История развития процессоров: из 70-х в 90-е timeline

Первым однокристальным микропроцессором считается 4-битный Intel 4004, вышедший. Компания Intel только начинала свой путь становления и ее создатели, Роберт Нойс, Гордон Мур и Эндрю Гроув, потратили немало сил на процесс развития. Благодаря вкладу итальянского физика Федерико Фаджина, инженерам компании удалось разместить ключевые компоненты на один чип и создать микропроцессор 4004.

Он разрабатывался одновременно с 4004 под заказ для Computer Terminal Corporation (в последствии Datapoint). Но компания отказалась от CPU (как и от сотрудничества с Intel) из-за того, что процесс создания микросхемы вышел за пределы установленных сроков, а его характеристики не соответствовали ожиданиям.

В 1974 году компания Motorola выпустила свой процессор — 6800. Кристалл производился по 6-мкм техпроцессу, с тактовой частотой 2 МГц и памятью 64 Кб. Использовалась технология N-МОП. Процессор имел 16-битную адресную шину и систему команд из 78 операций. Присутствовал индексный регистр. Motorola 6800 был весьма популярным, он применялся во многих ПК. На базе его архитектуры были созданы микроконтроллеры Motorola 6801 и 6803.

Intel 8080 производился по новому 6-мкм техпроцессу с использованием технологии NMOS, позволяющей разместить на кристалле 4758 транзисторов. Тактовая частота составляла 2 МГц (со временем 2,5 МГц, 3,1 МГц и 4 МГц), объем памяти — 64 Кб. Разрядность шины данных составляла 8-бит, а шины адреса — 16-бит. У 8080 была весьма развита система команд: 16 команд передачи данных, 31 команда для их обработки, 28 команд для перехода (с прямой адресацией), 5 команд управления.

В 1975 году компания MOS Technology представила 8-разрядный микропроцессор 6502. По сути, этот процессор был обновленной версией 6501, потерпевшей неудачу из-за совместимости по выводам с Motorola 6800. По характеристикам CPU уступал конкурентам 8080 и 6800. У него была 16-битная адресная шина, 64 Кб оперативной памяти. Тактовая частота составляла всего 1 МГц. Процессор имел CISC-архитектуру.

Во второй половине 70-х из Intel ушел один из создателей микропроцессора, итальянец Федерико Фаджин. Объединившись с инженером Ральфом Уингерманном и японским инженером Масатоси Симой они основали компанию Zilog. И уже в начале лета 1976 года на рынок вышел процессор Zilog Z80, который по своей архитектуре напоминал улучшенный 8080. У микропроцессора был расширен набор команд, появились новые регистры, режимы прерываний, два отдельных блока регистров.

В 1978 году компания Intel выпустила первый 16-битный микропроцессор 8086. Его разработка велась более двух лет. Процессор производился по 3-мкм техпроцессу, содержал 29 000 транзисторов. Объем памяти достигал 1 Мб. Тактовая частота составляла 4 МГц — 10 МГц, разрядность регистров и шины данных была 16 бит, а разрядность шины адреса — 20 бит. Intel 8086 отличался скоростью работы.

В 1979 году компания Zilog выпустила свой 16 битный микропроцессор Z8000. Он производился по 6-мкм — 3-мкм техпроцессу с количеством транзисторов 17500. Тактовая частота варьировалась от 4 МГц до 10 МГц для основной версии и от 4 МГц до 20 МГц для КМОП. Объем памяти достигал 8 Мб для Z8001 и 64 Кб для Z8002. Разрядность шины данных была 16 бит, а шины адреса — 23 бит (в версии Z8002 — 16 бит).

Серия CISC-микропроцессоров Motorola 68000 (68к) была представлена в 1979 году. Кристалл имел 32-битное ядро, но работал посредством 16-битных шин данных и 24-разрядной шиной адресов. Его частота составляла 8 МГц — 20 МГц, а количество транзисторов насчитывало 68 000 штук. CPU производился в форм-факторе DIP с 64 контактами. Но также существовали модели с разъемами LCC и PGA.

Для увеличения продаж 8086 Intel выпустила процессор 8088, который во многом соответствовал предшественнику. Только уменьшилась ширина шины, с 16 бит до 8 бит. Подобное изменение позволило процессору работать с 8-разрядными микросхемами поддержки. Также несколько изменилась архитектура. В микропроцессоре Intel 8088 использовалась очередь упреждающей выборки длиной 4-байта, а не 6-байт.

Следующим процессором Intel стал 80186, в основе которого лежала архитектура 8086. Он производился по 3-мкм техпроцессу и содержал 134 000 транзисторов. Объем памяти составлял 1 Мб, разрядность шины данных была 16-бит, а шины адреса — 20-бит. Тактовая частота достигала 6 МГц — 25 МГц.
В 80186 добавились новые команды:
— два контроллера прямого доступа к памяти со схемами прерываний (DMA);
— дешифраторы адреса;
— трех-канальный программируемый таймер-счетчик;

Следующая модель компании вышла в феврале 1982 года. Это был 16-битный x86-совместимый микропроцессор второго поколения 80286. Имелась поддержка реального режима. В защищенном режиме емкость адресного пространства могла составлять до 1 Гб за счет изменения механизма адресации памяти.

В 1984 году компания Western Design Center (WDC) выпустила 16-битный микропроцессор W65C816S. В модели была 24-битная адресация памяти и поддерживалось до 16 Мб памяти с произвольным доступом, а также присутствовал расширенный набор инструкций. Процессор применялся в компьютере Apple IIGS, а также системах Acorn Communicator и C-One.

С 1984 по 1990 годы компания Motorola выпустила линейку своих 32-битных процессоров: 68020, 68030, 68040. «Пионер» i386 (68020) производился по 2-мкм техпроцессу и насчитывал 190 000 транзисторов. Его тактовая частота составляла 12 МГц — 33 МГц. 68020 стал первым процессором в линейке Motorola 68k со встроенной кэш-памятью первого уровня (объем 256 байт). Процессор применялся в компьютерах Apple: Macintosh II и Macintosh LC.

В 1985 году вышел 32-битный процессор с архитектурой x86 третьего поколения Intel 80386 (или i386). Процессор сохранил обратную совместимость с 8086 и 80286. Производился по 1,5-мкм — 1,0-мкм техпроцессу. Через страничное преобразование процессор мог адресовать до 4 Гб физической памяти и до 64 Гб виртуальной памяти. Тактовая частота составляла 12 МГц — 40 МГц.

В 1987 году был представлен чипсет CVAX, тактовая частота которого составляла 11,11 МГц или 12,5 МГц. Производился процессор с помощью технологии CMOS первого поколения, общий объем кэш-памяти инструкций и данных составлял 1 Кб и поддерживалось 64 Кб внешней кэш-памяти.

Следующие 32-битные процессоры компании, i486 (1989 год), были более производительны благодаря модернизации. CPU содержал почти 1,2 млн транзисторов (около половины отводилось для кэш-памяти). Чипы производились по 1-мкм техпроцессу, позже по 0,8-мкм и 0,6-мкм техпроцессам. Объем памяти составлял 4 Гб. Тактовая частота была 25 МГц — 50 МГц.