قصة

معالج دقيق

يُنسب أول استخدام لمصطلح "المعالج الدقيق" إلى شركة فياترون كومبيوتر سيستيمز التي تصف الدائرة المتكاملة المخصصة المستخدمة في نظام الكمبيوتر الصغير نظام 21 الذي تم الإعلان عنه في عام 1968.

في عام 1968، تمت دعوة غاريت ايه آي ريسيرش (الذي وظف المصممين راي هولت و ستيف جيلر) لإنتاج كمبيوتر رقمي للتنافس مع الأنظمة الكهروميكانيكية ثم قيد التطوير لجهاز الكمبيوتر الرئيسي للتحكم في الطيران في مقاتلة F-14 "اف 14" تومكات الجديدة التابعة للبحرية الأمريكية.

في عام 1969، تعاقدت سي تي سي مع شركتين، إنتل و تكساس إنسترومنتس، لتنفيذ شريحة واحدة، تعرف باسم سي تي سي 1201.

في عام 1969، قام لي بويسيل، استنادًا إلى وحدات المنطق الحسابي 8 بت (3800/3804) التي صممها سابقًا في فير شايلد، بإنشاء شركة الأنظمة ذات المراحل الأربع AL-1 "ايه ال-1"، وهي شريحة وحدة المعالجة المركزية 8 بت "8-bit" قابلة للتوسيع إلى 32-بت "32-bit".

نشأ المشروع الذي أنتج 4004 في عام 1969، عندما طلبت بوسيكوم، الشركة اليابانية المصنعة للآلات الحاسبة، من إنتل إنشاء مجموعة شرائح للآلات الحاسبة المكتبية عالية الأداء.

في عام 1970، مع إنتل لم تقدم الجزء بعد، اختارت سي تي سي استخدام التنفيذ الخاص بها في داتابوينت 2200، باستخدام منطق تي تي إل التقليدي بدلاً من ذلك (وبالتالي فإن أول آلة تشغل "كود 8008" لم تكن في الواقع معالجًا دقيقًا على الإطلاق وتم تسليمها قبل عام).

في عام 1970، صمم ستيف جيلر وراي هولت من شركة جاريت ايه آي ريسيرش مجموعة شرائح "ام بي 944" MP944 لتنفيذ F-14A "اف-14ايه" كمبيوتر بيانات هوائية مركزي على ست شرائح معدنية مصنعة بواسطة ايه إم آي "AMI".

اكتمل تصميم CADC (كمبيوتر بيانات الهواء المركزي) بحلول عام 1970، واستخدمت مجموعة شرائح مستندة إلى موس كوحدة المعالجة المركزية الأساسية. كان التصميم أصغر بشكل ملحوظ (حوالي 20 مرة) وأكثر موثوقية من الأنظمة الميكانيكية التي ينافسها، وقد تم استخدامه في جميع طرز تومكات المبكرة. احتوى هذا النظام على "معالجات متعددة دقيقة متوازية ومتعددة 20 بت" "20-bit".

جنبًا إلى جنب مع إنتل (التي طورت 8008)، طورت شركة نكساس إنسترومنتس في 1970-1971 بديلاً لوحدة المعالجة المركزية أحادية الشريحة لمحطة داتابوينت 2200، تي إم إكس 1795 (لاحقًا تي إم سي 1795.) مثل 8008، تم رفضها من قبل العميل داتابوينت. وفقًا لـ جاري بون، لم يصل تي إم إكس 1795 إلى الإنتاج أبدًا. نظرًا لأنه تم تصميمه وفقًا لنفس المواصفات، كانت مجموعة التعليمات الخاصة به مشابهة جدًا لـ إنتل 8008.

في أواخر عام 1970 أو أوائل عام 1971، توقفت شركة تي آي (تكساس إنسترومنتس) عن كونها غير قادرة على صنع جزء موثوق به.

في أبريل عام 1970، عينت إنتل المهندس الإيطالي فيديريكو فاجين كقائد مشروع إنتل 4004، وهي خطوة جعلت التصميم النهائي لوحدة المعالجة المركزية أحادية الشريحة حقيقة واقعة (صممت شيما في الوقت نفسه البرنامج الثابت للحاسبة بوسيكوم وساعدت فاجين خلال الأشهر الستة الأولى من التنفيذ).

