Процессор intel 80586 известен как
Как рождались легенды
Влияние и наследие
Стивен Морс, создавая концепцию небольшого «дочернего» процессора в стенах Intel, едва ли мог предположить, что находится на пороге создания исторического микропроцессора. Выход Intel 8086 был скромным и неоднозначным, однако его младший брат 8088 обрел славу в составе IBM PC/XT, позволив компании Intel обрести известность и получить колоссальную прибыль.
Архитектура х86 легла в основу всех дальнейших процессоров Intel, осознавшей удобство и универсальность концепции Морса «сначала ПО — потом начинка». Каждый следующий процессор строился на фундаменте предыдущего, обрастая новыми технологиями, инструкциями и блоками, но по своей сути немногим отличался от 8086.
И даже сегодня, глядя на i7 8086K, нужно понимать, что где-то глубоко внутри него еще находятся корни того самого процессора, увидевшего свет 40 лет назад, ознаменовавшего открытие эпохи х86.
За прошедшие 30 лет производительность компьютеров возросла на несколько порядков. Современные домашние компьютеры легко превосходят суперкомпьютеры тех лет.
Когда речь заходит о компьютерах, на ум, в первую очередь, приходит скорость работы процессора. Предлагаю вспомнить, как менялись CPU с течением времени. В этой части рассмотрим процессоры для домашних компьютеров, производимые с 1990 по 2000. Оперировать будем продукцией фирм, актуальных и в наше время — Intel и AMD.
AMD: выпускает CPU по лицензии Intel (аналоги 80286 и более младшие), но неожиданно встречает мощное противодействие со стороны оппонента. Из-за этого AMD приходится спешно воссоздавать «чистые» клоны, свободные от патентных ограничений. С 1987 года начинается судебная тяжба с Intel, которая заканчивается только в 91 году победой AMD.
AMD: наконец-то выпускается Am386, аналог 80386. Тактовые частоты — 20, 25 и 40 МГц.
AMD: компания вступает в долгие судебные тяжбы с Intel по вопросу использования микрокода Intel в своём аналоге — AM486.
AMD: выпускает Am486, аналог 80486.
AMD: компания проигрывает спор. Это вынуждает подписать соглашение с Intel на право использовать микрокод конкурента в своих CPU.
AMD: анонсирована новая технология K5, полностью разработанная AMD и призванная составить конкуренцию процессорам Pentium.
AMD: релиз процессоров K5. Частоты: от 75 до 133 МГц.
AMD: представляет процессоры K6 с частотами 166, 200 и 233 МГц.
AMD: представлена технология 3DNow! (ответ на MMX) в процессорах семейства K6-2. Тактовая частота — от 266 до 550 МГц.
Год примечателен тем, что началась гонка за гигагерцем. Обе фирмы стремились к новому тысячелетия сделать процессор, способный работать на частоте 1000 МГц (1 ГГц). Увы, заветная планка до конца года так и не была взята.
AMD: третья итерация — K6-III — с рабочими частотами от 333 до 475 МГц. Представлены процессоры Athlon, работающие на частотах от 500 до 750 МГц.
AMD: 1 ГГц оказался взят в первом квартале: процессор, работающий на этой частоте, был представлен 6 марта. 31 октября вышли CPU с частотой 1200 МГц. В противовес конкуренту, компания сделала ставку на более дешёвый тип памяти — DDR — и не прогадала.
Сегодня я расскажу немного о процессорах Intel.
Intel разрабатывает усовершенствованные высокопроизводительные процессоры для любых устройств, включая серверы корпоративного уровня, устройства для Интернета вещей, ноутбуки, настольные ПК, рабочие станции и мобильные устройства.
Процессоры от данной компании более распространены и весьма неплохо распиарены и это не удивительно.
Если взглянуть на линейку уже вышедших процессоров, то можно найти процессор по любую задачу и на любой кошелек.
