maandag nov. 15, 1971 naar Heden
U.S. - England
Een microprocessor is een computerprocessor die de functies van een centrale verwerkingseenheid (CPU) integreert op één enkele geïntegreerde schakeling (IC), of hooguit enkele geïntegreerde schakelingen. De microprocessor is een multifunctionele, klokgestuurde, op registers gebaseerde, digitale geïntegreerde schakeling die binaire gegevens als invoer accepteert, deze verwerkt volgens instructies die in het geheugen zijn opgeslagen en resultaten als uitvoer levert. Microprocessors bevatten zowel combinatorische logica als sequentiële digitale logica. Microprocessors werken met getallen en symbolen die worden weergegeven in het binaire getallensysteem.
Het eerste gebruik van de term "microprocessor" wordt toegeschreven aan Viatron Computer Systems, die hiermee de aangepaste geïntegreerde schakeling beschreven die werd gebruikt in hun System 21 kleine computersysteem, aangekondigd in 1968.
In 1968 werd Garrett AiResearch (waar ontwerpers Ray Holt en Steve Geller werkten) uitgenodigd om een digitale computer te produceren die kon concurreren met de elektromechanische systemen die toen in ontwikkeling waren voor de belangrijkste vluchtbesturingscomputer in de nieuwe F-14 Tomcat-jager van de Amerikaanse marine.
In 1969 contracteerde CTC twee bedrijven, Intel en Texas Instruments, om een implementatie op één chip te maken, bekend als de CTC 1201.
In 1969 creëerde Lee Boysel, gebaseerd op de 8-bit rekenkundige logische eenheden (3800/3804) die hij eerder bij Fairchild had ontworpen, de Four-Phase Systems Inc. AL-1, een 8-bit CPU-slice die uitbreidbaar was naar 32-bit.
Het project dat de 4004 voortbracht, ontstond in 1969, toen Busicom, een Japanse rekenmachinefabrikant, Intel vroeg om een chipset te bouwen voor krachtige desktoprekenmachines.
In 1970, toen Intel het onderdeel nog niet had geleverd, koos CTC ervoor om hun eigen implementatie in de Datapoint 2200 te gebruiken, waarbij ze in plaats daarvan traditionele TTL-logica gebruikten (dus de eerste machine die "8008-code" draaide, was in feite helemaal geen microprocessor en werd een jaar eerder geleverd).
In 1970 ontwierpen Steve Geller en Ray Holt van Garrett AiResearch de MP944-chipset om de F-14A Central Air Data Computer te implementeren op zes metal-gate chips gefabriceerd door AMI.
Het ontwerp van de CADC (The Central Air Data Computer) was in 1970 voltooid en gebruikte een op MOS gebaseerde chipset als de kern-CPU. Het ontwerp was aanzienlijk (ongeveer 20 keer) kleiner en veel betrouwbaarder dan de mechanische systemen waarmee het concurreerde, en werd gebruikt in alle vroege Tomcat-modellen. Dit systeem bevatte "een 20-bit, gepipelinede, parallelle multi-microprocessor".
Samen met Intel (die de 8008 ontwikkelde), ontwikkelde Texas Instruments in 1970–1971 een CPU-vervanger op één chip voor de Datapoint 2200-terminal, de TMX 1795 (later TMC 1795). Net als de 8008 werd deze afgewezen door klant Datapoint. Volgens Gary Boone is de TMX 1795 nooit in productie gegaan. Omdat deze volgens dezelfde specificaties was gebouwd, was de instructieset zeer vergelijkbaar met die van de Intel 8008.
Eind 1970 of begin 1971 haakte TI (Texas Instruments) af omdat ze niet in staat waren een betrouwbaar onderdeel te maken.
In april 1970 nam Intel de Italiaanse ingenieur Federico Faggin aan als projectleider voor de Intel 4004, een zet die het uiteindelijke ontwerp van de single-chip CPU werkelijkheid maakte (Shima ontwierp ondertussen de firmware voor de Busicom-rekenmachine en assisteerde Faggin tijdens de eerste zes maanden van de implementatie).
