Перший мікропроцесор

У 1998 році компанія Intel відсвяткувала своє тридцятиліття. Вона була заснована 18 липня 1968 року Робертом Нойсом (Robert Noyce), Гордоном Муром (Gordon Moore) і Ендрю Гроувом (Andrew Grove). Учені поставили цілком певну мету: створити практичну і доступну напівпровідникову пам'ять. Нічого подібного раніше не створювалося, враховуючи той факт, що запам'ятовуючий пристрій на кремнієвих мікросхемах коштував принаймні в 100 разів дорожче звичної для того часу пам'яті на магнітних сердечниках. Вартість напівпровідникової пам'яті досягала одного долара за біт, тоді як запам'ятовуючий пристрій на магнітних сердечниках коштував всього лише біля цента за біт. Ось що сказав Роберт Нойс: "Нам було необхідно зробити лише одне — зменшити вартість в сто разів і тим самим завоювати ринок. Саме цим ми в основному і займалися".

У 1970 році Intel випустила мікросхему пам'яті місткістю 1 Кбіт, набагато перевищивши місткість існуючих у той час мікросхем. (1 Кбіт рівний 1024 бітам, один байт складається з 8 бітів, тобто ця мікросхема могла зберігати всього 128 байт інформації, що за сучасними мірками нікчемно мало.) Створена мікросхема, відома як динамічний оперативний запам'ятовуючий пристрій 1103 (DRAM), стала до кінця наступного року продаваємим напівпровідниковим пристроєм в світі. До цього часу Intel виросла з жменьки ентузіастів в компанію, що полягає більш ніж з 100 службовців.

Японська компанія Busicom звернулася до Intel з проханням розробити набір мікросхем для сімейства високоефективних програмованих калькуляторів. У той далекий час логічні мікросхеми розроблялися безпосередньо для певної задачі або програми. Велика частина мікросхем, що входять в це замовлення, була призначена для виконання строго певного кола задач, тому жодна з них не могла набути широкого поширення.

Первинна конструкція калькулятора компанії Busicom передбачала принаймні 12 мікросхем різних типів. Інженер компанії Intel Тед Хофф (Ted Hoff) відхилював дану концепцію і натомість розробив однокристальний логічний пристрій, одержуючий команди програми з напівпровідникової пам'яті. Цей центральний процесор знаходився під управлінням програми, яка дозволяла адаптувати функції мікросхеми для виконання поступаючих задач. Мікросхема була універсальною за своєю природою, тобто її застосування не обмежувалося калькулятором. Логічні ж модулі інших конструкцій мали тільки одне призначення і строго певний набір вбудованих команд. Нова мікросхема могла прочитувати з пам'яті набір команд, які і використовувалися для управління її функціями. Тед Хофф прагнув розробити обчислювальний пристрій, розміщений в одній мікросхемі і виконуючий самі різні функції залежно від одержуваних команд.

З цією мікросхемою була пов'язана одна проблема: всі права на неї належали виключно компанії Busicom. Тед Хофф і інші розробники розуміли, що дана конструкція має практично необмежене застосування, дозволяючи перетворити "нісенітні" машини в справжні інтелектуальні системи. Вони настояли на тому, щоб Intel викупила права на створену мікросхему. Засновники Intel Гордон Мур і Роберт Нойс всіляко підтримували створення нової мікросхеми, тоді як інші співробітники компанії були стурбовані тим, що це завдасть удару по основному бізнесу Intel — продажу оперативної пам'яті. Кожен мікрокомп'ютер Intel, що складається з чотирьох мікросхем, містив в ті часи по два модулі пам'яті. Ось що сказав колишній комерційний директор Intel: "Спочатку я відносився до цієї архітектури, як до способу вигідної реалізації великої кількості мікросхем пам'яті, і саме в цей напрям ми збиралися вкладати додаткові засоби".

Компанія Intel запропонувала Busicom повернути віддані нею за ліцензію 60 тис. доларів в обмін на право розпоряджатися розробленою мікросхемою. Японська фірма, що знаходилася у важкому фінансовому положенні, згодилася. В цей час ніхто з виробників, рівно як і сама Intel, не змогли повною мірою оцінити важливість цієї події. Як виявилося згодом, саме ця операція визначила майбутнє Intel. У 1971 році з'явився перший 4-розрядний мікрокомп'ютерний набір 4004 (термін мікропроцесор з'явився значно пізніше). Мікросхема розміром з ніготь великого пальця містила 2 300 транзисторів, коштувала 200 доларів і по своїх параметрах була співставна з першою електронно-обчислювальною машиною ENIAC. Як вже наголошувалося, в системі ENIAC, створеній в 1946 році, було близько 18 тис. вакуумних електронних ламп; вона займала 3 000 кубічних футів (85 кубічних метрів). Мікропроцесор 4004 виконував 60 тис. операцій в секунду, що було на той час неймовірним досягненням.