Поколения
История насчитывает 9 поколений процессоров
- Первое поколение (2009, архитектура Nehalem)
- Первое поколение (2010, Westmere)
- Второе поколение (2011, Sandy Bridge)
- Третье поколение (2012, Ivy Bridge)
- Четвертое поколение (2013, Haswell)
- Пятое поколение (2015, Broadwell)
- Шестое поколение (2015, Skylake)
- Седьмое поколение (2017, Kaby Lake)
- Восьмое поколение (2017, Coffee Lake)
- Девятое поколение(2019, Coffee Lake Refresh)
Intel 8086/8088 и архитектура x86
Процессор Intel 8086
Разработка 8086 была поручена инженеру Стивену Морсу, который скомпилировал основные спецификации процессора и его архитектуры к середине лета 1976 года. Еще два года понадобилось Intel для его создания. И вот 8 июня 1978 года кристалл 8086 был официально анонсирован.
Стивен Морс (справа) — отец «восемьдесят шестого»
Intel 8086 был примерно в 10 раз быстрее, чем модель с индексом 8080. Процессор стал первой реализацией системы команд x86 и одноименной архитектуры, которая впоследствии стала своего рода стандартом и используется в кристаллах AMD и Intel по сей день.
Процессор Intel 8088
Разработка компьютера 5150 имела огромное значение для компании IBM. Во второй половине 1970-х годов рынок персональных десктопов активно развивался, а IBM уделяла этому сегменту недостаточно внимания. Само собой, в компании осознавали всю его перспективность, в связи с чем и было принято решение о разработке собственной модели ЭВМ.
IBM 5150 — первая модель линейки IBM PC — увидела свет в 1981 году. Топовая версия компьютера оценивалась в 3005 долларов США. Она комплектовалась процессором Intel 8088 с частотой 4,77 МГц, а объем оперативной памяти составлял 64 Кбайт. В качестве устройства для хранения данных в IBM 5150 использовались 5,25-дюймовые дискеты. А несколько позже в продаже появились модели компьютера, которые позволяли использовать аудиокассеты как хранилище данных. Установить жесткий диск в систему было невозможно, однако спустя некоторое время IBM выпустила винчестер, который подключался к 5150 в качестве модуля расширения. Компьютер обладал несколькими портами расширения, через которые, кроме винчестера, подключались видеоадаптеры, карты с портами ввода-вывода и другие устройства.
Младшая версия десктопа стоила почти в два раза меньше — 1565 долларов США. В «урезанной» модели использовался тот же Intel 8088, но объем оперативной памяти составлял всего 16 Кбайт. Во-вторых, в отличие от старшей версии, младшая не комплектовалась CGA-монитором и флоппи-дисководом. В качестве дисплея предлагалось использовать телевизор, а хранить данные можно было на кассетном накопителе. Также, в отличие от топовой версии IBM 5150, младшая модель не работала с операционной системой PC-DOS 1.0 (впоследствии ставшей MS-DOS).
Сегодня, в 2018 году, мы отмечаем сорокалетие, пожалуй, ключевого в истории персональных компьютеров процессора, а именно – Intel 8086.
Именно с него началась эпоха архитектуры x86, заложившей основы развития процессоров на многие годы и десятилетия вперед, именно ему мы обязаны взлету популярности компьютера как индивидуальной единицы, доступной каждому пользователю. В честь 40-летнего юбилея процессора, с которого началось превращение Intel в многомиллиардную корпорацию, компания представила небольшой символический подарок своим поклонникам — им стал юбилейный i7-8086K, первым процессором в истории Intel, способным работать на частоте 5 ГГц прямо из коробки.
Но сегодня мы не будем петь дифирамбы инженерам современных процессоров-лидеров, а вернемся в далекое прошлое, в 1976 год, где и началась история Intel 8086. И началась она с совершенно другого процессора.