In 1971 introduceerden Pico Electronics en General Instrument (GI) hun eerste samenwerking op het gebied van IC's, een complete rekenmachine-IC op één chip voor de Monroe/Litton Royal Digital III-rekenmachine. Deze chip zou ook kunnen claimen een van de eerste microprocessors of microcontrollers te zijn, met ROM, RAM en een RISC-instructieset op de chip. De lay-out voor de vier lagen van het PMOS-proces werd met de hand getekend op schaal x500 op mylar-folie, een aanzienlijke taak in die tijd gezien de complexiteit van de chip.
Intel's versie van de 1201-microprocessor arriveerde eind 1971, maar was te laat, traag en vereiste een aantal extra ondersteunende chips. CTC had geen interesse om deze te gebruiken.
Productie-eenheden van de 4004 werden voor het eerst geleverd aan Busicom in maart 1971 en eind 1971 naar andere klanten verzonden.
De TMS1802NC werd aangekondigd op 17 september 1971 en implementeerde een rekenmachine met vier functies. De TMS1802NC maakte, ondanks zijn aanduiding, geen deel uit van de TMS 1000-serie; hij werd later opnieuw aangewezen als onderdeel van de TMS 0100-serie, die werd gebruikt in de TI Datamath-rekenmachine. Hoewel op de markt gebracht als een rekenmachine-op-een-chip, was de TMS1802NC volledig programmeerbaar, inclusief een CPU op de chip met een 11-bit instructiewoord, 3520 bits (320 instructies) aan ROM en 182 bits aan RAM.
De Intel 4004 wordt algemeen beschouwd als de eerste commercieel verkrijgbare microprocessor en kostte US$60 (equivalent aan $371,19 in 2018). De eerste bekende advertentie voor de 4004 is gedateerd op 15 november 1971 en verscheen in Electronic News. De microprocessor werd ontworpen door een team bestaande uit de Italiaanse ingenieur Federico Faggin, de Amerikaanse ingenieurs Marcian Hoff en Stanley Mazor, en de Japanse ingenieur Masatoshi Shima.
De Intel 4004 werd in 1972 gevolgd door de Intel 8008, 's werelds eerste 8-bit microprocessor. De 8008 was echter geen uitbreiding van het 4004-ontwerp, maar eerder het resultaat van een afzonderlijk ontwerpproject bij Intel, voortgekomen uit een contract met Computer Terminals Corporation uit San Antonio, TX, voor een chip voor een terminal die zij aan het ontwerpen waren, de Datapoint 2200—fundamentele aspecten van het ontwerp kwamen niet van Intel maar van CTC.
De eerste multi-chip 16-bit microprocessor was de National Semiconductor IMP-16, geïntroduceerd begin 1973. Een 8-bit versie van de chipset werd in 1974 geïntroduceerd als de IMP-8.
De 8008 was de voorloper van de succesvolle Intel 8080 (1974), die verbeterde prestaties bood ten opzichte van de 8008 en minder ondersteunende chips vereiste. Federico Faggin bedacht en ontwierp deze met behulp van hoogspannings N-kanaal MOS.
Motorola bracht in augustus 1974 de concurrerende 6800 uit, en de vergelijkbare MOS Technology 6502 in 1975 (beide grotendeels ontworpen door dezelfde mensen). De 6502-familie wedijverde in de jaren 80 met de Z80 in populariteit.
In 1975 introduceerde National Semiconductor de eerste 16-bit single-chip microprocessor, de National Semiconductor PACE, die later werd gevolgd door een NMOS-versie, de INS8900.
De Intersil 6100-familie bestond uit een 12-bit microprocessor (de 6100) en een reeks randapparatuur en geheugen-IC's. De microprocessor herkende de instructieset van de DEC PDP-8 minicomputer. Daarom werd hij soms de CMOS-PDP8 genoemd. Omdat hij ook door de Harris Corporation werd geproduceerd, stond hij ook bekend als de Harris HM-6100. Dankzij de CMOS-technologie en de bijbehorende voordelen werd de 6100 tot begin jaren 80 in sommige militaire ontwerpen opgenomen.
