۹۶۸ توسط رابرت نویس و گوردون مور راه‌اندازی شد. این شرکت مبدع فناوری ریزپردازندههای اکس۸۶ می‌باشد. اینتل در دهه ۱۹۷۰ میلادی، یکی از قوی‌ترین تراشه ها یعنی ۸۰۸۶ را به بازار فروش قطعات کامپیوتری، عرضه کرد، که شرکت آی‌بی‌ام از این پردازنده برای محصول کامپیوتر شخصی خود استفاده نمود. در دهه‌های نخست مهم‌ترین رقیب اینتل، شرکت ای‌ام‌دی بود، که از سال ۲۰۰۰ با تسلط اینتل بر بازار پردازنده‌ها، هر سال این شرکت سهم بالاتری را به خود اختصاص داد و هم‌اکنون (۲۰۱۳) تقریباً ۷۵٪ درصد از کامپیوترهای خانگی، از پردازنده‌های اینتل استفاده می‌کنند. در سال ۲۰۱۳ مؤسسه اینتر برند، اینتل را به‌عنوان هفتمین برند ارزشمند جهان معرفی نمود.  دفتر مرکزی این شرکت در شهر سانتا کلارا، کالیفرنیا قرار دارد و سهام آن در بازار بورس نزدک معامله می‌شود.

شرکت اینتل جزئی از میانگین صنعتی داو جونز و شاخص نزدیک-۱۰۰ بشمار می‌آید. شرکت اینتل را گوردون مور (ارائه کننده قانون مور و مهندس شیمی فیزیک) و رابرت نویس (فیزیکدان و مخترع مدارهای مجتمع) به همراه آرتور راک و مکس پاوسکی در مانتین ویو تأسیس نمودند. مور و نویس هر دو در شرکت فیرچایلد که سازندهٔ نیمه رساناها بود کار می‌کردند. سپس در سال‌های بعد اندی گرو نیز به آنها ملحق شد. در ابتدا نام شرکت مور_نویس گذاشته شد که بعدها نام آن را از ابتدای مجتمع الکترونیک (Integrated Electronics or “Intel” for short) گرفته و به اینتل تغییر دادند. (ویکی پدیا).

ریز پردازنده 4004

اولین ریزپردازنده فروخته شده توسط اینتل چهار بیتی 4004 در سال 1971 بود. این ریز پردازنده یک IC با 16 پایه بود که در کامپیوترهایی که شاید در فکرتان باشد مورد استفاده قرار نگرفته و عمده استفاده های آن در ماشین حساب و دستگاه های مشابه بود. فرکانس موثر آن 740 کیلوهرتز بود و کارایی آن مانند ماشین حساب های ساده امروزی بود. پس از آن اینتل تراشه 4040 را معرفی کرد که نمون بهبود یافته 4004 بود. مجموع دستورالعمل های ورودی آن بیش از 4004 بود. این اولین قدم اینتل در دنیای پردازش ها بود.

ریز پردازنده های 8008 و 8080

در سال 1972 این شرکت اولین پردازنده 8 بیتی خود موسوم به 8008 را معرفی کرد. سپس در سال 1974 پردازنده 8080 و در سال 1975 نیز پردازنده 8085 راهی بازار شد. با وجود آنکه توان پردازشی 8008 به نسبت 4004 بسیار افزایش یافته بود (به دلیل استفاده از حالت 8 بیتی به نسبت 4 بیتی) و فرکانس آن نیز به 800 کیلوهرتز رسیده بود، اما همچنان نمی توانست نظر تولید کنندگان کامپیوتر را جلب نماید. 8008 با استفاده از تکنولوژی ترانزیستور 10 میکرومتر تولید شده بود. اینتل 8080 موفق تر ظاهر شد؛ در این پردازنده تعداد دستورالعمل های ورودی و موازی بیشتر شده و انتقال به ترانزیستور شش میکرومتر گسترش یافت. فرکانس اصلی نزدیک به 2 برابر افزایش یافته و به رقم 2.0 مگاهرتز رسید؛ این اقدام منجر به توسعه تولید کنندگان نرم افزاری مانند مایکروسافت شد چرا که آنها به تازگی تولید نرم افزار با تمرکز بر روی پردازنده های اینتل را آغاز کرده بودند. سپس پردازنده 8085 تولید شد که اساسا مدلی ارازن قیمت و با دستورالعمل های بیشتر از 8080 بود. سپس میکرو پردازنده 8086 به مرز تولید رسید که سازگاری با دستورالعمل های X86 و 8080 را به همراه داشت. جالب است بدانید که از نظر فنی هنوز هم می توانید برنامه های X86 امروز را بر روی آنها اجرا نمائید.