Но как оказалось позже, они были крайне полезными – уже в июле 1976 года небольшая компания Zilog, основанная изобретателем Intel 4004 и Intel 8008 Федерико Фаджином, а также менеджером Intel Ральфом Унгерманном и еще одним разработчиком 4004, японцем Масатоси Сима, представила на рынке свой процессор Z-80, ставший фактической работой над ошибками на базе Intel 8080.
Усовершенствовав архитектуру оригинального процессора Intel, команда Zilog предложила недорогой и производительный процессор, сразу же полюбившийся многим производителям техники и ведущих платформ того времени. Именно Z-80 лег в основу легендарного ZX Spectrum, а также был установлен в не менее известный Commodore 128 в качестве сопроцессора. Z-80 стал невероятно успешным во многих уголках мира, и этот успех не мог остаться незамеченным – в Intel срочно решили, что Z-80 нужен достойный конкурент.
Именно здесь руководители компании вспомнили о замечаниях Стивена Морса, и предложили тому возглавить создание принципиально нового процессора, призванного составить конкуренцию новинке от Zilog. Intel не видели особенных причин задавать рамки в этом проекте – тогда всем казалось, что новый процессор будет быстрым ответом на Z-80, и забудется в течение следующих лет, поэтому Морс получил зеленый свет на любые эксперименты. Именно навязчивая мысль о том, что процессор должен строиться вокруг эффективности работы с ПО, как выяснилось позже, стала ключевой для развития всей индустрии.
Морсу приходилось отталкиваться от проекта 8080, в соответствии с которым процессор назначал «адрес» каждому месту, где хранились числа, подобно ярлыкам классификатора. Адреса представляли собой 16-битные двоичные числа, что позволяло обозначить 65536 различных адресов. Этот потолок был приемлем, когда разработчикам требовалось экономно использовать память. Однако теперь потребителям понадобился больший объем, они настаивали на преодолении барьера в 64 Кбайт.
В июле 1978 года новый процессор, получивший название Intel 8086, появился на рынке.
Его выход не стал фурором или невероятным успехом. Впервые процессор попал на прилавки в составе нескольких бюджетных компьютеров, не пользующихся популярностью, а также использовался в различных терминалах. Чуть позже он лег в основу микроконтроллера NASA, где использовался для контроля над диагностическими системами ракетного пуска вплоть до начала 2000-х годов.
Легендарный статус 8088 получил позже, когда в 1980 году IBM впервые задумалась о покорении рынка персональных компьютеров и создании компьютера, который был бы достаточно недорогим, и включал в себя комплектующие среднего класса. Именно IBM 5150, более известный под брендом IBM PC, и получил в основу процессор 8088 (по сути, все тот же 8086), благодаря чему Intel стала широко известной даже в кругах рядовых пользователей. А ведь на место 8088 претендовала и Motorola 68000 (основа первого Apple Macintosh), но руководство IBM отдала предпочтение Intel.
IBM PC быстро превратился в главную силу на рынке компьютерных систем, и Intel, следуя логике «дальше-лучше», продолжила выпускать процессоры – 80186, 80286, 80386, 80486, Pentium и так далее – на базе все той же основы Стивена Морса, заложенной им еще в 8086. Именно благодаря двум последним цифрам архитектура стала известна как «х86», а невероятная популярность компьютеров IBM обеспечила Intel огромные прибыли и узнаваемость в качестве бренда.
Сокет (socket)
Socket — гнездовой или щелевой разъём (гнездо) в материнской плате, предназначенный для установки в него центрального процессора. Использование разъёма вместо непосредственного припаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера, а также значительно снижает стоимость материнской платы. На ноутбучных материнских платах процессор распаен на плате, что исключает возможность его простой замены на другой.
