lundi 15 nov. 1971 vers Présent
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Un microprocesseur est un processeur informatique qui intègre les fonctions d'une unité centrale de traitement sur un seul circuit intégré (CI), ou au plus sur quelques circuits intégrés. Le microprocesseur est un circuit intégré numérique polyvalent, piloté par une horloge et basé sur des registres, qui accepte des données binaires en entrée, les traite selon des instructions stockées dans sa mémoire et fournit des résultats en sortie. Les microprocesseurs contiennent à la fois une logique combinatoire et une logique numérique séquentielle. Les microprocesseurs fonctionnent sur des nombres et des symboles représentés dans le système de numération binaire.
La première utilisation du terme "microprocesseur" est attribuée à Viatron Computer Systems pour décrire le circuit intégré personnalisé utilisé dans leur petit système informatique System 21 annoncé en 1968.
En 1968, Garrett AiResearch (qui employait les concepteurs Ray Holt et Steve Geller) a été invité à produire un ordinateur numérique pour concurrencer les systèmes électromécaniques alors en développement pour l'ordinateur principal de contrôle de vol du nouveau chasseur F-14 Tomcat de l'US Navy.
En 1969, CTC a passé un contrat avec deux entreprises, Intel et Texas Instruments, pour réaliser une implémentation sur une seule puce, connue sous le nom de CTC 1201.
En 1969, Lee Boysel, en se basant sur les unités arithmétiques et logiques 8 bits (3800/3804) qu'il avait conçues précédemment chez Fairchild, a créé le AL-1 de Four-Phase Systems Inc., une tranche de processeur 8 bits extensible à 32 bits.
Le projet qui a produit le 4004 a vu le jour en 1969, lorsque Busicom, un fabricant japonais de calculatrices, a demandé à Intel de construire un jeu de puces pour des calculatrices de bureau haute performance.
En 1970, Intel n'ayant pas encore livré la pièce, CTC a choisi d'utiliser sa propre implémentation dans le Datapoint 2200, en utilisant plutôt la logique TTL traditionnelle (ainsi, la première machine à exécuter le "code 8008" n'était en fait pas du tout un microprocesseur et a été livrée un an plus tôt).
En 1970, Steve Geller et Ray Holt de Garrett AiResearch ont conçu le jeu de puces MP944 pour implémenter le Central Air Data Computer du F-14A sur six puces à grille métallique fabriquées par AMI.
La conception du CADC (Central Air Data Computer) était terminée en 1970 et utilisait un jeu de puces basé sur la technologie MOS comme processeur central. La conception était nettement plus petite (environ 20 fois) et beaucoup plus fiable que les systèmes mécaniques contre lesquels elle était en concurrence, et a été utilisée dans tous les premiers modèles de Tomcat. Ce système contenait "un multi-microprocesseur parallèle, pipeliné, de 20 bits".
Parallèlement à Intel (qui a développé le 8008), Texas Instruments a développé en 1970-1971 un remplacement de processeur sur une seule puce pour le terminal Datapoint 2200, le TMX 1795 (plus tard TMC 1795). Comme le 8008, il a été rejeté par le client Datapoint. Selon Gary Boone, le TMX 1795 n'est jamais entré en production. Comme il a été construit selon les mêmes spécifications, son jeu d'instructions était très similaire à celui de l'Intel 8008.
Fin 1970 ou début 1971, TI (Texas Instruments) a abandonné, incapable de fabriquer une pièce fiable.
En avril 1970, Intel a embauché l'ingénieur italien Federico Faggin en tant que chef de projet Intel 4004, une décision qui a finalement fait de la conception finale du processeur sur une seule puce une réalité (Shima a entre-temps conçu le micrologiciel de la calculatrice Busicom et a assisté Faggin pendant les six premiers mois de l'implémentation).