Een baanbrekende microprocessor in de wereld van de ruimtevaart was de RCA 1802 (ook bekend als CDP1802, RCA COSMAC) van RCA (geïntroduceerd in 1976), die aan boord werd gebruikt van de Galileo-sonde naar Jupiter (gelanceerd in 1989, aangekomen in 1995).
De Zilog Z80 (1976) was ook een ontwerp van Faggin, gebruikmakend van laagspannings N-kanaal met depletion load en afgeleide Intel 8-bit processors: allemaal ontworpen met de methodologie die Faggin voor de 4004 had gecreëerd.
Motorola introduceerde de MC6809 in 1978. Het was een ambitieus en goed doordacht 8-bit ontwerp dat broncode-compatibel was met de 6800 en volledig met hard-wired logica was geïmplementeerd (latere 16-bit microprocessors gebruikten doorgaans in zekere mate microcode, omdat de eisen voor CISC-ontwerpen te complex werden voor pure hard-wired logica).
Intel "vergrootte" hun 8080-ontwerp naar de 16-bit Intel 8086, het eerste lid van de x86-familie, die de meeste moderne pc-computers aandrijft. Intel introduceerde de 8086 als een kosteneffectieve manier om software van de 8080-lijnen over te zetten, en slaagde erin op basis daarvan veel opdrachten binnen te halen.
Het belangrijkste van de 32-bit ontwerpen is de Motorola MC68000, geïntroduceerd in 1979. De 68k, zoals hij algemeen bekend stond, had 32-bit registers in zijn programmeermodel, maar gebruikte 16-bit interne datapaden, drie 16-bit Arithmetic Logic Units en een 16-bit externe databus (om het aantal pinnen te verminderen), en ondersteunde extern slechts 24-bit adressen (intern werkte hij met volledige 32-bit adressen). Motorola beschreef hem over het algemeen als een 16-bit processor. De combinatie van hoge prestaties, grote (16 megabyte of 2^24 bytes) geheugenruimte en redelijk lage kosten maakte het het populairste CPU-ontwerp in zijn klasse.
's Werelds eerste single-chip volledig 32-bit microprocessor, met 32-bit datapaden, 32-bit bussen en 32-bit adressen, was de AT&T Bell Labs BELLMAC-32A, met de eerste samples in 1980 en algemene productie in 1982. Na de opsplitsing van AT&T in 1984 werd hij hernoemd naar de WE 32000 (WE voor Western Electric), en kreeg hij twee vervolggeneraties, de WE 32100 en WE 32200.
Tegen het midden van de jaren 80 introduceerde Sequent de eerste SMP server-klasse computer met gebruik van de NS 32032. Dit was een van de weinige successen van het ontwerp, en het verdween eind jaren 80.
Intel's eerste 32-bit microprocessor was de iAPX 432, die in 1981 werd geïntroduceerd, maar geen commercieel succes was. Het had een geavanceerde capability-based objectgeoriënteerde architectuur, maar slechte prestaties in vergelijking met hedendaagse architecturen zoals Intel's eigen 80286 (geïntroduceerd in 1982), die bijna vier keer zo snel was bij typische benchmarktests. De resultaten voor de iAPX432 waren echter deels te wijten aan een overhaaste en daardoor suboptimale Ada-compiler.
The Western Design Center, Inc (WDC) introduceerde de CMOS WDC 65C02 in 1982 en licentieerde het ontwerp aan verschillende bedrijven. Het werd gebruikt als de CPU in de Apple IIe en IIc personal computers, evenals in medische implanteerbare pacemakers en defibrillatoren, en in auto-, industriële en consumentenapparaten.
De eerste commerciële, single-chip, volledig 32-bit microprocessor die op de markt beschikbaar was, was de HP FOCUS.
