Глава 1 теоретические аспекты развития микропроцессорной техники

1.1 История внедрения и использования микропроцессоров

В 1971 году компания Intel создала полупроводниковый прибор, который получил название «микропроцессор», он стал фундаментом для всего будущего своего поколения. До 70-х годов вычислительные машины были неизвестны широкой публике, они оставались в тени специалистов, и неизвестно, как и для чего были использованы. Отправной точкой стал микропроцессор Intel4004 – именно он пошёл в массы, как первый представитель своего класса. Изначально он был 4 разрядным, но постепенно совершенствовался и более поздние микропроцессоры были уже 8,16,32 разрядными. Весь этот путь совершенствования от 4 до 32 разрядных микропроцессоров занял 14 лет (1971-1985гг.)[1].

Конечно, на начальном этапе главным показателем было увеличение разрядности, но и тактовая частота не оставалась без внимания, она тоже увеличивалась вместе с разрядностью (от 108 КГц до 40 МГц). Однако такой быстрый рост центральных процессоров значительно опережал быстродействие оперативной памяти, поэтому в центральные процессоры старших поколений начали устанавливать кэш-память, она давала более высокую скорость, нежели оперативная память.

Параллельно с компанией Intel созданием процессоров занимались, такие компании как NEC, AMD, Cyrix, Weitek. Однако, в 1989г. Intel выпускает новый процессор i80486, в который был внедрён сопроцессор и кэш-память объёмом 8 Кбайт, так же, он работал на частоте от 25 до 50 МГц

В 1993 году Intel выпускает проц. 5 поколения Pentium, эту марку запатентовали для защиты от плагиата конкурентов. Эта марка была намного совершеннее своих собратьев, более высокопроизводительна. С середины 1990-х годов ПК начинает превращаться в мультимедийный центр. Быстрая модернизация ПК позволяла им решать простые задачи обработки изображений, звука и даже видео. Это было отправной точкой в развитии процессоров, ведь чем выше производительность, тем быстрее и больше воспроизведение мультимедийных приложений или различных задач[3].

С 1998г. Компания Intel выпускает «облегчённые», то есть более дешёвые варианты своих процессоров. Эти процессоры были под маркой Celeron, в них был небольшой объём кэша и немного сокращённой разрядностью шины. Эти процессоры получили весьма неплохую популярность среди бюджетных ПК.

В середине 1999 года компания AMD выпускает первый в своём роде процессор седьмого поколения с торговой маркой «Athlon». В этом процессора существенно возросла производительность операций над числами, так же увеличена частота шины со 100 до 133 МГц, пропускная способность тоже не оставлена в стороне и была усовершенствована (с 1.6 до 2.1 Гбайт/с). И вообще, новый процессор марки «Athlon» был лучшим представителем на данном этапе развития, за счёт своей оптимизации и увеличении частоты, он ушёл далеко вперёд, оставив позади всю линейку процессоров Intel.

Ответ компании Intel не заставил себя долго ждать и уже к концу 2000 года в продажу поступают процессоры торговой марки «Pentium 4». Наступила новая веха в развитии, процессоры пентиум настолько сильно захватили все рынки, компании, даже в умах простых рядовых пользователей ПК поселилось в сознании, что «если и брать компьютер, то только с процессором Pentium4». И всё это не просто так, ведь на создание этого чипа было вложено немало усилий, лучшие умы того времени трудились не покладая рук, и что в итоге мы имеем?

- Передача четырёх пакетов данных по системной шине за один такт

- Увеличение тактовой частоты шины до 200 МГц

- Использование обеих фронтов тактового сигнала плюс сдвиг фазы на 90 градусов, в результате чего эффективная частота передачи составляет 400, 533 и 800 МГц

- Увеличение пропускной способности до 6,4 Гбайт/с

-Кэш-память первого уровня для данных в Pentium 4 стала быстрее – ее размер был уменьшен в два раза (до 8 Кбайт). Кэш-память второго уровня также стала быстрее, но в данном случае уже за счет имевшегося резерва – данные передаются на каждый такт, а не через такт

- Усовершенствованы и другие блоки процессора, увеличена эффективность предсказания переходов, введена дополнительная буферизация[2].

Так же, в процессорах Pentium 4 введена новая технология Hyper-Threading (многопоточность). То есть, при исполнении нескольких потоков ( нескольких приложений ) процессор может распределять ресурсы между ними. Таким образом, производительность при обработке видеоинформации и изображений увеличилась до 10-15%. Но более заметный прирост производительности обеспечивается при выполнении нескольких приложений (до 30-40%).

Нужно отметить, что начиная с процессоров пятого поколения, компания Intel, а потом и остальные компании-изготовители стали давать личные имена ядрам процессоров, в основном эти названия определяли мощность процессоров.