En 1971, Pico Electronics et General Instrument (GI) ont présenté leur première collaboration en matière de circuits intégrés, un circuit intégré de calculatrice complet sur une seule puce pour la calculatrice Monroe/Litton Royal Digital III. Cette puce pourrait également prétendre être l'un des premiers microprocesseurs ou microcontrôleurs à disposer d'une ROM, d'une RAM et d'un jeu d'instructions RISC sur la puce. La disposition des quatre couches du processus PMOS a été dessinée à la main à l'échelle x500 sur un film mylar, une tâche importante à l'époque compte tenu de la complexité de la puce.
La version Intel du microprocesseur 1201 est arrivée fin 1971, mais elle était trop tardive, lente et nécessitait un certain nombre de puces de support supplémentaires. CTC n'avait aucun intérêt à l'utiliser.
Les unités de production du 4004 ont été livrées pour la première fois à Busicom en mars 1971 et expédiées à d'autres clients fin 1971.
Le TMS1802NC a été annoncé le 17 septembre 1971 et implémentait une calculatrice à quatre fonctions. Le TMS1802NC, malgré sa désignation, ne faisait pas partie de la série TMS 1000 ; il a été redésigné plus tard comme faisant partie de la série TMS 0100, qui a été utilisée dans la calculatrice TI Datamath. Bien qu'il soit commercialisé comme une calculatrice sur une puce, le TMS1802NC était entièrement programmable, incluant sur la puce un processeur avec un mot d'instruction de 11 bits, 3520 bits (320 instructions) de ROM et 182 bits de RAM.
L'Intel 4004 est généralement considéré comme le premier microprocesseur disponible dans le commerce, et coûtait 60 dollars US (équivalent à 371,19 dollars en 2018). La première publicité connue pour le 4004 est datée du 15 novembre 1971 et est parue dans Electronic News. Le microprocesseur a été conçu par une équipe composée de l'ingénieur italien Federico Faggin, des ingénieurs américains Marcian Hoff et Stanley Mazor, et de l'ingénieur japonais Masatoshi Shima.
L'Intel 4004 a été suivi en 1972 par l'Intel 8008, le premier microprocesseur 8 bits au monde. Le 8008 n'était cependant pas une extension de la conception du 4004, mais plutôt l'aboutissement d'un projet de conception distinct chez Intel, découlant d'un contrat avec Computer Terminals Corporation, de San Antonio TX, pour une puce destinée à un terminal qu'ils concevaient, le Datapoint 2200 — les aspects fondamentaux de la conception ne provenaient pas d'Intel mais de CTC.
Le premier microprocesseur 16 bits multi-puces fut le National Semiconductor IMP-16, introduit au début de 1973. Une version 8 bits du chipset fut introduite en 1974 sous le nom d'IMP-8.
Le 8008 fut le précurseur du célèbre Intel 8080 (1974), qui offrait des performances améliorées par rapport au 8008 et nécessitait moins de puces de support. Federico Faggin l'a conçu et imaginé en utilisant la technologie MOS à canal N haute tension.
Motorola a lancé le 6800 concurrent en août 1974, et le MOS Technology 6502 similaire en 1975 (tous deux conçus en grande partie par les mêmes personnes). La famille 6502 a rivalisé avec le Z80 en popularité durant les années 1980.
En 1975, National Semiconductor a introduit le premier microprocesseur 16 bits sur une seule puce, le National Semiconductor PACE, qui fut plus tard suivi par une version NMOS, l'INS8900.
La famille Intersil 6100 se composait d'un microprocesseur 12 bits (le 6100) et d'une gamme de circuits intégrés de support périphérique et de mémoire. Le microprocesseur reconnaissait le jeu d'instructions du mini-ordinateur DEC PDP-8. À ce titre, il était parfois appelé CMOS-PDP8. Comme il était également produit par Harris Corporation, il était aussi connu sous le nom de Harris HM-6100. Grâce à sa technologie CMOS et aux avantages associés, le 6100 a été intégré dans certaines conceptions militaires jusqu'au début des années 1980.