Motorola's succes met de 68000 leidde tot de MC68010, die ondersteuning voor virtueel geheugen toevoegde. De MC68020, geïntroduceerd in 1984, voegde volledige 32-bit data- en adresbussen toe. De 68020 werd enorm populair op de Unix-supermicrocomputermarkt, en veel kleine bedrijven (bijv. Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) produceerden systemen van desktopformaat.
The Western Design Center (WDC) introduceerde de CMOS 65816 16-bit upgrade van de WDC CMOS 65C02 in 1984. De 65816 16-bit microprocessor was de kern van de Apple IIgs en later het Super Nintendo Entertainment System, waardoor het een van de populairste 16-bit ontwerpen aller tijden werd.
Het eerste commerciële RISC-microprocessorontwerp werd in 1984 uitgebracht door MIPS Computer Systems, de 32-bit R2000 (de R1000 werd niet uitgebracht).
De ARM verscheen voor het eerst in 1985. Dit is een RISC-processorontwerp dat sindsdien de markt voor 32-bit embedded systemen is gaan domineren, grotendeels dankzij de energie-efficiëntie, het licentiemodel en de brede selectie aan systeemontwikkelingstools.
In 1986 bracht HP zijn eerste systeem met een PA-RISC CPU uit.
In 1987 werd de 32-bit, toen nog cache-loze, op ARM2 gebaseerde Acorn Archimedes in de niet-Unix Acorn-computers het eerste commerciële succes met de ARM-architectuur, toen bekend als Acorn RISC Machine (ARM); de eerste ARM1-chip verscheen in 1985.
Van 1993 tot 2003 werden de 32-bit x86-architecturen steeds dominanter op de desktop-, laptop- en servermarkten, en deze microprocessors werden sneller en krachtiger. Intel had vroege versies van de architectuur in licentie gegeven aan andere bedrijven, maar weigerde de Pentium in licentie te geven, dus bouwden AMD en Cyrix latere versies van de architectuur op basis van hun eigen ontwerpen.
In 1997 was ongeveer 55% van alle wereldwijd verkochte CPU's een 8-bit microcontroller, waarvan er meer dan 2 miljard werden verkocht.
In 2001 introduceerde IBM de eerste commerciële multi-core processor, de monolithische tweekernige POWER4.
In 2002 was minder dan 10% van alle wereldwijd verkochte CPU's 32-bit of meer. Van alle verkochte 32-bit CPU's werd ongeveer 2% gebruikt in desktop- of laptopcomputers.
In 2003 werd voor ongeveer US$ 44 miljard (gelijk aan $ 59,93 miljard in 2018) aan microprocessors geproduceerd en verkocht.
Met de introductie door AMD van een 64-bit architectuur die achterwaarts compatibel is met x86, x86-64 (ook wel AMD64 genoemd), in september 2003, gevolgd door Intels vrijwel volledig compatibele 64-bit extensies (eerst IA-32e of EM64T genoemd, later hernoemd naar Intel 64), begon het 64-bit desktop-tijdperk. Beide versies kunnen 32-bit legacy-applicaties draaien zonder prestatieverlies, evenals nieuwe 64-bit software.
De eerste monolithische multi-core processor op de pc-markt was de AMD Athlon X2, die enkele weken na de Pentium D werd geïntroduceerd.
Personal computers kregen pas multi-core processors met de introductie in 2005 van de tweekernige Intel Pentium D. De Pentium D was echter geen monolithische multi-core processor. Hij was opgebouwd uit twee dies, elk met een kern, verpakt in een multi-chip module.
In 2008 werden ongeveer 10 miljard CPU's geproduceerd.
Eind jaren negentig werden er nog maar twee 64-bit RISC-architecturen in grote aantallen geproduceerd voor niet-embedded toepassingen: SPARC en Power ISA, maar naarmate ARM steeds krachtiger werd, werd het begin jaren 2010 de derde RISC-architectuur in het algemene computersegment.
In 2011 introduceerde ARM een nieuwe 64-bit ARM-architectuur.
