Лекция 4. Структурная организация эвм - процессор Введение

В предыдущих лекциях мы познакомились с функциональными блоками ЭВМ, вычислительных систем и основными принципами их взаимодействия. Теперь мы можем приступить к более детальному анализу каждого из блоков и узлов в отдельности. Начнем, естественно, с процессора и истории его появления.

Что известно всем

В 1968 году Роберт Нойс, изобретатель кремниевой интегральной схемы (1958), Гордон Мур, автор известного закона Мура, и Артур Рок, капиталист из Сан-Франциско, основали корпорацию Intel для производства компьютерных микросхем.

Первоначальное название “NM Electronics” звучало не очень привлекательно, после ряда проб остановились на “Integrated Electronics”, утвердить не удалось, зато абривиатуру Intel теперь знают все и стоит она $31 млрд.

За первый год своего существования корпорация продала микросхем (аж!) на $3000. Но вот улыбка судьбы! В августе 1969 года крохотная фирма Intel Corporation, которая была совсем недавно зарегистрирована, получила заказ от небольшой японской фирмы Nippon Calculating Machines, на проектирование микросхем для семейства калькуляторов (10-12 различных несерийных микросхем-калькуляторов). Вместо того, чтобы делать 10-12 различных микросхем на «жесткой логике», т.е. специализированной системе, настроенной на одну, или несколько близких задач. Другими словами, микросхем в которых алгоритмы обработки и хранения данных жестко связаны со схемотехникой и изменения алгоритмов возможны только путем изменения схемотехники системы. Тед Хофман и его сотрудник Стен Мейзор решили разработать одну твердотельную 4-битную микросхему-процессор, представляющую из себя универсальный компьютер с программируемыми функциями, который мог работать в любом из заказанных калькуляторов. Далее грандиозный успех: ноябрь 1970 чип 4001 ----- декабрь 1970 чип 4004. В июне 1971 года Intel анонсировала микропроцессорное семейство 4004 и выкупила все права на микросхему у японской компании за те - же $60000, которые она заплатила. Nippon Calculating Machines отказалась от исключительных (!) прав на продукты Intel. Последняя в 1974 г. своими усилиями выпустила 8-разрядный процессор 8080, и наконец, покупатели стали проявлять к решениям микроэлектроники реальный интерес. Авторы разработки навечно были внесены в список лауреатов Национального зала Славы США, а само изобретение признано одним из величайших достижений XX века.

Процессор 4004 – 4-х разрядный, 2250 транзисторов, частота – 108 кГц, производительность – 60 000 операций в секунду, чип размером со шляпку гвоздя. Ну а дальше славная история компании Intel – 1978 год первый 16-бтный процессор 8086 (запомним эту дату!), 1982 год 80286, 1985 год 80386, 1989 год 80486 – 32 разрядный, способный адресовать 4 Гбайт памяти и наконец, линейка процессоров Pentium.

Что известно немногим.

В 1968 году (!) два американских инженера Рэй Холт и Стив Геллер создали 20 – разрядный микропроцессор SLF (Special Logic Function).

Чип SLF служил основой бортового компьютера CADC для новейшего истребителя с изменяемой стреловидностью крыла F14. SLF – 20 разрядный процессор с элементами параллельной логики и возможностью расширения (3 синхронно работающих SLF на бортовом компьютере, плюс элементы DSP процессора (!). Можно сказать, что CADC – гениальное для своего времени решение и заложенные в него принципы не устарели и по сей день. Так, в F-14 из-за больших объемов вычислений использовалось одновременно три (!) синхронно работающих микропроцессора SLF. Сравнительно недавно на мировом рынке появились первые общедоступные версии четырехпроцессорных ПК. Строжайшая секретность этой работы не позволила опубликовать результаты исследований, а широкий рынок микропроцессорной техники все больше становился вотчиной Intel.

Как мы упоминали, первый 16 разрядный Intel 8086 вышел в свет только в 1978 году. Он мог адресовать 1 Мбайт памяти (т.е. имел 20 разрядную шину адреса), при 5 МГц тактовой частоты его производительность достигала 0,33 MIPS.