У 1972 році був випущений наступник 4004— 8-розрядний мікропроцесор 8008. А в 1981 році сімейство процесорів Intel поповнилося новою 16-розрядною моделлю 8086 і 8-розрядної 8088. Ці процесори одержали протягом всього лише одного року близько 2 500 нагород за технологічні новини і досягнення у сфері обчислювальних систем. До числа призерів увійшла і одна з розробок компанії IBM, що стала згодом першим персональним комп'ютером.

У 1982 році Intel представила мікропроцесор 286, що містить 134 тис. транзисторів. По ефективності він перевершував інші 16-розрядні процесори того часу приблизно в три рази. Завдяки концепції внутрішньокристальної пам'яті 286 став першим мікропроцесором, сумісним з своїми попередниками. Цей якісно новий мікропроцесор був потім використаний в епохальному комп'ютері PC-AT компанії IBM.

У 1985 році з'явився 32-розрядний процесор Intel 386. Він містив 275 тис. транзисторів і виконував більше 5 млн. операцій в секунду (Million Instruction Per Second — MIPS). Комп'ютер DESKPRO 386 компанії Compaq був першим персональним комп'ютером, створеним на базі нового мікропроцесора.

Наступним з сімейства Intel став процесор 486, що з'явився в 1989 році. Він містив вже 1,2 млн. транзисторів і перший вбудований співпроцесор. Він працював в 50 разів швидше за процесор 4004, і його продуктивність була еквівалентна продуктивності могутніх мейнфреймів.

У 1993 році Intel представила перший процесор Pentium, продуктивність якого виросла в п'ять разів в порівнянні з сімейством Intel 486. Pentium містив 3,1 млн. транзисторів і виконував до 90 млн. операцій в секунду, що приблизно в 1 500 разів перевищувало швидкодію процесора 4004.

Процесор сімейства Р6, званий Pentium Pro, з'явився на світ в 1995 році. Він містив 5,5 млн. транзисторів і був першим процесором, кеш-пам'ять другого рівня якого була розміщена прямо на кристалі, що дозволяло значно підвищити швидкодію. Навіть у наш час процесор Pentium Pro, що виконує до 300 млн. команд в секунду, все ще використовується для багатопроцесорних серверів і високоефективних робочих станцій.

Компанія Intel переглянула архітектуру Р6 (Pentium Pro) і в травні 1997 року представила процесор Pentium II. Він містить 7,5 млн. транзисторів, упаковані, на відміну від традиційного процесора, в картрідж, що дозволило розмістити кеш-пам'ять L2 безпосередньо в модулі процесора. У квітні 1998 року сімейство Pentium II поповнилося дешевим процесором Celeron, використовуваним в домашніх ПК, і професійним процесором Pentium II Хеоп, призначеним для серверів і робочих станцій. У 1999 році Intel випустила процесор Pentium III, який був, по суті, Pentium II, що містить інструкції SSE (Streaming SIMD Extensions).

Тоді як процесор Pentium стрімко займав домінуюче положення на ринку, компанія AMD придбала компанію NexGen, що працювала над процесором Nx686. Результатом злиття компаній з'явився процесор AMD К6. Цей процесор як в апаратному, так і програмному відношенні був сумісний з процесором Pentium, тобто встановлювався в гніздо Socket 7 і виконував ті ж програми. Компанія AMD продовжила розробку швидших версій процесора К6 і завоювала значну частину ринку ПК середнього класу.

У 1999 році AMD представила процесор Athlon, який склав гідну конкуренцію процесорам Intel на ринку професійних комп'ютерів.

Наступний, 2000-й рік ознаменувався появою на ринку нових розробок цих компаній. Так, наприклад, AMD вперше представила процесори Athlon Thunderbird і Duron. Процесор Duron, розроблений для дешевших систем, по суті, ідентичний процесору Athlon і відрізняється від нього тільки меншим об'ємом кеш-пам'яті другого рівня; Thunderbird, у свою чергу, використовує інтегровану кеш-пам'ять, що дозволяє значно підвищити його швидкодію.

Компанія Intel в 2000 році представила Pentium IV, новітній процесор з сімейства IA-32. Компанія також анонсувала процесор Itanium (кодове ім'я Merced), який став першим представником 64-розрядних процесорів Intel (LA-64). Завдяки цьому процесору в недалекому майбутньому з'являться абсолютно нові операційні системи і програмиІ, які, проте, будуть сумісні з 32-розрядним програмним забезпеченням.

У 2000 році відбулася ще одна знаменна подія, що має історичне значення: компанії Intel і AMD перетнули бар'єр в 1 ГГц, який до того часу багато чим здавався непереборним.