Современные процессоры
История развития процессора
- История развития производства процессоров полностью соответствует истории развития технологии производства прочих электронных компонентов и схем.
- Первым этапом, затронувшим период с 1940-х по конец 1950-х годов, было создание процессоров с использованием электромеханических реле, ферритовых сердечников (устройств памяти) и вакуумных ламп. Они устанавливались в специальные разъёмы на модулях, собранных в стойки. Большое количество таких стоек, соединённых проводниками, в сумме представляло процессор. Отличительными особенностями были низкая надёжность, низкое быстродействие и большое тепловыделение.
- Вторым этапом, с середины 1950-х до середины 1960-х, стало внедрение транзисторов. Транзисторы монтировались уже на близкие к современным по виду платы, устанавливавшиеся в стойки. Как и ранее, в среднем процессор состоял из нескольких таких стоек. Возросло быстродействие, повысилась надёжность, уменьшилось энергопотребление.
- Третьим этапом, наступившим в середине 1960-х годов, стало использование микросхем. Первоначально использовались микросхемы низкой степени интеграции, содержавшие простые транзисторные и резисторные сборки, затем, по мере развития технологии, стали использоваться микросхемы, реализующие отдельные элементы цифровой схемотехники (сначала элементарные ключи и логические элементы, затем более сложные элементы — элементарные регистры, счётчики, сумматоры), позднее появились микросхемы, содержащие функциональные блоки процессора — микропрограммное устройство, арифметическо-логическое устройство, регистры, устройства работы с шинами данных и команд.
- Четвёртым этапом, в начале 1970-х годов, стало создание, благодаря прорыву в технологии, БИС и СБИС (больших и сверхбольших интегральных схем, соответственно), микропроцессора — микросхемы, на кристалле которой физически были расположены все основные элементы и блоки процессора. Фирма Intel в 1971 году создала первый в мире 4-разрядный микропроцессор 4004, предназначенный для использования в микрокалькуляторах. Постепенно практически все процессоры стали выпускаться в формате микропроцессоров. Исключением долгое время оставались только малосерийные процессоры, аппаратно оптимизированные для решения специальных задач (например, суперкомпьютеры или процессоры для решения ряда военных задач) либо процессоры, к которым предъявлялись особые требования по надёжности, быстродействию или защите от электромагнитных импульсов и ионизирующей радиации. Постепенно, с удешевлением и распространением современных технологий, эти процессоры также начинают изготавливаться в формате микропроцессора.
- Сейчас слова «микропроцессор» и «процессор» практически стали синонимами, но тогда это было не так, потому что обычные (большие) и микропроцессорные ЭВМ мирно сосуществовали ещё , по крайней мере, 10—15 лет, и только в начале 1980-х годов микропроцессоры вытеснили своих старших собратьев. Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы, построенные на основе микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции.
- Переход к микропроцессорам позволил потом создать персональные компьютеры, которые проникли почти в каждый дом.
- Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 92,6 кГц и стоил 300 долларов.
- Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров. Из-за распространённости 8-разрядных модулей памяти был выпущен дешёвый 8088, упрощенная версия 8086 с 8-разрядной шиной данных.
- Затем последовала его модификация, 80186.
- В процессоре 80286 появился защищённый режим с 24-битной адресацией, позволявший использовать до 16 Мб памяти.
- Процессор Intel 80386 появился в 1985 году и привнёс улучшенный защищённый режим, 32-битную адресацию, позволившую использовать до 4 Гб оперативной памяти и поддержку механизма виртуальной памяти. Эта линейка процессоров построена на регистровой вычислительной модели.
- Параллельно развиваются микропроцессоры, взявшие за основу стековую вычислительную модель.
- За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них (в дополненном и усовершенствованном виде) используются и поныне. Например, Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86-64 (которая у Intel называется EM64T). Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений. Также можно перечислить такие архитектуры, как Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC-архитектуры) и IA-64 (EPIC-архитектура).
- В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5×5×0,3 см), вставляющегося в ZIF-сокет (AMD) или на подпружинивающую конструкцию — LGA (Intel). Особенностью разъёма LGA является то, что выводы перенесены с корпуса процессора на сам разъём — socket, находящийся на материнской плате. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов. Также, с ростом размеров и сложности полупроводниковых кристаллов, в 20-х годах XXI начало набирать популярность разбиение единого большого кристалла на несколько более мелких (т.н. «чиплетов»), устанавливаемых в единую микросборку. Это позволяет увеличить выход годных микросхем и снизить тепловыделение.
