Первый микропроцессор

В 1998 году компания Intel отпраздновала свое тридцатилетие. Она была основана

18 июля 1968 года Робертом Нойсом (Robert Noyce), Гордоном Муром (Gordon Moore) и Эндрю Гроувом (Andrew Grove). Ученые поставили вполне определенную цель: создать практичную и доступную полупроводниковую память. Ничего подобного ранее не создавалось,

учитывая тот факт, что запоминающее устройство на кремниевых микросхемах стоило по

крайней мере в 100 раз дороже обычной для того времени памяти на магнитных сердечниках.

Стоимость полупроводниковой памяти достигала одного доллара за бит, в то время как запоминающее устройство на магнитных сердечниках стоило всего лишь около цента за бит. Вот

что сказал Роберт Нойс: “Нам было необходимо сделать лишь одно — уменьшить стоимость

в сто раз и тем самым завоевать рынок. Именно этим мы в основном и занимались”.

В 1970 году Intel выпустила микросхему памяти емкостью 1 Кбит, намного превысив емкость существующих в то время микросхем. (1 Кбит равен 1024 битам, один байт состоит из

8 битов, т.е. эта микросхема могла хранить всего 128 байт информации, что по современным

меркам ничтожно мало.) Созданная микросхема, известная как динамическое оперативное

запоминающее устройство 1103 (DRAM), стала к концу следующего года наиболее продавае-

мым полупроводниковым устройством в мире. К этому времени Intel выросла из горстки энтузиастов в компанию, состоящую более чем из 100 служащих.

Японская компания Busicom обратилась к Intel с просьбой разработать набор микросхем

для семейства высокоэффективных программируемых калькуляторов. В то далекое время логические микросхемы разрабатывались непосредственно для определенного приложения или

программы. Большая часть микросхем, входящих в этот заказ, была предназначена для выполнения строго определенного круга задач, поэтому ни одна из них не могла получить ши-

рокого распространения.

Первоначальная конструкция калькулятора компании Busicom предусматривала по крайней мере 12 микросхем различных типов. Инженер компании Intel Тед Хофф (Ted Hoff) отклонил данную концепцию и вместо этого разработал однокристальное логическое устройство, получающее команды приложения из полупроводниковой памяти. Этот центральный процессор находился под управлением программы, которая позволяла адаптировать функции

микросхемы для выполнения поступающих задач. Микросхема была универсальной по своей

природе, т.е. ее применение не ограничивалось калькулятором. Логические же модули других

конструкций имели только одно назначение и строго определенный набор встроенных ко-

манд. Новая микросхема могла считывать из памяти набор команд, которые и использовались

для управления ее функциями. Тед Хофф стремился разработать вычислительное устройство,

размещенное в одной микросхеме и выполняющее самые разные функции в зависимости от

получаемых команд.

С этой микросхемой была связана одна проблема: все права на нее принадлежали исключительно компании Busicom. Тед Хофф и другие разработчики понимали, что данная конструкция имеет практически неограниченное применение, позволяя преобразовать

“несуразные” машины в настоящие интеллектуальные системы. Они настояли на том, чтобы

Intel выкупила права на созданную микросхему. Основатели Intel Гордон Мур и Роберт Нойс

всячески поддерживали создание новой микросхемы, в то время как другие сотрудники компании были обеспокоены тем, что это нанесет удар по основному бизнесу Intel — продаже

оперативной памяти. Каждый микрокомпьютер Intel, состоящий из четырех микросхем, содержал в те времена по два модуля памяти. Вот что сказал бывший коммерческий директор

Intel: “Вначале я относился к этой архитектуре, как к способу выгодной реализации большого

количества микросхем памяти, и именно в это направление мы собирались вкладывать дополнительные средства”.

Компания Intel предложила Busicom вернуть отданные ею за лицензию 60 тыс. долларов в

обмен на право распоряжаться разработанной микросхемой. Японская фирма, находящаяся в

тяжелом финансовом положении, согласилась. В это время никто из производителей, равно

как и сама Intel, не смогли в полной мере оценить важность этого события. Как оказалось

впоследствии, именно эта сделка определила будущее Intel. В 1971 году появился первый 4-разрядный микрокомпьютерный набор 4004 (термин микропроцессор появился значительно

позднее). Микросхема размером с ноготь большого пальца содержала 2 300 транзисторов,

стоила 200 долларов и по своим параметрам была сопоставима с первой электронно-вычислительной машиной ENIAC. Как уже отмечалось, в системе ENIAC, созданной в

1946 году, было около 18 тыс. вакуумных электронных ламп; она занимала 3 000 кубических

футов (85 кубических метров). Микропроцессор 4004 выполнял 60 тыс. операций в секунду,

что являлось на то время невероятным достижением.

