понеділок лис д, й до Теперішній час
U.S. - England
Мікропроцесор — це комп'ютерний процесор, який об'єднує функції центрального процесора на одній інтегральній схемі (ІС) або, щонайбільше, на кількох інтегральних схемах. Мікропроцесор — це багатоцільова, керована тактовим сигналом, заснована на регістрах цифрова інтегральна схема, яка приймає двійкові дані як вхідні, обробляє їх згідно з інструкціями, що зберігаються в її пам'яті, і видає результати як вихідні дані. Мікропроцесори містять як комбінаційну логіку, так і послідовну цифрову логіку. Мікропроцесори працюють з числами та символами, представленими у двійковій системі числення.
Перше використання терміна "мікропроцесор" приписують компанії Viatron Computer Systems для опису спеціальної інтегральної схеми, використаної в їхній малій комп'ютерній системі System 21, анонсованій у 1968 році.
У 1968 році компанію Garrett AiResearch (де працювали дизайнери Рей Холт і Стів Геллер) запросили створити цифровий комп'ютер для конкуренції з електромеханічними системами, що тоді розроблялися для головного комп'ютера керування польотом нового винищувача ВМС США F-14 Tomcat.
У 1969 році компанія CTC уклала контракти з двома компаніями, Intel і Texas Instruments, на створення одночипової реалізації, відомої як CTC 1201.
У 1969 році Лі Бойсел, спираючись на 8-бітні арифметико-логічні пристрої (3800/3804), які він раніше розробив у Fairchild, створив Four-Phase Systems Inc. AL-1, 8-бітний процесорний сегмент (CPU slice), який можна було розширити до 32 біт.
Проєкт, результатом якого став 4004, зародився у 1969 році, коли Busicom, японський виробник калькуляторів, попросив Intel створити набір мікросхем для високопродуктивних настільних калькуляторів.
У 1970 році, оскільки Intel ще не поставила деталь, CTC вирішила використати власну реалізацію в Datapoint 2200, застосувавши натомість традиційну TTL-логіку (тому перша машина, на якій запускався "код 8008", насправді взагалі не була мікропроцесором і була поставлена на рік раніше).
У 1970 році Стів Геллер і Рей Холт з Garrett AiResearch розробили набір мікросхем MP944 для реалізації центрального комп'ютера повітряних даних F-14A на шести метало-оксидних чипах, виготовлених компанією AMI.
Розробка CADC (Центрального комп'ютера повітряних даних) була завершена до 1970 року, і в якості основного процесора використовувався набір мікросхем на основі MOS. Конструкція була значно (приблизно у 20 разів) меншою і набагато надійнішою за механічні системи, з якими вона конкурувала, і використовувалася в усіх ранніх моделях Tomcat. Ця система містила "20-бітний конвеєрний паралельний мультимікропроцесор".
Разом з Intel (яка розробила 8008), компанія Texas Instruments у 1970–1971 роках розробила одночипову заміну процесора для термінала Datapoint 2200 — TMX 1795 (пізніше TMC 1795). Як і 8008, він був відхилений замовником Datapoint. За словами Гері Буна, TMX 1795 ніколи не був запущений у виробництво. Оскільки він був побудований за тією ж специфікацією, його набір інструкцій був дуже схожий на Intel 8008.
Наприкінці 1970 або на початку 1971 року компанія TI (Texas Instruments) вийшла з проєкту, не зумівши створити надійну деталь.
У квітні 1970 року Intel найняла італійського інженера Федеріко Фаджина як керівника проєкту Intel 4004 — крок, який зрештою зробив фінальний дизайн одночипового процесора реальністю (Шима тим часом розробив прошивку для калькулятора Busicom і допомагав Фаджину протягом перших шести місяців реалізації).
У 1971 році Pico Electronics та General Instrument (GI) представили свою першу спільну розробку інтегральних схем — повний одночиповий калькуляторний ІС для калькулятора Monroe/Litton Royal Digital III. Цей чип також можна вважати одним із перших мікропроцесорів або мікроконтролерів, що мали ПЗП, ОЗП та RISC-набір інструкцій на одному кристалі. Макет для чотирьох шарів PMOS-процесу був намальований вручну в масштабі x500 на майларовій плівці, що було значним завданням на той час, враховуючи складність чипа.
Версія мікропроцесора 1201 від Intel прибула наприкінці 1971 року, але було вже запізно, він був повільним і потребував низки додаткових допоміжних чипів. CTC не мала інтересу до його використання.
Серійні одиниці 4004 були вперше поставлені компанії Busicom у березні 1971 року, а іншим клієнтам — наприкінці 1971 року.
TMS1802NC був анонсований 17 вересня 1971 року і реалізовував чотирифункціональний калькулятор. TMS1802NC, попри своє позначення, не був частиною серії TMS 1000; пізніше його перекласифікували як частину серії TMS 0100, яка використовувалася в калькуляторі TI Datamath. Хоча він продавався як "калькулятор на чипі", TMS1802NC був повністю програмованим, включаючи на чипі процесор з 11-бітним словом інструкції, 3520 біт (320 інструкцій) ПЗП та 182 біти ОЗП.
Intel 4004 зазвичай вважається першим комерційно доступним мікропроцесором, і він коштував 60 доларів США (еквівалент 371,19 долара у 2018 році). Перша відома реклама 4004 датована 15 листопада 1971 року і з'явилася в Electronic News. Мікропроцесор був розроблений командою, до якої входили італійський інженер Федеріко Фаджин, американські інженери Марсіан Хофф і Стенлі Мейзор, а також японський інженер Масатоші Шима.
За Intel 4004 у 1972 році послідував Intel 8008, перший у світі 8-бітний мікропроцесор. Однак 8008 не був розширенням дизайну 4004, а став кульмінацією окремого проєкту розробки в Intel, що виник з контракту з Computer Terminals Corporation із Сан-Антоніо, штат Техас, на створення чипа для термінала, який вони розробляли — Datapoint 2200. Фундаментальні аспекти дизайну походили не від Intel, а від CTC.
Першим багаточиповим 16-бітним мікропроцесором був National Semiconductor IMP-16, представлений на початку 1973 року. 8-бітна версія цього чипсета була представлена у 1974 році як IMP-8.
8008 був попередником успішного Intel 8080 (1974), який пропонував покращену продуктивність порівняно з 8008 і потребував меншої кількості допоміжних мікросхем. Федеріко Фадджин задумав і спроєктував його, використовуючи високовольтний N-канальний MOS.
Компанія Motorola випустила конкуруючий 6800 у серпні 1974 року, а подібний MOS Technology 6502 — у 1975 році (обидва були розроблені переважно тими самими людьми). Сімейство 6502 змагалося за популярністю із Z80 протягом 1980-х років.
У 1975 році National Semiconductor представила перший 16-бітний одночиповий мікропроцесор National Semiconductor PACE, за яким пізніше з'явилася NMOS-версія, INS8900.
Сімейство Intersil 6100 складалося з 12-бітного мікропроцесора (6100) та ряду периферійних допоміжних мікросхем і мікросхем пам'яті. Мікропроцесор розпізнавав набір інструкцій мінікомп'ютера DEC PDP-8. Тому його іноді називали CMOS-PDP8. Оскільки він також вироблявся корпорацією Harris, він був відомий як Harris HM-6100. Завдяки своїй технології CMOS та пов'язаним з нею перевагам, 6100 впроваджувався у деякі військові розробки до початку 1980-х років.
Визначним мікропроцесором у світі космічних польотів був RCA 1802 (також відомий як CDP1802, RCA COSMAC) від компанії RCA (представлений у 1976 році), який використовувався на борту зонда Galileo для польоту до Юпітера (запущений у 1989 році, прибув у 1995 році).
Zilog Z80 (1976) також був розробкою Фадджина, у якому використовувався низьковольтний N-канал із навантаженням збіднення та похідні 8-бітні процесори Intel: усі вони були розроблені за методологією, яку Фадджин створив для 4004.
Motorola представила MC6809 у 1978 році. Це був амбітний і добре продуманий 8-бітний дизайн, який був сумісним за вихідним кодом із 6800 і реалізований з використанням суто апаратної логіки (наступні 16-бітні мікропроцесори зазвичай певною мірою використовували мікрокод, оскільки вимоги до дизайну CISC ставали занадто складними для чисто апаратної логіки).
Intel «збільшила» свій дизайн 8080 до 16-бітного Intel 8086, першого представника сімейства x86, на якому працює більшість сучасних комп'ютерів типу PC. Intel представила 8086 як економічно ефективний спосіб перенесення програмного забезпечення з лінійки 8080 і досягла успіху, завоювавши значну частку ринку на цій основі.
Найважливішим із 32-бітних дизайнів є Motorola MC68000, представлений у 1979 році. 68k, як його широко називали, мав 32-бітні регістри у своїй моделі програмування, але використовував 16-бітні внутрішні шляхи передачі даних, три 16-бітні арифметико-логічні пристрої та 16-бітну зовнішню шину даних (для зменшення кількості контактів), а зовні підтримував лише 24-бітні адреси (внутрішньо він працював із повними 32-бітними адресами). Motorola загалом описувала його як 16-бітний процесор. Поєднання високої продуктивності, великого (16 мегабайтів або 2^24 байтів) простору пам'яті та досить низької вартості зробило його найпопулярнішим дизайном процесора у своєму класі.
Першим у світі одночиповим повністю 32-бітним мікропроцесором із 32-бітними шляхами передачі даних, 32-бітними шинами та 32-бітними адресами був AT&T Bell Labs BELLMAC-32A, перші зразки якого з'явилися у 1980 році, а серійне виробництво — у 1982 році. Після розділення AT&T у 1984 році він був перейменований на WE 32000 (WE означає Western Electric) і мав два наступні покоління: WE 32100 та WE 32200.
До середини 1980-х років компанія Sequent представила перший SMP-сервер, що використовував NS 32032. Це була одна з небагатьох перемог цього дизайну, і наприкінці 1980-х він зник.
Першим 32-бітним мікропроцесором Intel був iAPX 432, представлений у 1981 році, але він не мав комерційного успіху. Він мав передову об'єктно-орієнтовану архітектуру, засновану на можливостях, але низьку продуктивність порівняно з тогочасними архітектурами, такими як власний Intel 80286 (представлений у 1982 році), який був майже в чотири рази швидшим у типових тестах. Однак результати iAPX432 були частково зумовлені поспішним і тому неоптимальним компілятором Ada.
Western Design Center, Inc (WDC) представила CMOS WDC 65C02 у 1982 році та ліцензувала цей дизайн кільком фірмам. Він використовувався як процесор у персональних комп'ютерах Apple IIe та IIc, а також у медичних імплантованих кардіостимуляторах та дефібриляторах, автомобільних, промислових та споживчих пристроях.
Першим комерційним, одночиповим, повністю 32-бітним мікропроцесором, доступним на ринку, був HP FOCUS.
Успіх Motorola з 68000 призвів до появи MC68010, який додав підтримку віртуальної пам'яті. MC68020, представлений у 1984 році, додав повні 32-бітні шини даних та адрес. 68020 став надзвичайно популярним на ринку супермікрокомп'ютерів Unix, і багато невеликих компаній (наприклад, Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) виробляли настільні системи.
Western Design Center (WDC) представила CMOS 65816, 16-бітне оновлення WDC CMOS 65C02, у 1984 році. 16-бітний мікропроцесор 65816 був ядром Apple IIgs, а пізніше Super Nintendo Entertainment System, що зробило його одним із найпопулярніших 16-бітних дизайнів усіх часів.
Перший комерційний RISC-мікропроцесор був випущений у 1984 році компанією MIPS Computer Systems — це був 32-бітний R2000 (R1000 не був випущений).
ARM вперше з'явився у 1985 році. Це RISC-процесор, який з того часу домінує у просторі 32-бітних вбудованих систем завдяки своїй енергоефективності, моделі ліцензування та широкому вибору інструментів розробки систем.
У 1986 році HP випустила свою першу систему з процесором PA-RISC.
У 1987 році 32-бітний комп'ютер Acorn Archimedes на базі ARM2, що не використовував Unix і не мав кешу, став першим комерційним успіхом з використанням архітектури ARM, яка тоді була відома як Acorn RISC Machine (ARM); перший кремнієвий ARM1 з'явився у 1985 році.
З 1993 по 2003 рік 32-бітні архітектури x86 ставали все більш домінуючими на ринках настільних комп'ютерів, ноутбуків та серверів, а ці мікропроцесори ставали швидшими та потужнішими. Intel ліцензувала ранні версії архітектури іншим компаніям, але відмовилася ліцензувати Pentium, тому AMD і Cyrix створили пізніші версії архітектури на основі власних розробок.
У 1997 році близько 55% усіх процесорів, проданих у світі, були 8-бітними мікроконтролерами, яких було продано понад 2 мільярди.
У 2001 році IBM представила перший комерційний багатоядерний процесор — монолітний двоядерний POWER4.
У 2002 році менше 10% усіх процесорів, проданих у світі, були 32-бітними або потужнішими. З усіх проданих 32-бітних процесорів близько 2% використовувалися в настільних або портативних персональних комп'ютерах.
У 2003 році було вироблено та продано мікропроцесорів на суму близько 44 мільярдів доларів США (еквівалентно 59,93 мільярда доларів у 2018 році).
З представленням AMD 64-бітної архітектури, зворотно сумісної з x86, під назвою x86-64 (також відомої як AMD64) у вересні 2003 року, за якою послідували майже повністю сумісні 64-бітні розширення Intel (спочатку названі IA-32e або EM64T, пізніше перейменовані на Intel 64), почалася ера 64-бітних настільних комп'ютерів. Обидві версії можуть запускати застарілі 32-бітні програми без втрати продуктивності, а також нове 64-бітне програмне забезпечення.
Першим монолітним багатоядерним процесором на ринку персональних комп'ютерів став AMD Athlon X2, представлений через кілька тижнів після Pentium D.
Персональні комп'ютери не отримували багатоядерних процесорів до 2005 року, коли з'явився двоядерний Intel Pentium D. Однак Pentium D не був монолітним багатоядерним процесором. Він був сконструйований з двох кристалів, кожен з яких містив ядро, розміщених у багаточиповому модулі.
У 2008 році було вироблено близько 10 мільярдів процесорів.
Наприкінці 1990-х років лише дві 64-бітні архітектури RISC все ще вироблялися у великих обсягах для не вбудованих застосунків: SPARC і Power ISA, але оскільки ARM ставала все потужнішою, на початку 2010-х років вона стала третьою архітектурою RISC у сегменті загальних обчислень.
У 2011 році ARM представила нову 64-бітну архітектуру ARM.