Un microprocesseur séminal dans le monde du vol spatial fut le RCA 1802 de RCA (alias CDP1802, RCA COSMAC) (introduit en 1976), qui fut utilisé à bord de la sonde Galileo vers Jupiter (lancée en 1989, arrivée en 1995).
Le Zilog Z80 (1976) était également une conception de Faggin, utilisant la technologie à canal N basse tension avec charge de déplétion et des processeurs 8 bits dérivés d'Intel : tous conçus avec la méthodologie que Faggin avait créée pour le 4004.
Motorola a introduit le MC6809 en 1978. C'était une conception 8 bits ambitieuse et bien pensée, compatible au niveau du code source avec le 6800, et implémentée en utilisant une logique purement câblée (les microprocesseurs 16 bits ultérieurs utilisaient généralement du microcode dans une certaine mesure, car les exigences de conception CISC devenaient trop complexes pour une logique purement câblée).
Intel a « agrandi » sa conception 8080 pour créer l'Intel 8086 16 bits, le premier membre de la famille x86, qui équipe la plupart des ordinateurs de type PC modernes. Intel a introduit le 8086 comme un moyen rentable de porter des logiciels depuis les lignes 8080, et a réussi à remporter de nombreux contrats sur cette base.
La plus importante des conceptions 32 bits est le Motorola MC68000, introduit en 1979. Le 68k, comme il était largement connu, possédait des registres 32 bits dans son modèle de programmation mais utilisait des chemins de données internes 16 bits, trois unités arithmétiques et logiques 16 bits, et un bus de données externe 16 bits (pour réduire le nombre de broches), et ne prenait en charge en externe que des adresses 24 bits (en interne, il fonctionnait avec des adresses 32 bits complètes). Motorola le décrivait généralement comme un processeur 16 bits. La combinaison de hautes performances, d'un grand espace mémoire (16 mégaoctets ou 2^24 octets) et d'un coût assez bas en a fait la conception de processeur la plus populaire de sa catégorie.
Le premier microprocesseur 32 bits complet sur une seule puce au monde, avec des chemins de données 32 bits, des bus 32 bits et des adresses 32 bits, fut le BELLMAC-32A des laboratoires AT&T Bell, avec des premiers échantillons en 1980 et une production générale en 1982. Après la scission d'AT&T en 1984, il fut renommé WE 32000 (WE pour Western Electric), et eut deux générations suivantes, le WE 32100 et le WE 32200.
Au milieu des années 1980, Sequent a introduit le premier ordinateur de classe serveur SMP utilisant le NS 32032. Ce fut l'une des rares réussites de cette conception, qui disparut à la fin des années 1980.
Le premier microprocesseur 32 bits d'Intel fut l'iAPX 432, introduit en 1981, mais ce ne fut pas un succès commercial. Il possédait une architecture orientée objet avancée basée sur les capacités, mais des performances médiocres par rapport aux architectures contemporaines telles que l'Intel 80286 (introduit en 1982), qui était presque quatre fois plus rapide lors des tests de référence typiques. Cependant, les résultats de l'iAPX432 étaient en partie dus à un compilateur Ada précipité et donc sous-optimal.
Le Western Design Center, Inc (WDC) a introduit le WDC 65C02 CMOS en 1982 et a concédé la licence de la conception à plusieurs entreprises. Il a été utilisé comme processeur dans les ordinateurs personnels Apple IIe et IIc ainsi que dans des stimulateurs cardiaques et des défibrillateurs médicaux implantables, des appareils automobiles, industriels et grand public.
Le premier microprocesseur 32 bits complet, sur une seule puce, disponible sur le marché fut le HP FOCUS.
Le succès de Motorola avec le 68000 a conduit au MC68010, qui a ajouté la prise en charge de la mémoire virtuelle. Le MC68020, introduit en 1984, a ajouté des bus de données et d'adresses 32 bits complets. Le 68020 est devenu extrêmement populaire sur le marché des super-micro-ordinateurs Unix, et de nombreuses petites entreprises (par exemple, Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) ont produit des systèmes de taille bureau.