В 1972 году был выпущен преемник 4004 — 8-разрядный микропроцессор 8008. А в

1981 году семейство процессоров Intel пополнилось новой 16-разрядной моделью 8086 и

8-разрядной 8088. Эти процессоры получили в течение всего лишь одного года около 2 500

наград за технологические новшества и достижения в сфере вычислительных систем. В число

призеров вошла и одна из разработок компании IBM, ставшая впоследствии первым персональным компьютером.

В 1982 году Intel представила микропроцессор 286, содержащий 134 тыс. транзисторов.

По эффективности он превосходил другие 16-разрядные процессоры того времени примерно

в три раза. Благодаря концепции внутрикристальной памяти 286 стал первым микропроцессором, совместимым со своими предшественниками. Этот качественно новый микропроцессор был затем использован в эпохальном компьютере PC-AT компании IBM.

В 1985 году появился 32-разрядный процессор Intel 386. Он содержал 275 тыс. транзисторов и выполнял более 5 млн операций в секунду (Million Instruction Per Second — MIPS).

Компьютер DESKPRO 386 компании Compaq был первым персональным компьютером, созданным на базе нового микропроцессора.

Следующим из семейства Intel стал процессор 486, появившийся в 1989 году. Он содержал уже 1,2 млн транзисторов и первый встроенный сопроцессор. Он работал в 50 раз быстрее процессора 4004, и его производительность была эквивалентна производительности

мощных мэйнфреймов.

В 1993 году Intel представила первый процессор Pentium, производительность которого

выросла в пять раз по сравнению с семейством Intel 486. Pentium содержал 3,1 млн транзисторов и выполнял до 90 млн операций в секунду, что примерно в 1 500 раз превышало быстродействие процессора 4004.

Процессор семейства P6, называемый Pentium Pro, появился на свет в 1995 году. Он содержал 5,5 млн транзисторов и являлся первым процессором, кэш-память второго уровня которого

была размещена прямо на кристалле, что позволяло значительно повысить быстродействие. Даже в наше время процессор Pentium Pro, выполняющий до 300 млн команд в секунду, все еще

используется для многопроцессорных серверов и высокоэффективных рабочих станций.

Компания Intel пересмотрела архитектуру P6 (Pentium Pro) и в мае 1997 года представила

процессор Pentium II. Он содержит 7,5 млн транзисторов, упакованных, в отличие от традиционного процессора, в картридж, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно

в модуле процессора. В апреле 1998 года семейство Pentium II пополнилось дешевым процессором Celeron, используемым в домашних ПК, и профессиональным процессором Pentium II

Xeon, предназначенным для серверов и рабочих станций. В 1999 году Intel выпустила процессор Pentium III, который представлял собой, по сути, Pentium II, содержащий инструкции

SSE (Streaming SIMD Extensions).

В то время как процессор Pentium стремительно занимал доминирующее положение на

рынке, компания AMD приобрела компанию NexGen, работавшую над процессором Nx686.

Результатом слияния компаний явился процессор AMD К6. Этот процессор как в аппаратном,

так и программном отношении был совместим с процессором Pentium, т.е. устанавливался в

гнездо Socket 7 и выполнял те же программы. Компания AMD продолжила разработку более

быстрых версий процессора K6 и завоевала значительную часть рынка ПК среднего класса.

В 1999 году AMD представила процессор Athlon, который составил достойную конкуренцию процессорам Intel на рынке профессиональных компьютеров.

Следующий, 2000-й год ознаменовался появлением на рынке новых разработок этих компаний. Так, например, AMD впервые представила процессоры Athlon Thunderbird и Duron.

Процессор Duron, разработанный для более дешевых систем, по существу, идентичен процессору Athlon и отличается от него только меньшим объемом кэш-памяти второго уровня;

Thunderbird, в свою очередь, использует интегрированную кэш-память, что позволяет значительно повысить его быстродействие.

Компания Intel в 2000 году представила Pentium IV, новейший процессор из семейства IA-32. Компания также анонсировала процессор Itanium (кодовое имя Merced), который стал

первым представителем 64-разрядных процессоров Intel (IA-64). Благодаря этому процессору

в недалеком будущем появятся совершенно новые операционные системы и приложения, которые, тем не менее, будут совместимы с 32-разрядным программным обеспечением.

В 2000 году произошло еще одно знаменательное событие, имеющее историческое значение: компании Intel и AMD пересекли барьер в 1 ГГц, который до того времени многим казался непреодолимым.