ریز پردازنده 8086

نخستین پردازنده 16 بیتی اینتل 8086 بود. افزایش عملکرد قابل توجه به نسبت 8080 مهمترین قابلیت آن بود. علاوه بر فرکانس بیشتر، پردازنده های 16 بیتی یک قابلیت جالب توجه را به همراه داشتند؛ آنها می توانستند دو مجموعه 8 بیتی را به طور همزمان پردازش نمایند. در آن زمان بسیاری از نرم افزارهای موجود برای پردازش های 8 بیتی تولید شده بودند که اهمیت قابلیت 16 بیتی آن را کمرنگ می کرد. گذرگاه آدرس آن به 20 بیت افزایش یافته و 1 مگابایت حافظه رم را پشتیبانی می کرد. معماری x86 ISA برای نخستین بار به طور کامل در آنها پیاده سازی شد؛ مسئله ای که در سالهای بعد توسط AMD و Intel مورد استفاده قرار گرفت. پردازنده 8088 نیز در همان سال ها معرفی شد.

ریز پردازنده های 80186 و 80188

به جرات می توان گفت که پردازنده های 80186 و 80188 برای استفاده در یک مادربرد واقعی تولید شدند. این پردازنده ها از یک معماری 16 بیتی بهره می بردند و اینتل برای نخستین با مواردی از جمله clock generator, interrupt controllerو timer را در این پردازنده ها پیاده سازی کرد.

ریز پردازنده 80286

در یک جمله می توان این پیشرفت را شامل حافظه و عملکرد بیشتر عنوان کرد؛ پردازنده 80286 تقریبا مشابه با 80186 بود اما تفاوت اصلی آن استفاده از گذرگاه آدرس 24 بیتی و پشتیبانی از 16 مگابایت حافظه رم بود.

iAPX 432

پردازنده iAPX 432 را می توان یک طرح شکست خورده از سوی اینتل دانست؛ iAPX 432 تلاش اولیه توسط اینتل به انشعاب از نمونه کارها x86 خود را در حمایت از یک طراحی کاملا متفاوت بود. انتظار اینتل، افزایش عملکرد تا چند برابر به نسبت گذشته بود اما متاسفانه این پروژه به دلیل مشکلات فنی متعدد با شکست مواجه شد. اگر چه پردازنده های x86 دارای پیچیدگی فراوان بودند، اما iAPx 432 CISC به یک سطح جدید از پیچیدگی فرو رفته بود. این پردازنده گرسنه از دو قلب جداگانه بهره می گرفت و به نسبت مدل های پیشین دارای پیشرفت هایی بود؛ با این وجود هیچگاه مورد استقبال قرار نگرفته و به سرعت فراموش شد.

ریز پردازنده i960

اینتل اولین پردازنده RISC را در سال 1984 تولید کرد. در داخل، آن از معماری سوپراسکالراستفاده 32 بیتی شد و مفاهیم کلی RISC پیاده سازی شد. پردازنده i960 در ابتدا با فرکانس نسبتا پایین عرضه اما در طول زمان فرکانس آن از 10 مگاهرتز به 100 مگاهرتز افزایش یافت. ابعاد کوچکتر و پشتیبانی از 4 گیگابایت حافظه از جمله دیگر ویژگی های آن به حساب می آمد. i960 به طور گسترده ای در داخل سیستم نظامی و همچنین در سیستم های کسب و کار مورد استفاده قرار گرفت.

ریز پردازنده 80386

اولین پردازنده 32 بیت x86 اینتل را 80386 در سال 1985 شکل داد. کی از مزایای کلیدی که این پردازنده گذرگاه آدرس 32 بیتی بود که پوشش 4 گیگابایت حافظه را محیا می کرد. محدودیت های حافظه رم در آن زمان بسیاری از قابلیت های کلیدی و افزایشی در x86 را مسدود کرده بودند. اینتل از یک معماری جدید با قابلیتی شبیه به multi-tasking در این پردازنده مورد استفاده قرار داد. همچنین ویژگی virtual mode processing نیز به این محصول تزریق شده بود. سپس پردازنده 80386SL با قیمت کمتر راهی بازار شد که کاملا شبیه به 80836 بود اما تفاوت اصلی آنها در گذرگاه آدرس کمتر و بخش هایی نیمه فعال بود.

i860

در سال 1989 اینتل بار دیگر تلاشی به دور از x86 ها را اغاز کرد. این پردازنده بر اساس معماری RISC توسعه داده شد و  بر خلاف i960 اینباردسکتاپ هدف اصلی اینتل بود. یکی از مشکلات این پردازنده در زمینه کامپایلرهای نرم افزاری بود.