في عام 1971، قدمت شركة "بيكو إلكترونكس" و"جنرال إنسترومنت" أول تعاون لها في الدوائر المتكاملة، وهي آلة حاسبة متكاملة للرقاقة الواحدة آي سي لآلة حاسبة مونروي / ليتون رويال ديجيتال الثالث. يمكن القول أيضًا أن هذه الشريحة تدعي أنها واحدة من أولى المعالجات الدقيقة أو المتحكمات الدقيقة التي تحتوي على روم ورام ومجموعة تعليمات آر آي إس سي على الشريحة. تم رسم تخطيط الطبقات الأربع لعملية بي موس يدويًا بمقياس x500 "اكس-500" على فيلم مايلر، وهي مهمة كبيرة في ذلك الوقت نظرًا لتعقيد الشريحة.

أصدرنسخة إنتل من المعالجات الدقيقة 1201 في أواخر عام 1971، لكنها كانت متأخرة جدًا وبطيئة وتتطلب عددًا من شرائح الدعم الإضافية. لم يكن لدى سي تي سي مصلحة في استخدامه.

تم تسليم وحدات الإنتاج من 4004 لأول مرة إلى بوسيكوم في مارس عام 1971 وشحنها إلى عملاء آخرين في أواخر عام 1971.

تم الإعلان عن "تي تم اس 1802 ان سي" "تكساس انسترومنتس 1802" في 17 سبتمبر عام 1971 وتم تطبيق آلة حاسبة بأربع وظائف. لم يكن "تي تم اس 1802 ان سي"، على الرغم من تسميته، جزءًا من سلسلة "تي تم اس 1000" "تكساس انسترومنتس 1000"؛ تمت إعادة تصميمه لاحقًا كجزء من سلسلة "تكساس انسترومنتس 1000"، والتي تم استخدامها في حاسبة تي آي ماث. على الرغم من تسويقه باعتباره آلة حاسبة على شريحة، كان "تي تم اس 1802 ان سي" قابلًا للبرمجة بالكامل، بما في ذلك وحدة المعالجة المركزية على الشريحة بكلمة تعليمات 11-بت "11-bit"، و3520 بت (320 أمر) روم و 182 بت "182-bit" رام.

يُعتبر إنتل 4004 عمومًا أول معالج دقيق متوفر تجاريًا، ويكلف 60 دولارًا أمريكيًا (ما يعادل 371.19 دولارًا أمريكيًا في عام 2018). أول إعلان معروف عن 4004 مؤرخ في 15 نوفمبر عام 1971 وظهر في إلكترونيك نيوز. تم تصميم المعالج الدقيق بواسطة فريق مكون من المهندس الإيطالي فيديريكو فاجين والمهندسين الأمريكيين مارسيان هوف وستانلي مازور والمهندس الياباني ماساتوشي شيما.

تبع إنتل 4004 في عام 1972 "إنتل 8008"، أول معالج دقيق "8-بت" "Bit-8" في العالم. ومع ذلك، لم يكن 8008 امتدادًا لتصميم 4004، ولكن بدلاً من ذلك كان تتويجًا لمشروع تصميم منفصل في إنتل، ناشئ عن عقد مع شركة كمبيوتر ترمنالز، في سان أنتونيو تي إكس، لشريحة لمحطة كانوا يصممونها، داتا بوينت 2200 - لم تأت الجوانب الأساسية للتصميم من إنتل ولكن من شركة كمبيوتر ترمنالز.

كان أول معالج دقيق متعدد الشرائح 16 بت 16 بت "16-bit" هو ناشيونال سيميكونداكتور "اي ام بي-16" IMP-16، الذي تم تقديمه في أوائل عام 1973. تم تقديم إصدار 8 بت من الشرائح في عام 1974 باسم IMP-8 ""اي ام بي-8".