Le Western Design Center (WDC) a introduit la mise à niveau 16 bits CMOS 65816 du WDC CMOS 65C02 en 1984. Le microprocesseur 16 bits 65816 fut le cœur de l'Apple IIgs et plus tard de la Super Nintendo Entertainment System, ce qui en fait l'une des conceptions 16 bits les plus populaires de tous les temps.
La première conception de microprocesseur RISC commerciale a été lancée en 1984 par MIPS Computer Systems, le R2000 32 bits (le R1000 n'a pas été lancé).
L'ARM est apparu pour la première fois en 1985. Il s'agit d'une conception de processeur RISC, qui a depuis dominé l'espace des processeurs pour systèmes embarqués 32 bits, en grande partie grâce à son efficacité énergétique, son modèle de licence et sa large sélection d'outils de développement système.
En 1986, HP a lancé son premier système avec un processeur PA-RISC.
En 1987, l'Acorn Archimedes, ordinateur non-Unix 32 bits basé sur l'ARM2 sans cache, est devenu le premier succès commercial utilisant l'architecture ARM, alors connue sous le nom d'Acorn RISC Machine (ARM) ; le premier silicium ARM1 date de 1985.
De 1993 à 2003, les architectures x86 32 bits sont devenues de plus en plus dominantes sur les marchés des ordinateurs de bureau, des ordinateurs portables et des serveurs, et ces microprocesseurs sont devenus plus rapides et plus performants. Intel avait concédé sous licence les premières versions de l'architecture à d'autres sociétés, mais a refusé de concéder sous licence le Pentium, de sorte qu'AMD et Cyrix ont construit des versions ultérieures de l'architecture basées sur leurs propres conceptions.
En 1997, environ 55 % de tous les processeurs vendus dans le monde étaient des microcontrôleurs 8 bits, dont plus de 2 milliards ont été vendus.
En 2001, IBM a introduit le premier processeur multicœur commercial, le POWER4 monolithique à deux cœurs.
En 2002, moins de 10 % de tous les processeurs vendus dans le monde étaient en 32 bits ou plus. Sur tous les processeurs 32 bits vendus, environ 2 % sont utilisés dans des ordinateurs personnels de bureau ou portables.
En 2003, environ 44 milliards de dollars US (équivalent à 59,93 $ en 2018) de microprocesseurs ont été fabriqués et vendus.
Avec l'introduction par AMD d'une architecture 64 bits rétrocompatible avec le x86, le x86-64 (également appelé AMD64), en septembre 2003, suivie par les extensions 64 bits presque entièrement compatibles d'Intel (d'abord appelées IA-32e ou EM64T, puis renommées Intel 64), l'ère du bureau 64 bits a commencé. Les deux versions peuvent exécuter des applications 32 bits héritées sans aucune perte de performance, ainsi que de nouveaux logiciels 64 bits.
Le premier processeur multicœur monolithique sur le marché de l'ordinateur personnel était l'AMD Athlon X2, qui a été introduit quelques semaines après le Pentium D.
Les ordinateurs personnels n'ont pas reçu de processeurs multicœurs avant l'introduction en 2005 de l'Intel Pentium D à deux cœurs. Le Pentium D, cependant, n'était pas un processeur multicœur monolithique. Il était construit à partir de deux puces, chacune contenant un cœur, emballées sur un module multi-puces.
Environ 10 milliards de processeurs ont été fabriqués en 2008.
À la fin des années 1990, seules deux architectures RISC 64 bits étaient encore produites en volume pour des applications non embarquées : SPARC et Power ISA, mais comme ARM est devenue de plus en plus puissante, au début des années 2010, elle est devenue la troisième architecture RISC dans le segment de l'informatique générale.
En 2011, ARM a introduit une nouvelle architecture ARM 64 bits.