Информация о структуре рынка процессоров
2011 3й квартал: Intel получает 80% доходов
2018: Apple полностью отказалась от чипов Qualcomm для iPhone в пользу продуктов Intel
- 2019:
- Samsung опередила Apple на рынке мобильных процессоров.
- Микропроцессорам обещано мрачное будущее без единого просвета.
- 2020: MediaTek опередила Qualcomm на мировом рынке процессоров для смартфонов
- 2021:
- Рынок процессоров для планшетов за год вырос в деньгах, но упал в штуках. Лидеры.
- Мировой рынок процессоров для смартфоновов вырос на 23%.
- Мировой рынок x86-процессоров вырос на 11,6%, до $74 млрд.
- Intel за 4 года потеряла пятую часть рынка серверных процессоров.
Процессоры intel
- Каждой категории продукции Intel была присвоена своя цифра.
- Первыми изделиями Intel стали микросхемы памяти (PMOS-чипы), которым была присвоена нумерация 1xxx. В серии 2xxx разрабатывались микросхемы NMOS. Биполярные микросхемы были отнесены к серии 3xxx. 4-разрядные микропроцессоры получили обозначение 4xxx. Микросхемы CMOS получили обозначение 5xxx, память на магнитных доменах — 7xxx, 8- и более разрядные микропроцессоры и микроконтроллеры принадлежали к серии 8xxx. Серии 6xxx и 9xxx не использовались.
- Вторая цифра обозначала тип продукции: 0 — процессоры, 1— микросхемы RAM, 2 — контроллеры, 3 — микросхемы ROM, 4 — сдвиговые регистры, 5 — микросхемы EPLD, 6 — микросхемы PROM, 7 — микросхемы EPROM, 8 — чипы наблюдения и схемы синхронизации в генераторах импульсов, 9 — чипы для телекоммуниаций.
- Третья и четвёртая цифры соответствовали порядковому номеру изделия.
- Для таких процессоров, как 8086/88, 186/188, 286, 386, 486, были выпущены сопроцессоры для операций с плавающей точкой, как правило, последней цифрой у таких сопроцессоров была 7 (8087, 187, 287, 387, 487).
Процессоры Amd
Микропроцессорный комплект Am2900
Два тренажёра программирования 4-разрядной микропроцессорной секции КР1804ВС1 (аналог Am2900) "Микротренажёр МТ1804".
Представлен в 1975. Выпускался компаниями AMD, Cypress Semiconductor, Motorola, National Semiconductor, NEC, Raytheon, Thomson, Signetics. Советским аналогом Am2900 являлся секционный МПК серии К1804. Состояние и тенденции развития современных процессоров
- В современных компьютерах в основном используются процессоры производства двух компаний – Intel (доля на рынке составляет более 80%) и AMD (около 19%). Доля остальных компаний – менее 1%.
- На сегодняшний день в основе продукции компании Intel лежат пять основных семейств – Pentium (Dual-Core), Celeron (Dual-Core), Core i3, Core i5 и Core i7. Первые три нацелены на бюджетные домашние и офисные решения, два последних лежат в основе высокопроизводительных систем.
- Компания AMD предлагает процессоры серий Athlon II, Phenom II, A-Series и FX-Series.
- Основными характеристиками современных процессоров являются количество ядер, тип разъема и тактовая частота.
- Большинство современных процессоров являются многоядерными. Это значит, что в одной микросхеме по сути находится сразу несколько процессоров. Самыми распространенными являются двух- и четырехъядерные чипы, несколько меньше распространены процессоры с тремя, шестью и восемью вычислительными ядрами.
- Любой процессор устанавливается в системную плату, на которой для этого существует специальный разъем (гнездо), или по-другому – сокет. Процессоры разных производителей, серий и поколений устанавливаются в разные типы разъемов. Сейчас для настольных компьютеров таковых семь – четыре для чипов Intel и три для AMD.
- Тактовая частота – характеристика, определяющая производительность процессора, измеряющаяся в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц) и показывающая то количество операций, которое он может проделать в секунду.
Конец
|
Скачать 0.82 Mb.