Historia i rodzaje Historia i rodzaje procesorów firmy
procesorów firmy Intel Intel
Bibliografia:
pl.wikipedia.org www.intel.com
Ciekawostka:
Na początku lat siedemdziesiątych wiele firm
rozwijającego się przemysłu półprzewodnikowego często nie było w stanie dostarczyć na czas zamówionych u nich elementów.
Intel postanowił przeciwstawić się temu zjawisku i nie ogłaszał wprowadzenia nowych produktów, dopóki nie były one dostępne w wystarczającej ilości.
Intel wykreował wówczas hasło reklamowe "Intel Delivers", zmienione później na "
Intel Inside
".Pojęcia:
• układy o małej skali integracji (SSI - small-scale integration),
• technologia średniej skali integracji (MSI - medium- scale integration)
• układy o dużej skali integracji (LSI - large-scale integration) umożliwiające umieszczenie kilku tysięcy elementów na jednym chip'ie.
Historia powstania procesora
Ted Hoff - zmienił koncepcję konstrukcji układu, zrezygnował z modelu operującego na liczbach dziesiętnych (dostosowanego do urządzeń typu kalkulator) na rzecz arytmetyki binarnej.
Wg nowej koncepcji programowalna, uniwersalna jednostka
przetwarzająca (CPU) powinna pracować posługując się zestawem kilkudziesięciu 4-bitowych instrukcji i być wspomagana przez co
najwyżej 3 inne układy.
Koncepcja ta wywodziła się z komputerów klasy mainframe i
minikomputerów i musiała zostać okrojona tak, aby zmieścić się w szesnastonóżkowym chipie.
Był to największy wówczas możliwy do wykonania typ układu.
Szyna adresowa i szyna danych miały posiadać szerokość 4-bitów.
Specyfikacja
Specyfikacja
Lista mikroprocesorów produkowanych przez firmę
Intel
4-bitowe 4004 • 4040
8-bitowe 8008 • 8080 • 8085
x86
8086 • 8088 • 80186 • 80188 • 80286 • 80386 • 80486 • Pentium OverDrive • Pentium • Pentium Pro • Pentium II • Celeron • Pentium III • Pentium 4 • Pentium D • Pentium M • Pentium Extreme Edition • Pentium Dual Core • Intel Core • Intel Core 2 • Intel Core i7 • Xeon • Penryn • Intel Atom
IA-64 Itanium • Itanium 2
Inne iAPX 432 • i860 • i960 • Intel XScale
Procesory
Procesory 4-bitowe 4-bitowe
Intel 4004 Intel 4004
Bibliografia:
pl.wikipedia.org www.intel.com
http://www.pldos.pl/bogus/hardwar e/procesory/intel/i4004/i4004.htm
Intel 4004
Intel 4004 - to 4-bitowy mikroprocesor zaprojektowany i produkowany przez firmę Intel od 1971, pierwszy na świecie
komercyjny jednoukładowy procesor
komputerowy.
Intel 4004
Intel 4004 pracował z sygnałem zegara o cyklu od 1.35 do 2.00 mikrosekundy, czyli częstotliwości od 500.00 kHz do 740.74 kHz.
Pierwotnym zamierzeniem było osiągnięcie wydajności w obliczeniach BCD (w przeliczeniu na liczbę) na poziomie typowego komputera z lat sześćdziesiątych - IBM 1620, co byłoby możliwe przy częstotliwości ok. 1 MHz.
Intel 4004 potrzebował trzy (3) pełne cykle zegara by załadować adres instrukcji (adres jest 12-bitowy, stąd w każdym cyklu ładowany jest jeden 4-bitowy bajt adresu), dwa (2) kolejne by wczytać instrukcję i kolejne trzy (3) cykle, by ją wykonać.