Вот список сокетов для процессоров начиная с поколения Nehalem (2009г.):
- Socket H (LGA1156) — Core i7/Core i5/Core i3 с интегрированным двуканальным контроллером памяти и без соединения QuickPath (2009 год)
- Socket H2 (LGA1155) — замена Socket H (LGA1156) (2011 год)
- Socket R (LGA2011) — Core i7 и Xeon с интегрированным четырёхканальным контроллером памяти и двумя соединениями QuickPath. Замена Socket B (LGA1366) (2011 год)
- Socket B2 (LGA1356) — Core i7 и Xeon с интегрированным трехканальным контроллером памяти и соединениям QuickPath. Замена Socket B (LGA1366) (2012 год)
- Socket H3 (LGA1150) — замена Socket H2 (LGA1155) (2013 год)
- Socket R3 (LGA2011-3) — модификация Socket R (LGA2011) (2014 год)
- Socket H4 (LGA 1151) — замена Socket H3 (LGA1150) (2015 год)
- Socket R4 (LGA 2066) — замена Socket R3 (2017 год)
Архитектурные особенности 8086
В плане архитектурных особенностей Intel 8086 во многом опирался на опыт разработки процессора 8080, и его усовершенствованного собрата 8085, вышедшего на рынок летом 1976 года. Несмотря на некоторые параллели, 8086 стал первым 16-битным процессором компании, располагавшим 16 каналами данных и 20 адресными каналами, способными обрабатывать до 1 Мб данных, а также имел широкий набор инструкций, позволявших, среди всего прочего, проводить операции деления/умножения. Особенностью работы 8086 было наличие двух режимов – Минимального и Максимального, последний из которых предполагал использование процессора в системе с несколькими процессорами, а первый – в классических системах с одним процессором.
В Intel 8086 впервые появилась очередь инструкций, позволяющая хранить до шести байт инструкций напрямую из памяти, значительно сокращая время на их обработку. 16-битная природа процессора не была основана лишь на нескольких компонентах, ведь 8086 составляли 16-битный ALU, 16-битные регистры, а также внутренняя и внешняя шина данных, обрабатывающие данные по 16-битным инструкциям, благодаря чему система работала значительно быстрее, чем с более ранними процессорами Intel.
Конечно, из-за такого масштабного набора инноваций 8086 был значительно дороже предшественника, но и в подобном ключе у потребителя был выбор — Intel предлагала купить новинку в нескольких вариантах, зависевших от частот процессора – они варьировались от 5 до 10 МГц.
С точки зрения архитектуры микропроцессор Intel 8086 состоял из двух аппаратных модулей – модуля выполнения и модуля интерфейса шины. Модуль выполнения указывал модулю интерфейса шины, откуда получать данные инструкций, а после этого приступал к их подготовке и выполнению. Его суть сводилась к управлению данными с помощью декодера инструкций и блока ALU, при этом сам модуль не имел прямого соединения с шинами данных, и работал исключительно через модуль интерфейса шины.
Модуль выполнения содержал блок АЛУ, предназначенный для выполнения логических и арифметических операций, таких как умножение, деление, сложение, вычитание или операции по типу OR, AND и NOT. Также здесь был 16-битный регистр флагов, хранивший различные состояния операций в аккумуляторе – всего их было 9, 6 из которых были флагами состояния, а 3 являлись системными флагами, отражающими статус работы устройства.
К первым относились: флаг переноса, флаг четности, вспомогательный флаг переноса, флаг нуля, флаг знака и флаг переполнения. К системным флагам относились: флаг трассировки, флаг разрешения прерываний, а также флаг направления.
Наконец, последним из регистров в модуле стал 16-битный указательный регистр, который сохранял адрес сегмента данных в буфере памяти, необходимый для выполнения операции. Остальные функциональные части относились к соседнему модулю интерфейса шины.
Модуль интерфейса шины содержал в себе значительно больше функциональных компонентов – он отвечал на обработку всех данных и отправку инструкций в модуль выполнения, считывание адресов из памяти компьютера и информации со всех доступных портов ввода-вывода, а также за запись данных в доступную память и через вышеуказанные порты. Из-за того, что модуль выполнения не имел прямого соединения с модулем интерфейса шины, взаимодействие блоков происходило посредством внутренней шины данных.