ریز پردازنده 80486

ریز پردازنده 80486 یک گام قابل اعتماد به سمت افزایش عملکرد بود. کلید موفقیت آن یکپارچگی قطعات داخل پردازنده بود. این محصول اولین پردازنده x86 مجهز به حافظه کش L1 بود. مدل اولیه از این پردازنده در یک فرآیند 100 نانومتری با 8 کیلوبایت حافظه نهان تولید شد. سپس مدل های بعدی در لیتوگرافی 600 نانومتر و با 16 کیلوبایت L1 وارد بازار شدند. واحد FPU تا کنون خارج از محیط اصلی پردازنده جای داشت و اینک به داخل پردازنده راه یافت که پس از آن زمان تاخیر در پردازنده های اینتل بسیار کاهش یافت. همچنین یک رابط جدید FSB در این پردازنده استفاده گشت که پهنای باند را افزایش داد. هسته با ترفند های بیشتر دستورات IPC را تحت فشار قرار داد. ریز پردازنده 80486 با فرکانس 50 مگاهرتز منتشر شد و یک نمونه ارزان قیمت با پسوند SX نیز از آن تولید شد.

پردازنده P5

پردازنده P5 را می توان نخستین پنتیوم اینتل دانست که در سال 1993 تولید شد. معماری پنتیوم بسیار سریع تر از 80486 بود و نخستین معماری x86 superscalar را به همراه داشت. واحد پردازشی FPU بیش از ده برابر سریعتر از نمونه مشابه در 80486 بود. این پردازنده دارای 32 کیلوبایت حافظه L1 بود و مدل های اولیه از آن 600 نانومتری بود که با فرکانس 60 مگاهرتز تولید می شد؛ سپس مدل های بعدی با معماری 250 نانومتر و فرکانس 300 مگاهرتز تولید شدند.

پردازنده P6

اینتل که از اولین پردازنده پنتیوم موفقیت های بسیاری را کسب کرده بود، پردازنده بعدی را با معماری Pentium Pro راهی بازار کرد. این معماری بسیار سریع تر از پنتیوم در پردازش های 32 بیتی ظاهر شده بود و از جمله دلایل آن استفاده از Out-of-Order (OoO) بود. سخت افزار رمز گشایی در Pentium Pro نیز در 14 مرحله تغییر یافت. این پردازنده در سیستم های سرور مورد استفاده قرار گرفت و می توانست از حداکثر 64 گیگابایت حافظه رم پشتیبانی کند. این مقدار رم در آن زمان حتی در سیستم های سرور نیز مورد استفاده قرار نمی گرفت. باس آدرس به 32 بیت افزایش یافته بود و اینتل برای جبران مشکلات حافظه Cache از دو بخش جداگانه بر روی پردازنده استفاده کرد. نخست بین 256 کیلوبایت و 1 مگابایت حافظه سطح L2 برای آن در نظر گرفته شد و به وسیله یک رابط BSB به پردازنده متصل گردید. فرآیند تولید P6 ها بین 500 و 350 نانومتر بود و بر خلاف تلاش های اینتل جهت استفاده از این پردازنده در کلاس دسکتاپ، اما قیمت آن نسبت به Pentium و Pentium MMX باعث شده بود تا در سیستم های سرور مورد استفاده قرار گیرد.

P6 Pentium II پردازنده

در سال 1997 اینتل پردازنده P6 Pentium II را معرفی کرد. این پردازنده موفق به غلبه بر تمامی جنبه های منفی P6 شده و معماری آن شبیه به Pentium Pro بود. این پردازنده نیز همچنان از 14-stage pipeline بهره می برد و حافظه کش L1 آن شامل 16KB data + 16 KB instruction بود. اینتل پشتیبانی از دستورات MMX را به آن افزوده بود و ابعاد سیلیکون را گسترش داد. دلیل این کار کاهش هزینه تولید و افزودن بلوک ها در یک بسته بود. هسته های مورد استفاده در این معماری با کد رمز های Klamath، Deschutes و Xeon نیز مورد استفاده قرار گرفت.

پایان قسمت اول…