كان 8008 مقدمة لنجاح إنتل 8080 (1974)، والذي قدم أداءً محسنًا على 8008 وتطلب عددًا أقل من شرائح الدعم. قام فيديريكو فاجين بتصميمه باستخدام طريقة موس "MOS" ذات الجهد العالي إن.

أصدرت موتورولا الجهاز المنافس 6800 في أغسطس عام 1974، وتقنية موس 6502 "MOS Technology 6502" المماثلة في عام 1975 (كلاهما صممهما إلى حد كبير نفس الأشخاص). تنافست عائلة 6502 Z80 في شعبيتها خلال الثمانينيات.

في عام 1975 ، قدمت ناشيونال سيميكونداكتور أول معالج دقيق أحادي الشريحة 16 بت "16-bit"، وهو ناشيونال سيميكونداكتور بايس، والذي تبعه لاحقًا إصدار إن موس "NMOS"، وهو INS8900 "اي ان اس 8900".

تتكون عائلة إنترسيل 6100 من معالج دقيق 12 بت (6100) ومجموعة من الدعم المحيطي وذاكرة مشاركة اتصال الانترنت. تعرف المعالج الدقيق على مجموعة تعليمات الكمبيوتر الصغير "شركة المعدات الرقمية بي دي بي-8" "DEC PDP-8". على هذا النحو كان يشار إليه أحيانًا باسم "سي موس-بي دي بي 8". نظرًا لأن شركة هاريس أنتجتها أيضًا، فقد عُرفت أيضًا باسم هاريس ات ام-6100 "Harris HM-6100". بفضل تقنية الأكسيد المعدني متمم أشباه الموصلات والفوائد المرتبطة بها، تم دمج 6100 في بعض التصميمات العسكرية حتى أوائل الثمانينيات.

كان آر سي ايه 1802 (المعروف أيضًا باسم CDP1802 ، آر سي ايه كوزماك) (الذي تم تقديمه في عام 1976)، والذي تم استخدامه على متن مسبار جاليليو إلى المشتري (تم إطلاقه عام 1989، ووصل عام 1995) أحد المعالجات الدقيقة في عالم رحلات الفضاء.

كان زيلوج Z80 (1976) "زيلوج زيد80" أيضًا من تصميم فاجين، باستخدام قناة إن ذات الجهد المنخفض مع حمل استنفاد ومعالجات إنتل 8 بت "Intel 8-bit" المشتقة: كلها مصممة وفقًا لمنهجية فاجين التي تم إنشاؤها لـ 4004.

قدمت موتورولا إم سي 6809 في عام 1978. لقد كان تصميمًا 8 بت طموحًا ومدروسًا جيدًا وكان مصدرًا متوافقًا مع 6800، وتم تنفيذه باستخدام منطق صلب بحت (المعالجات الدقيقة 16 بت "16-bit" اللاحقة تستخدم عادةً الرمز الصغير إلى حد ما، مثل أصبحت متطلبات تصميم سي آي إس سي معقدة للغاية بالنسبة للمنطق الثابت المحض).

قامت إنتل "بتكبير" تصميم 8080 الخاص بها إلى إنتل 8086 ذي 16 بت، وهو أول عضو في عائلة x86، والذي يشغل معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة. قدمت إنتل 8086 كطريقة فعالة من حيث التكلفة لنقل البرامج من خطوط 8080، ونجحت في كسب الكثير من الأعمال على هذا الأساس.

أهم تصميمات 32 بت هو موتورولا "ام سي 68000" "Motorola MC68000"، الذي تم تقديمه في عام 1979. كان 68k، كما كان معروفًا على نطاق واسع، يحتوي على سجلات 32 بت "32-bit" في نموذج البرمجة الخاص به ولكنه يستخدم مسارات بيانات داخلية 16 بت "16-bit"، ثلاثة حسابات 16 بت "bit-16"وحدات منطقية، وناقل بيانات خارجي 16 بت "bit-16" (لتقليل عدد المسامير)، وعناوين 24 بت "24-bit" فقط مدعومة خارجيًا (داخليًا كان يعمل مع عناوين 32 بت كاملة). وصفته موتورولا عمومًا بأنه معالج 16 بت "16-bit". إن الجمع بين الأداء العالي ومساحة الذاكرة الكبيرة (16 ميغا بايت أو 224 بايت) والتكلفة المنخفضة إلى حد ما جعلها التصميم الأكثر شعبية لوحدة المعالجة المركزية في فئتها.