В данном модуле содержится одна из ключевых архитектурных особенностей процессора 8086 – очередь инструкций. Модуль интерфейса шины включает очередь инструкций, способную хранить до 6 байт инструкций в буфере, отсылая новые инструкции по конвейеру после того, как от модуля выполнения поступит соответствующий запрос. Термин pipelining появился именно с выходом на рынок процессора 8086, так как он означает подготовку следующей инструкции в момент, когда предыдущая находится в процессе выполнения.
Здесь же располагается 4 сегментных регистра, отвечающих за буферизацию адресов инструкций и сопутствующих им данных в памяти компьютера, и тем самым обеспечивающих доступ к нужным сегментам центральному процессору. В регистре также содержится указатель команды (IP), содержащий адрес следующей инструкции, предназначенной для модуля выполнения.
Наконец, последним из регистров является 16-битный указатель команды, содержащий адрес следующей для выполнения инструкции.
Intel 8086 стал первым 16-битным процессором компании, доступном в 40-контактном DIP (ди ай пи) корпусе, который наряду со множеством прочих особенностей, стал одним из стандартов в микроэлектронике последующих лет.
Техпроцесс
Основным элементом в процессорах являются транзисторы – миллионы и миллиарды транзисторов. Из этого и вытекает принцип работы процессора. Транзистор, может, как пропускать, так и блокировать электрический ток, что дает возможность логическим схемам работать в двух состояниях – включения и выключения, то есть во всем хорошо известной двоичной системе (0 и 1).
Техпроцесс – это, по сути, размер транзисторов. А основа производительности процессора заключается именно в транзисторах. Соответственно, чем размер транзисторов меньше, тем их больше можно разместить на кристалле процессора.
Новые процессоры Intel выполнены по техпроцессу 22 нм. Нанометр (нм) – это 10 в -9 степени метра, что является одной миллиардной частью метра. Чтобы вы лучше смогли представить насколько это миниатюрные транзисторы, приведу один интересный факт: « На площади среза человеческого волоса, с помощью усилий современной техники, можно разместить 2000 транзисторных затворов!»
Чипсет
Сhipset — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций.
Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет функцию связующего компонента (моста), обеспечивающего взаимодействие центрального процессора (ЦП) c различными типами памяти, устройствами ввода-вывода, контроллерами и адаптерами ПУ, как непосредственно через себя (и имея некоторые из них в своём составе), так и через другие контроллеры и адаптеры, с помощью многоуровневой системы шин. Так как ЦП, как правило, не может взаимодействовать с ними напрямую. Чипсет определяет функциональность системной платы. Являясь по сути основой платформы/системной платы,чипсеты встречаются и в других устройствах.
Подробнее об истории и семействе, сокетах и чипсетах расскажет парень с канала "Этот компьютер", вот ССЫЛКА на видео. Все доходчиво и понятно. ОСТОРОЖНО много информации.
Тихо и буднично произошло можно сказать эпохальное событие: впервые, я думаю где-то с 70-х годов, отечественный процессор в целом сравнялся с актуальным на данный момент импортным процессором. Да и не просто каким-то там, а процессором гигантской корпорации Intel.
Речь идет о новейшем российском процессоре Baikal-S. Это серверный 48 ядерный процессор. Процессор построен на архитектуре ARM Cortex-A75 и 16-нм техпроцессе, поддерживает до шести каналов DDR4 3200 МГц и может предложить 80 линий ввода/вывода PCIe Gen 4.0.
Как видим из презентации компании Байкал Электроникс, он соответствует процессору Intel Xeon 6148, работающему на тактовой частоте 2.4 ГГц и процессору AMD Epyc 7351, работающему на частоте в 2.8 гигагерца. Правда чуть не дотягивает до процессора Huawei Kunpeng 920.