Intel 4004
Łącznie wykonanie jednej 4-bitowej instrukcji zajmowało osiem (8) cykli zegara. Zestaw instrukcji procesora
zawiera także instrukcje 8-bitowe, których wykonanie zawiera dwa razy tyle czasu, czyli szesnaście (16) cykli.
Pracując z maksymalną częstotliwością zagara równą wg specyfikacji 740 kHz, i4004 wykonuje instrukcję 4-bitową w 10.8 mikrosekundy (92 500 instrukcji na sekundę), a
instrukcję 8-bitową w 21.6 mikrosekundy (46 250 instrukcji na sekundę).
Stąd średnia wydajność około 60 000 instrukcji na
sekundę, która w zależności od budowy programu i relacji ilościowej instrukcji 4- i 8-bitowych, mogła się wahać
pomiędzy ww. wartościami.
Architektura procesora Intel 4004
Obudowa
procesora
Intel 4004
Charakterystyka
Informacje ogólne Data wprowadzenia: 15 listopada 1971 Ilość tranzystorów: 2 250 - 2 300 szt.
Technologia: 10 µm, PMOS
Wielkość płytki krzemu: 4x3 - 12 mm2 Szybkość pracy
Taktowanie rdzenia proc.: rzeczywista częstotliwość zegara: 740 kHz Taktowanie magistrali sys.: jak rdzeń procesora
Szerokość magistrali danych
(wewn./zewn.): 4 bity
Szerokość magistrali adresowej: 12 bitów
Obsługa pamięci operacyjnej Adresowalna pamięć: 640 bajtów
Parametry zasilania Napięcie rdzenia Vcore: 15V
Intel 4040
Intel 4040
Intel 4040
Intel 4040 to 4-bitowy procesor firmy Intel, następca 4004, którego produkcję rozpoczęto w 1974.
4040 był głównie używany do gier, testów, implementacji i urządzeń sterujących.
Obudowa 4040 jest ponad dwa razy szersza niż 4004 i posiada 24 piny w porównaniu z 16 pinami układu 4004.
W 4040 dodano 14 instrukcji, powiększono rozmiar stosu (7 poziomów), udostępniono 8K pamięci programu, dodano 8 rejestrów i możliwość używania przerwań (wliczając
zachowywanie pierwszych 8 rejestrów).
Intel 4040
Najważniejszą różnicą w porównaniu z 4004 było dodanie obsługi przerwań.
Rozszerzono liczbę instrukcji do 60, powiększono pamięć programową do 8KiB, zwiększono głębokość stosu do 7 poziomów i liczbę rejestrów do 24.
Razem z 4040 powstało także 10 innych chipów służących do jego obsługi i komunikacji z innymi układami.
Intel 4040
Nowe procesory rozszerzające
• 4201 - Generator sygnału zegarowego, 500 do 740 kHz używający kryształów kwarcowych 4 do 5.185 MHz
• 4308 - 1KB ROM
• 4207 - Port wyjścia ogólnego zastosowania
• 4209 - Port wejścia ogólnego zastosowania
• 4211 - Port we/wy ogólnego zastosowania
• 4289 - Standardowy interfejs pamięci (zamiast 4008/4009)
• 4702 - 256B UVEPROM
• 4316 - 2KB ROM
• 4101 - RAM wielkości 256 4-bitowych słów
Procesory
Procesory 8-bitowe 8-bitowe
Intel 8008
Intel 8008
Intel 8008
Intel 8008 to 8-bitowy CPU wykonany w technologii 10 µm P-MOS, zasilany napięciami +5V i -9V (różnica
potencjałów 14V).
Posiada zestaw 48 instrukcji, siedem 8-bitowych rejestrów i może zaadresować 16 384 bajty (16 kB) pamięci.
Jest w stanie wykonać ok. 80 000 operacji dodawania liczb 8-bitowych w ciągu sekundy (czas wykonania instrukcji pomiędzy 20 a 12,5 mikrosekundy (czyli 0,05..0,08 MIPS)).
Nie jest kompatybilny z i4004.
Intel 8008
Oryginalnie został zaprojektowany na specjalne
zamówienie firmy Computer Terminal Corporation do użycia w terminalu Datapoint 2200, ale ponieważ Intel spóźnił się z dostawą i procesor nie osiągał minimalnych wymagań CTC, 8008 ostatecznie nie został użyty w
Datapoint 2200.
Instrukcje dostępne na 8008 i innych późniejszych
procesorach typu CISC produkowanych przez Intel były w znacznym stopniu wzorowane na specyfikacjach CTC.
Charakterystyka
Informacje ogólne Data wprowadzenia: kwiecień 1972 Ilość tranzystorów: 3 500 szt.
Technologia: 10 µm, PMOS
Wielkość płytki krzemu: 19 mm2
Szybkość pracy Taktowanie rdzenia proc.: 200 kHz
Taktowanie magistrali sys.: 200 kHz Szerokość magistrali danych
(wewn./zewn.): 8 bity
Szerokość magistrali adresowej: 14 bitów
Obsługa pamięci operacyjnej
Adresowalna pamięć: 16 kB
Parametry zasilania Napięcie rdzenia Vcore: +5V,-9V
Intel 8080
Intel 8080
Intel 8080
8080 - mikroprocesor wyprodukowany przez firmę Intel w 1974 roku jako pierwszy procesor w architekturze 8 bitowej z szyną adresową 16 bitową, umożliwiał adresowanie 256 portów
wejścia/wyjścia (I/O).
Pracował z zegarem 2 MHz, do wykonania rozkazu potrzebował kilku taktów zegara.
Posiadał siedem ośmiobitowych rejestrów oznaczanych przez A, B, C, D, E, H, L, z których pary B i C, D i E oraz H i L można było w kilku prostych instrukcjach traktować jako 16 bitowe w celu adresowania pamięci.
Posiadał dwa rejestry 16-bitowe specjalnego przeznaczenia:
SP - wskaźnik stosu i IP - wskaźnik programu.
Posiadał system przerwań sprzętowych pozwalający na zmianę wykonanie określonego kodu na podstawie
zewnętrznego sygnału.
Intel 8080
8080 był rozszerzeniem konstrukcji 8 bitowego mikroprocesora i8008, z którym był zgodny w asemblerowych programach źródłowych.
Wymagał dwóch pomocniczych układów scalonych, do skonstruowania pracującego układu.
Niedługo po wkroczeniu na rynek procesora 8080, Motorola wprowadziła na rynek procesor o nazwie Motorola 6800.
Firma Zilog wyprodukowała mikroprocesor Z80 - zgodny z procesorem 8080 oraz będący jego udoskonaleniem.
W Polsce pod koniec lat 70. zakłady półprzewodnikowe CEMI produkowały mikroprocesor o nazwie MCY7880 w pełni zgodny z 8080 oraz dodatkowe układy
wspomagające zgodne z układami Intela.
Charakterystyka
Informacje ogólne Data wprowadzenia: kwiecień 1974 Ilość tranzystorów: 4000 szt.
Technologia: 6.00 µm
Wielkość płytki krzemu:
Szybkość pracy Taktowanie rdzenia proc.: 3 MHz
Taktowanie magistrali sys.: 3 MHz Szerokość magistrali danych
(wewn./zewn.): 8 bity
Szerokość magistrali adresowej: 16 bitów
Obsługa pamięci operacyjnej
Adresowalna pamięć: 16 kB
Parametry zasilania Napięcie rdzenia Vcore: •+5V, +12V, -5V
MCY7880N/6880N
W Polsce pod koniec lat 70. zakłady półprzewodnikowe CEMI produkowały mikroprocesor o nazwie MCY7880N i MCY6880N w pełni zgodny z 8080 oraz dodatkowe
układy wspomagające zgodne z układami Intela.
MCY7880N/6880N
Dane podstawowe:
• 8-bitowe słowo danych,
• stała lista 78 instrukcji,
• odrębne szyny danych i adresów,
• 8-bitowa jednostka arytmetyczno-logiczna z
możliwością pracy w systemie BCD, w systemie binarnym na słowach podwójnej długości,
bezpośrednie sterowanie pamięci do pojemności 64 kB,
• 6 8-bitowych rejestrów ogólnego przeznaczenia dostępnych dla programisty,
• 8-bitowy akumulator,
MCY7880N/6880N
• 8-bitowy rejestr instrukcji,
• 16-bitowy licznik rozkazów,
• 16-bitowy wskaźnik stosu,
• kanał bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA),
• 4 sposoby adresowania pamięci,
• wielopoziomowy, wektorowy system przerwań,
• programowe rozwiązanie stosu w pamięci RAM,
• dwufazowy zegar o maksymalnej częstotliwości 3MHz,
• napięcia zasilania: +12V, +5V, -5V,
• współpraca z układami TTL (poza wejściami zegarowymi).
Architektura procesora MCY 7880N
Obudowa MCY7880N/6880N
Opis wyprowadzeń
A15 – A0 – szyna adresowa dostarczająca adresy do pamięci D7 – D0 – dwukierunkowa szyna danych
SYNCH – wyjście sygnału synchronizacji
DBIN – wyjście sygnału wskazującego zewnętrzny stan oczekiwania
READY – wejście sygnału wskazującego jednostce centralnej dostępność danych na szynie
WAIT – wejście sygnału potwierdzającego stan oczekiwania jednostki centralnej
WR – wyjście sygnału zapisu
HOLD – wejście sygnału żądającego od jednostki centralnej przejęcia kontroli nad zewnętrzną szyną adresową i szyną danych przez urządzenia zewnętrzne
Opis wyprowadzeń
INT – wejście sygnału przerwania
INTE – wyjście sygnału określającego stan przerzutnika przerwania
RESET – wejście sygnału zerowania
Ø1 – Ø2 – wejścia sygnałów zegarowych USS, UDD, UBB, UCC – wejścia zasilające
Charakterystyka MCY7880N/6880N
Informacje ogólne Data wprowadzenia: kwiecień 1974 Ilość tranzystorów: 4000 szt.
Technologia: 6.00 µm
Wielkość płytki krzemu:
Szybkość pracy Taktowanie rdzenia proc.: 3 MHz
Taktowanie magistrali sys.: 3 MHz Szerokość magistrali danych
(wewn./zewn.): 8 bity
Szerokość magistrali adresowej: 16 bitów
Obsługa pamięci operacyjnej
Adresowalna pamięć: 16 kB
Parametry zasilania Napięcie rdzenia Vcore: •+5V, +12V, -5V
Intel 8085
Intel 8085
Intel 8085
Intel 8085 był 8-bitowym mikroprocesorem produkowanym przez firmę Intel w latach siedemdziesiątych.
Był całkowicie zgodny w asemblerowych programach
źródłowych z 8080, wymagał jednak mniej zewnętrznych układów scalonych, pozwalając w ten sposób na
zmniejszenie kosztów budowy komputerów.
Cyfra "5" w nazwie modelu oznaczała, że 8085
potrzebował tylko +5 V napięcia zasilania, w odróżnieniu od +5V, -5V i +12V wymaganych przez 8080.
Intel 8085
Oba te procesory były używane w komputerach
bazujących na systemie operacyjnym CP/M, a 8085 był później także powszechnie używany jako kontroler w wielu urządzeniach (właśnie z powodu zmniejszenia wymaganej ilości chipów pomocniczych).
Oba te procesory zostały w późniejszym czasie
zdystansowane przez mikroprocesor Z80 firmy Zilog który stał się najpopularniejszym procesorem używanym w
komputerach domowych we wczesnym okresie lat osiemdziesiątych.