أول معالج دقيق 32 بت "32-bit" كامل الرقاقة في العالم، مع مسارات بيانات 32 بت، نواقل 32 بت، وعناوين 32 بت ، كان ايه تي آند تي بيل لابس BELLMAC-32A "بيلماك-32"، مع العينات الأولى في عام 1980، والإنتاج العام في عام 1982 بعد تصفية "ايه تي آند تي" في عام 1984، تم تغيير اسمها إلى دابليو إي 32000 (دابليو إي لـ ويسترن إلكتريك)، وكان لها جيلين تابعين، WE 32100 "دابليو اي 32100" وWE 32200 "دابليو اي 32200".

بحلول منتصف الثمانينيات، قدمت سيكونت أول كمبيوتر إس إم بي من فئة الخوادم باستخدام NS 32032 "ان اس 32032". كان هذا أحد المكاسب القليلة للتصميم، واختفى في أواخر الثمانينيات.

كان أول معالج دقيق 32 بت من إنتل هو "هندسة الأداء المتقدمة من إنتل 432"، والذي تم تقديمه في عام 1981، لكنه لم يكن نجاحًا تجاريًا. كان لديها بنية متطورة تعتمد على القدرات، ولكن أداء ضعيف مقارنة بالبنى المعاصرة مثل 80286 الخاصة بشركة إنتل (تم تقديمه عام 1982)، والتي كانت أسرع بأربعة أضعاف في الاختبارات المعيارية النموذجية. ومع ذلك ، فإن نتائج "هندسة الأداء المتقدمة من إنتل 432" iAPX 432 كانت جزئية بسبب مترجم ايه دي ايه المتسرع وبالتالي دون المستوى الأمثل.

قدم مركز التصميم الغربي (دابليو دي سي) سي موس دابليو دي سي 65C02 في عام 1982 وقام بترخيص التصميم للعديد من الشركات. تم استخدامه كوحدة معالجة مركزية في أجهزة الكمبيوتر الشخصية من ابل "آي آي إي" وابل "آي آي سي" وكذلك في أجهزة تنظيم ضربات القلب الطبية وأجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة إزالة الرجفان والسيارات والأجهزة الصناعية والمستهلكين.

كان أول معالج دقيق تجاري، ذو شريحة واحدة، 32 بت "32-bit" بالكامل متاحًا في السوق هو إتش بي فوكاس.

أدى نجاح موتورولا مع 68000 إلى MC68010 "ام سي 68020"، والتي أضافت دعمًا للذاكرة الافتراضية. MC68020 "ام سي 68020"، الذي تم تقديمه في عام 1984، أضاف بيانات 32 بت "32-bit" كاملة وناقلات العناوين. أصبح الطراز 68020 مشهورًا بشكل كبير في سوق الحواسيب الفائقة يونيكس، كما أنتجت العديد من الشركات الصغيرة (مثل ألتوس و تشارلز ريفر داتا سيستمز و كروميمكو) أنظمة بحجم سطح المكتب.

قدم مركز تصميم ويسترن (دابليو دي سي) ترقية سي موس 65816 16 بت "16-bit" لـ دابليو دي سي سي موس 65سي02 في عام 1984. كان المعالج الدقيق 65816 16 بت "16-bit" جوهر آبل آي آي جي إس ولاحقًا نظام سوبر نينتندو إنترتيمنت سيستم، مما يجعله واحدًا من أكثر تصميمات شعبية 16 بت 16-bit في كل العصور.

تم إصدار أول تصميم تجاري للمعالج الدقيق ريسك في عام 1984، بواسطة ميبس كوميوتر سيستيمز، 32 بت R2000 "ار2000" (لم يتم إصدار R1000).