Причем, по словам представителей производителя, при этом российский процессор потребляет меньше электроэнергии, чем импортные аналоги, а также стоит дешевле.
Дешевле!? Как так, ведь все же знают, что российские процессоры, из-за их малых серий, распилов, откатов и воровства, стоят как крыло от самолета.
И в данном случае цена и правда не гуманная - 3000 долларов за камень. Это 225 000 р за штуку Baikal-S.
225 000 р за один процессор, Карл!
Но стоп, а сколько стоят конкуренты. Мы же не забываем, это не обычный, это серверный процессор, на котором не 2-4 ядра, а 48 ядер. Посмотрим?
Как видим, цена импортных серверных процессоров даже чуть выше. То есть наш процессор и характеристики имеет не хуже, и цену адекватную.
Но техпроцесс, у нас 16 нм, мы же знаем что давно уже 7-5 нм, а скоро и 3 будет. Мы снова отстали! Не то что СССР!
Но снова вспоминаем, речь о серверных процессорах, там никогда за самыми тонкими техпроцессами не гнались. И у Интеловского аналога 14 нм, чуть лучше чем у нашего, но в целом не критично.
Итого, что мы видим? Что наше отставание в целом преодолено, и наши современные процессоры находятся на уровне импортных.
И да, я знаю что производят их на Тайване, на фабрике TSMC. И да, я в курсе, что в основе Baikal-S лежит лицензированное ядро ARM. Но и здесь мы в тренде, так как именно эта фабрика крупнейшая в мире, и там производят свои процессоры и Китай и США, и остальной мир. И ядро ARM сейчас так же в тренде, американская Apple его давно использует в своих процессорах, и даже переводит на него десктопы.
Так что Россия действует очень здраво и логично. Что касается же стратегической безопасности, так у нас для этого есть "Эльбрус", который на нашей архитектуре и производится в России на фабрике "Микрон", а также есть разработки на архитектуре RISC-V и MIPS. Так что если прижмет, у нас есть "план Б". А пока не прижало, глупо отказываться от самых эффективных путей развития.
👉 Подпишитесь на канал "Сделано у нас", будем следить за достижениями 💪 России вместе!
Семейства процессоров
Начнем с семейства процессор
На данный момент существует 6 семейств процессоров:
1. Core -Десктопные решения. Используюсь в основном в домашних пк. Данное семейство процессоров нацелено на общий рынок потребителей, и предоставляет от простых i3 процессоров для использования в не требовательных задачах (офис, видео и т.д), i5 это что то среднее между повседневными задачами и тяжелыми вычислениями, до i7 и i9 процессоров для выполнения сложных вычислений и работе с большими массивами данных.
2.Xeon- Серверные решения. Используются на серверах в дата-центрах или в других местах где есть сервера. Выдерживают колоссальную нагрузки и могут работать на предельных частотах.Многие хорошо разгоняются, что дает гибкость при использовании.
3.Atom - Мобильные решения. Используются в слабых и дешевых нетбуках или планшетных компьютерах. В общем, где не нужна мощность,а нужен процессор на котором можно создать портативный девайс. Из-за низких частот и малом тепловыделении, дают хорошую автономность и сравнительно хорошую производительность для слабых систем.
4.PENTIUM и CELERON — Бюджетные решения для маломощных ноутбуков или ПК. Отличный выбор для покупателей бюджетных систем, которым необходимы базовые функциональные возможности по доступной цене. Отлично подходят для повседневной работы на компьютере, например для базовых офисных задач, просмотра веб-страниц с высоким качеством графики, редактирования фотографий и других обыденных и не требовательных задач.
Я объединил эти 2 семейства т.к описание на родном сайте Intel было совмещенное + по сути эти процессоры очень похожи.
5.QUARK- Решение для плат или девайсов Интернета-вещей (IoT). Используется для встраиваемых применений, включая решения со сверхнизким энергопотреблением и носимые устройства.
Читайте также: