🈵 👜 🧑🏻 A história do desenvolvimento de processadores: dos anos 70 aos anos 90 👩🏾‍🤝‍👩🏻 ⭕️ 🛌🏿

O processador central é um circuito integrado complexo, que é um dos principais componentes dos elementos de um PC moderno. Os primeiros computadores surgiram por volta dos anos 40 do século passado, trabalhando em relés eletromecânicos e tubos de vácuo. Eles forneceram o funcionamento dos primeiros computadores. Nos anos 60, surgiram os primeiros circuitos integrados, que por muito tempo se tornaram parte integrante de qualquer dispositivo de computação. O início da era das CPUs modernas pode ser chamado com segurança de 1971.

Intel 4004

O primeiro microprocessador de chip único é considerado um Intel 4004 de 4 bits, lançado em 15 de novembro de 1971. A Intel estava apenas começando sua formação e seus criadores, Robert Noyce, Gordon Moore e Andrew Grove, gastaram muita energia no processo de desenvolvimento. Graças à contribuição do físico italiano Federico Fagina, os engenheiros da empresa conseguiram colocar os principais componentes em um único chip e criar um microprocessador 4004. O

Intel 4004 foi produzido usando uma tecnologia de processo de 10 mícrons, contou 2.250 transistores e trabalhou a uma frequência de 108 kHz (realizou 92.600 operações por segundo). A frequência do relógio era 740 kHz. A capacidade da memória atingiu 4 Kb, a capacidade do barramento foi de 4 bits. A área de cristais era 12 milímetros ² .

Intel 8008

No início dos anos 70, a empresa lançou o primeiro processador central de 8 bits Intel 8008. Foi desenvolvido simultaneamente com o 4004 sob pedido da Computer Terminal Corporation (mais tarde Datapoint). Mas a empresa recusou a CPU (bem como a cooperação com a Intel) devido ao fato de que o processo de criação do microcircuito foi além dos prazos estabelecidos e suas características não atendiam às expectativas.

De acordo com as características técnicas, o microprocessador 8008 correspondia amplamente à versão anterior. Foi produzido usando a mesma tecnologia de processo de 10 mícrons e continha 3.500 transistores. A pilha interna suporta 8 níveis e a capacidade da memória é de 16 Kb. A frequência do relógio era mais baixa que a de 4004, era 500 kHz. Em termos de velocidade, o processador Intel de 8 bits ficou atrás do processador de 4 bits. A largura do barramento era de 8 bits. O processador pode acessar 8 portas de entrada e 24 portas de saída.

Um dos primeiros sistemas de computadores baseados em microprocessadores foi o projeto Sac State 8008 (1972). Era um microcomputador completo com sistema operacional de disco, tela colorida, 8 KB de RAM e disco de 3 + 2 MB, teclado, modem e impressora. Destina-se ao processamento e armazenamento de registros médicos.

Intel 8080

Na primavera de 1974, a Intel lançou uma versão aprimorada, o microprocessador Intel 8080 de 8 bits, produzido com a nova tecnologia de processo de 6 mícrons, usando a tecnologia NMOS, que permite a colocação de 4758 transistores no chip. A frequência do relógio era de 2 MHz (com um tempo de 2,5 MHz, 3,1 MHz e 4 MHz), a capacidade da memória era de 64 Kb. A largura do barramento de dados era de 8 bits e o barramento de endereço era de 16 bits. O 8080 possuía um sistema de comando altamente desenvolvido: 16 comandos de transferência de dados, 31 comandos para seu processamento, 28 comandos para transição (com endereçamento direto), 5 comandos de controle.

Devido ao alto desempenho do processador, foi um sucesso. Baseado no Intel 8080, o MITS lançou o microcomputador Altair-8800. Apesar das características modestas (256 bytes de RAM, falta de monitor e teclado), ele ganhou popularidade sem precedentes e esgotou rapidamente.

Havia alguns clones Intel 8080 de outras empresas, como National Semiconductor, NEC, Siemens e AMD. Havia também uma contrapartida soviética do Instituto de Microdispositivos de Pesquisa Científica de Kiev - o microprocessador KR580VM80A (1977).

Motorola 6800

Em 1974, a Motorola lançou seu processador - 6800. O cristal foi produzido usando uma tecnologia de processo de 6 mícrons, com uma frequência de clock de 2 MHz e uma memória de 64 Kb. Foi utilizada a tecnologia N-MOS. O processador tinha um barramento de endereços de 16 bits e um sistema de comando de 78 operações. Um registro de índice estava presente.

O Motorola 6800 era muito popular, era usado em muitos PCs. Os microcontroladores Motorola 6801 e 6803 foram criados com base em sua arquitetura.

MOS Technology 6502

Em 1975, a MOS Technology introduziu o microprocessador de 8 bits 6502. Na verdade, esse processador era uma versão atualizada do 6501, que falhou devido à compatibilidade de pinos com o Motorola 6800. A CPU era inferior aos concorrentes 8080 e 6800 em termos de desempenho. barramento de endereço, 64 Kb de RAM. A frequência do relógio era de apenas 1 MHz. O processador tinha uma arquitetura CISC.

A vantagem deste modelo foi o preço - apenas US $ 25 (muitas vezes mais barato que Intel e Motorola). Isso contribuiu para o rápido crescimento nas vendas de processadores.

6502 foi usado em PCs como Apple I, Apple II, Commodore PET, etc. Além disso, os processadores desta série encontraram aplicação em videogames, começando com o Atari 2600, usando o modelo 6507 com menos pinos e a capacidade de endereçar apenas 8 KB de memória.

A MOS Technology concedeu licenças pelas empresas Rockwell, Synertek para a produção de processadores e o uso do 6502. Havia um análogo soviético do 4K602BM1.

Zilog z80

Na segunda metade dos anos 70, um dos criadores do microprocessador, o italiano Federico Fagin, deixou a Intel. Juntamente com o engenheiro Ralph Wingermann e o japonês Masatoshi Shima, eles fundaram a empresa Zilog. E já no início do verão de 1976, o processador Zilog Z80 entrou no mercado, que em sua arquitetura lembrava o 8080 aprimorado. O microprocessador possuía um conjunto expandido de instruções, novos registros, modos de interrupção e dois blocos de registro separados.

O Z80 foi fabricado usando a tecnologia de processo de 3 mícrons usando a tecnologia CMOS e continha 8500 transistores. A frequência do relógio variou de 2,5 MHz a 8 MHz na versão principal e de 1 MHz a 20 MHz na versão CMOS. A memória atingiu 64 KB, com um barramento de endereços de 16 bits. O tamanho do cristal era de 4,6 mm x 4,9 mm, com uma área de 22,54 mm ². Além das vantagens técnicas, o Z80 também foi mais barato que o processador Intel.

A CPU veio em versões diferentes: Z80 (2,5 MHz), Z80A (4 MHz), Z80B (6 MHz) e Z80H (8 MHz). Foi utilizado em computadores Sharp, NEC e outros.

Intel 8086 e 8088

Em 1978, a Intel lançou o primeiro microprocessador 8086 de 16 bits e está em desenvolvimento há mais de dois anos. O processador foi fabricado usando uma tecnologia de processo de 3 mícrons e continha 29.000 transistores. A capacidade da memória atingiu 1 MB. A frequência do relógio era de 4 MHz a 10 MHz, a largura dos registradores e do barramento de dados era de 16 bits e a largura do barramento de endereço era de 20 bits. Intel 8086 diferia em velocidade.

O processador 8086 tinha quatorze registros de 16 bits: 4 de uso geral (AX, BX, CX, DX), 2 registros de índice (SI, DI), 2 índices (BP, SP), 4 registros de segmento (CS, SS, DS, ES), contador de programa ou ponteiro de instrução (IP) e registro de sinalizador (FLAGS, inclui 9 sinalizadores).

Para aumentar as vendas do 8086, a Intel lançou o processador 8088, que correspondia em grande parte ao seu antecessor. A largura do barramento diminuiu apenas de 16 para 8 bits. Essa alteração permitiu ao processador trabalhar com chips de suporte de 8 bits. A arquitetura também mudou um pouco. O microprocessador Intel 8088 usou uma fila de pré-busca de 4 bytes em vez de 6 bytes.

O processador foi usado no primeiro modelo da linha IBM PC 5150 (1981). Muitas grandes empresas, como AMD, Siemens, NEC e outras, clonaram o 8088.

Zilog Z8000

Em 1979, a Zilog lançou seu microprocessador Z8000 de 16 bits. Foi produzido usando a tecnologia de processo de 6 mícrons e 3 mícrons com 17.500 transistores. A frequência do clock variou de 4 MHz a 10 MHz na versão principal e de 4 MHz a 20 MHz na CMOS. A capacidade de memória atingiu 8 MB para o Z8001 e 64 KB para o Z8002. A largura do barramento de dados era de 16 bits e o barramento de endereço era de 23 bits (na versão Z8002 - 16 bits).

Inicialmente, duas versões de processador foram lançadas: Z8001 e Z8002. Suas diferenças consistiam apenas no fato de o primeiro trabalhar com endereçamento de até 8 MB de memória e o segundo apenas de 64 KB. Um pouco mais tarde, os modelos Z8003 e Z8004 apareceram, que foram capazes de trabalhar com memória virtual.

Os processadores Z8000 foram usados em computadores desktop Unix, permitindo a criação de sistemas multiusuários reais.

Motorola 68000

A série Motorola 68000 de microprocessadores CISC (68k) foi introduzida em 1979. O cristal possuía um núcleo de 32 bits, mas funcionava através de barramentos de dados de 16 bits e um barramento de endereço de 24 bits. Sua frequência era de 8 MHz a 20 MHz e o número de transistores totalizava 68.000 peças. A CPU foi fabricada em um formato DIP com 64 pinos. Mas também havia modelos com conectores LCC e PGA.

O processador ganhou popularidade entre muitas empresas e foi usado em vários PCs. Mas é claro, os mais famosos são os computadores da Apple: Lisa e Macintosh.

Intel 80186

O próximo processador Intel foi o 80186, baseado na arquitetura 8086. Foi produzido usando uma tecnologia de processo de 3 mícrons e continha 134.000 transistores. A capacidade da memória era de 1 MB, a capacidade do barramento de dados era de 16 bits e o barramento de endereço era de 20 bits. A frequência do relógio atingiu 6 MHz - 25 MHz.

Novos comandos foram adicionados ao 80186:
- dois controladores de acesso direto à memória com circuitos de interrupção (DMA);
- decodificadores de endereço;
- contador de timer programável em três canais;
- gerador de sincronização;
- controlador de interrupção programável.

Os processadores foram pouco utilizados em computadores, apenas em alguns modelos de PC, como Compis (Suécia), RM Nimbus (Grã-Bretanha), Unisys ICON (Canadá), HP 200lx (EUA) e Tandy 2000 (EUA).

Intel 80286

O próximo modelo da empresa foi lançado em fevereiro de 1982. Era um microprocessador de 16 bits compatível com x86 da segunda geração 80286. Havia suporte para o modo real. No modo protegido, a capacidade do espaço de endereço pode ser de até 1 GB, alterando o mecanismo de endereçamento de memória.

O processador superou o modelo anterior nas especificações técnicas. Foi produzido usando uma tecnologia de processo de 1,5 mícrons com 134.000 transistores. A RAM tinha 16 MB e, no modo protegido, era possível usar até 1 GB de memória virtual. A largura dos registradores e do barramento de dados era de 16 bits. Dependendo do modelo, a frequência do relógio pode ser de 6 MHz, 8 MHz, 10 MHz ou 12,5 MHz (a 12,5 MHz, o processador executou pelo menos 2,66 milhões de operações por segundo).

WDC W65C816S

Em 1984, o Western Design Center (WDC) lançou o microprocessador W65C816S de 16 bits. O modelo tinha endereçamento de memória de 24 bits e suportava até 16 MB de memória de acesso aleatório, além de um conjunto estendido de instruções.

O processador foi usado no computador Apple IIGS, bem como nos sistemas Acorn Communicator e C-One.

Intel i386

Em 1985, um processador de 32 bits com arquitetura x86 da terceira geração Intel 80386 (ou i386) foi lançado. O processador manteve a compatibilidade com as versões 8086 e 80286. Foi produzido usando uma tecnologia de processo de 1,5-mícron-1,0-mícron. Através da conversão de página, o processador pode endereçar até 4 GB de memória física e até 64 GB de memória virtual. A frequência do relógio era de 12 MHz a 40 MHz.

O processador Intel i386 foi apresentado em várias modificações, diferindo entre si em desempenho, consumo de energia, conectores, gabinetes e outras características. Modelos: 386DX (DX - eXternal de duas palavras), 386SX, 386SL e 386EX (modificação do processador 386SX).

O primeiro computador a usar o processador foi o Compaq Deskpro 386. Além disso, o modelo foi o primeiro processador de 32 bits para PCs IBM e desktop.

O i386 tinha alguns clones que foram fabricados pela AMD, Cyrix e IBM. O modelo principal da AMD era o Am386DX, que não apresentava desempenho inferior, era mais barato e possuía uma frequência de clock de 40 MHz. Os clones do Cyrix 86SLC e 486DLC também foram bem recebidos pelos usuários. Os clones mais famosos da IBM foram os processadores 386SLC e 386DLC, que foram usados nos computadores IBM PS / 2 e PS / ValuePoint.

Intel i486

Os próximos processadores de 32 bits da empresa, i486 (1989), foram mais produtivos devido à modernização. A CPU continha quase 1,2 milhão de transistores (cerca da metade foi reservada para memória cache). Os chips foram produzidos usando a tecnologia de processo de 1 mícron, posteriormente pelos processos de fabricação de 0,8 mícron e 0,6 mícron. A quantidade de memória era de 4 GB. A frequência do relógio era de 25 MHz a 50 MHz.

O processador foi complementado por:
- memória cache (8 Kb);
- um pipeline de computação, que se dedicava a dividir o processamento das instruções do computador em uma sequência de estágios independentes, salvando os resultados no final de cada um deles. O transportador incluía a seleção, decodificação, decodificação dos endereços dos operandos, a execução do comando e o registro do resultado da execução da instrução;
- coprocessador embutido (operações de módulo com ponto flutuante) que ajuda a executar operações matemáticas em números reais;
- fator de multiplicação (multiplicador).

Diferentes empresas também copiaram o Intel i486, bem como modelos anteriores. A produção de clones foi realizada pela AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments e outros.

Motorola 68020, 68030, 68040

De 1984 a 1990, a Motorola lançou sua linha de processadores de 32 bits: 68020, 68030, 68040. O Pioneer i386 (68020) foi fabricado usando uma tecnologia de processo de 2 mícrons e totalizou 190.000 transistores. Sua frequência de clock era de 12 MHz a 33 MHz. O 68020 se tornou o primeiro processador da linha Motorola 68k com memória cache de primeiro nível integrada (256 bytes).

O processador foi usado em computadores Apple: Macintosh II e Macintosh LC.

O 68030 apareceu à venda em 1987. O processador tinha um barramento de dados dinâmico, que operava nos modos de 8 bits, 16 bits e 32 bits. Apareceram 256 bytes adicionais de cache no primeiro nível. A frequência do relógio variou de 16 MHz a 50 MHz.

O Motorola 68030 também foi usado nos computadores Apple Macintosh II e Commodore Amiga, nos sistemas Next Cube, Sun 3/80, Atari TT e Atari Falcon.

Em 1990, o processador 68040 entrou no mercado e apareceu um coprocessador integrado. O cache de instruções e o cache de dados aumentaram para 4 KB. O princípio do processador foi baseado em pipelines de computação, que consistiam em seis estágios. A frequência do relógio atingiu 40 MHz.

O processador 68040 tornou-se a espinha dorsal do sistema Macintosh Quadra High-End. Macintosh Centris e Performa também usaram a família de processadores 68040.

Dez vax

Entre os anos 80 e 90, a DEC lançou uma série de processadores de 32 bits com base em sua própria arquitetura VAX (arquitetura de computador de 32 bits desenvolvida pela Digital Equipment Corporation como parte do projeto Star).

O primeiro da série foi o MicroVAX 78032. Foi fabricado com a tecnologia de processo de 3 mícrons e contendo 125.000 transistores, operando a uma frequência de 5 MHz.

Em 1987, o chipset CVAX foi introduzido, cuja freqüência de clock era de 11,11 MHz ou 12,5 MHz. O processador foi produzido usando a tecnologia CMOS de primeira geração, o cache total de instruções e dados foi de 1 KB e 64 KB de cache externo foram suportados.

NEC V60, V70, V80

Menção especial merece os processadores do mercado doméstico do Japão.

O primeiro processador V60 de 32 bits foi lançado pela NEC em 1986. Esta CPU foi fabricada usando uma tecnologia de processo de 1,5 mícrons e totalizou 375.000 transistores. Ele usou pipelines de computação de seis estágios e também tinha um coprocessador e uma unidade de gerenciamento de memória. A frequência do relógio atingiu 16 MHz.

Em 1987, foi lançado o V70, que acabou sendo produzido com a tecnologia de processo de 1,2 mícron. A frequência do relógio era 20 MHz. A essa velocidade, o desempenho do chip atingiu 6,6 milhões de instruções por segundo.

E em 1989, a empresa lançou o processador V80. Este modelo já tinha cache de instruções e cache de dados (1 KB cada). Um cristal foi produzido usando a tecnologia de processo de 0,8 mícron e continha 980.000 transistores. O V80 trabalhou com uma frequência de 25/33 MHz.

A história do desenvolvimento de processadores: dos anos 70 aos anos 90