ظهر ايه آر إم لأول مرة في عام 1985. هذا هو تصميم معالج ريسك، والذي أصبح منذ ذلك الحين يهيمن على مساحة معالج الأنظمة المدمجة 32 بت "32-bit" ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى كفاءته في الطاقة، ونموذج الترخيص الخاص به، واختياره الواسع لأدوات تطوير النظام.

في عام 1986، أصدرت إتش بي أول نظام لها مع وحدة المعالجة المركزية "با-ريسك" "PA-RISC".

في عام 1987، أصبح أكورن أرخميدس القائم على ايه آر إم 2 أول نجاح تجاري باستخدام بنية ايه آر إم، التي كانت تُعرف باسم أكورن ريسك أرخميدس (ايه آر إم)؛ أول سيليكون ايع آر إم 1 في عام 1985.

من 1993 إلى 2003، أصبحت بنياتx86 32 بت "32-bit x86" مهيمنة بشكل متزايد في أسواق سطح المكتب والكمبيوتر المحمول والخوادم ، وأصبحت هذه المعالجات الدقيقة أسرع وأكثر قدرة. قامت إنتل بترخيص الإصدارات المبكرة من الهندسة المعمارية لشركات أخرى، لكنها رفضت ترخيص بنتينيوم، لذلك قامت ايه إم دي وكريكس ببناء إصدارات لاحقة من البنية بناءً على تصميماتهم الخاصة.

في عام 1997، كان حوالي 55 ٪ من جميع وحدات المعالجة المركزية التي تم بيعها في العالم عبارة عن متحكمات 8 بت "8-bit"، تم بيع أكثر من 2 مليار منها.

في عام 2001، قدمت شركة آي بي إم أول معالج تجاري متعدد النواة، وهو باور 4 ثنائي النواة موحد.

في عام 2002، كان أقل من 10٪ من جميع وحدات المعالجة المركزية المباعة في العالم 32 بت "32-bit" أو أكثر. من بين جميع وحدات المعالجة المركزية 32 بت "32-bit" المباعة، يتم استخدام حوالي 2 ٪ في أجهزة الكمبيوتر الشخصية المكتبية أو المحمولة.

في عام 2003، تم تصنيع وبيع معالجات دقيقة بقيمة 44 مليار دولار أمريكي (ما يعادل 59.93 مليار دولار أمريكي في عام 2018).

مع تقديم ايه إم دي لبنية 64 بت "64-bit" متوافقة مع الإصدارات السابقة مع x86 و x86-64 (وتسمى أيضًا AMD64) ، في سبتمبر 2003 ، تليها امتدادات إنتل المتوافقة تمامًا 64 بت (تسمى أولاً IA-32e أو EM64T، أعيدت تسميتها لاحقًا إنتل 64)، بدأ عصر سطح المكتب 64 بت. يمكن لكلا الإصدارين تشغيل تطبيقات قديمة 32 بت دون أي عقوبة أداء بالإضافة إلى برنامج 64 بت جديد.

كان أول معالج متعدد النواة موحد في سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية هو ايه إم دي أثلون إكس 2، والذي تم تقديمه بعد أسابيع قليلة من معالج بنتيوم دي.

لم تتلق أجهزة الكمبيوتر الشخصية معالجات متعددة النواة حتى تم إدخال معالج إنتل بينتنيوم دي. ثنائي النواة عام 2005، ومع ذلك، لم يكن بينتنيوم دي معالجًا متعدد النواة متآلفًا. تم تصنيعه من قالبين، يحتوي كل منهما على قلب، معبأ على وحدة متعددة الشرائح.

تم تصنيع حوالي 10 مليار وحدة معالجة مركزية في عام 2008.

في أواخر التسعينيات، كان لا يزال يتم إنتاج اثنين فقط من معماريات ريسك 64 بت "64-bit" في الحجم للتطبيقات غير المضمنة: سبارك و باور آي إس ايه، ولكن نظرًا لأن ايه آر إم أصبحت قوية بشكل متزايد، في أوائل عام 2010، أصبحت ثالث بنية ريسك بشكل عام جزء الحوسبة.

في عام 2011، قدم ايه آر إم بنية ايه آر إم جديدة 64 بت "64-bit".