Процессор совместимый с Intel 8080 (США), КР580ВМ80А (СССР, 1991), КР1810ВМ86 (СССР, 1989), Texas Instruments 486DX4 (США, 1995), процессор AMD 486DX2-66 (1995), AMD 486DX4-100 (1995), Intel 486DX2 (1992), IBM 6x86MX PR200 (США), Cyrix MII – 333GP (США), AMD K5 PR100 (1996)
В нашей экспозиции представлена уникальная коллекция микропроцессоров, охватывающая несколько десятилетий развития вычислительной техники. Эти маленькие кремниевые пластины стали сердцем компьютеров, изменивших мир.
Что такое интегральная схема?
Прежде чем говорить о процессорах, нужно понять, на чём они основаны. Интегральная схема — это электронная схема, изготовленная (вытравленная) на полупроводниковом кристалле. Первая интегральная схема была представлена в 1961 году фирмой Fairchild Semiconductor и содержала всего четыре транзистора на кристалле площадью 5-10 мм².
Постепенно технология совершенствовалась: появились БИС (большие интегральные схемы) с десятками тысяч элементов и СБИС (сверхбольшие интегральные схемы), содержащие около 100 тысяч элементов и ставшие основой четвёртого поколения ЭВМ.
Закон Мура: правило, определившее эпоху
В 1965 году Гордон Мур, один из основателей фирмы Intel, сделал эмпирическое наблюдение: количество транзисторов на микросхеме удваивается каждый год. В 1975 году он скорректировал свой прогноз до удвоения каждые два года. Это наблюдение, названное Законом Мура, стало не просто предсказанием, а дорожной картой для всей полупроводниковой индустрии. Производители процессоров стремились соответствовать этому темпу, вкладывая миллиарды в исследования и разработки.
Первопроходцы: Intel 4004 и 8080
15 ноября 1971 года корпорация Intel представила миру первый микропроцессор — Intel 4004. Это была сверхбольшая интегральная схема, содержащая весь процессор: регистры, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и блок управления. Его характеристики по сегодняшним меркам выглядят скромно:
- Площадь кристалла: 12 мм²
- Технологические нормы: 10 мкм
- Количество транзисторов: 2300
- Максимальная частота: 740-750 кГц
Интересно, что 4004 изначально разрабатывался 32-летним Тедом Хоффом для японского настольного калькулятора фирмы Busicom. Intel выкупила права на процессор за $60,000 и выпустила его на открытый рынок.
В 1974 году появился Intel 8080 — 8-битный процессор, ставший настоящей легендой. Он содержал 6000 транзисторов по техпроцессу 6 мкм и работал на частоте 2 МГц. Именно 8080 стал основой первого персонального компьютера Altair 8800, запустившего эру домашних компьютеров. Билл Гейтс и Пол Аллен написали для Altair интерпретатор Бейсика — так начиналась история Microsoft.
КР580ВМ80А (СССР, 1991) из нашей коллекции — это советский аналог Intel 8080, входивший в микропроцессорный комплект серии КР580. На базе этого процессора создавались такие легендарные советские компьютеры, как Радио-86РК, Микроша, Специалист, Корвет и Орион-128. Подробнее об архитектуре этих процессоров можно прочитать в нашей статье «От 4004 до 486DX«.
Эра x86: Intel 8086 и 8088
В 1978 году Intel выпускает первый 16-битный процессор — Intel 8086, содержащий рекордные 29 тысяч транзисторов (техпроцесс 3 мкм). Именно от него ведёт начало знаменитая архитектура x86, доминирующая в компьютерах до сих пор. 8086 имел 16-битные регистры и 20-битную адресную шину, что позволяло адресовать до 1 Мбайт памяти.
Однако настоящую известность получил его модифицированный вариант — Intel 8088, выпущенный в 1979 году. Главное отличие: внешняя шина данных была уменьшена до 8 бит, что позволяло использовать дешёвые 8-битные микросхемы памяти, уже имевшиеся на рынке.
Именно Intel 8088 выбрала компания IBM для своего первого персонального компьютера — IBM PC, выпущенного в августе 1981 года. Конструктор IBM Дэвид Брэдли объяснял выбор так: процессор должен был преодолеть ограничение адресации в 64 Кбайт, быть доступным сразу в нужных количествах, иметь богатый набор микросхем поддержки, а для него уже должны были существовать операционная система и прикладное ПО.
Успех IBM PC и открытая архитектура привели к появлению множества совместимых компьютеров по всему миру. В нашей коллекции представлен КР1810ВМ86 (СССР, 1989) — советский аналог Intel 8086. Этот процессор работал на частоте до 5 МГц и выполнял около 2 миллионов операций в секунду. Он устанавливался в компьютеры ЕС-1840 — первые массовые советские IBM PC-совместимые машины. Подробнее об этом можно прочитать в статье «ЕС-1840 (i8086-совместимый)«.
Эволюция архитектуры x86
Развитие процессоров Intel продолжилось стремительными темпами. В 1982 году появился Intel 80286 — 16-битный процессор, впервые аппаратно поддерживающий многозадачность через защищённый режим. Он содержал уже 134 тысячи транзисторов по техпроцессу 1.5 мкм и адресовал до 16 Мбайт физической памяти. Компьютеры на его основе — IBM PC/AT — стали новым стандартом. Подробнее — в статье «IBM PC/AT (i80286)«.
Конец 1980-х и начало 1990-х ознаменовались появлением 32-битных процессоров. В нашей коллекции представлены несколько ярких образцов той эпохи:
- Texas Instruments 486DX4 (США, 1995) — один из самых быстрых процессоров на сокете 486, работавший на частоте 100 МГц. У него был уникальный трёхкратный множитель частоты (поэтому «4» в названии).
- AMD 486DX2-66 (1995) и AMD 486DX4-100 (1995) — процессоры главного конкурента Intel. AMD предлагала отличную производительность по более низкой цене, что сделало её популярной среди сборщиков компьютеров.
- Intel 486DX2 (1992) — процессор с удвоением частоты: при внешней частоте 33 МГц он работал на 66 МГц внутри. Это был настоящий хит начала 90-х.
Эволюция 486-х процессоров подробно описана в статье «Компьютер на процессоре i80486«.
Эпоха Pentium и альтернативные архитектуры
Середина 1990-х стала временем ожесточённой конкуренции. Intel представила новое семейство Pentium, но и другие производители не сдавались:
- IBM 6x86MX PR200 (США) — процессор от компании IBM, произведённый по заказу Cyrix. Маркировка PR200 означала «Performance Rating» — по производительности он сравнивался с Pentium на 200 МГц, хотя реальная частота была ниже.
- Cyrix MII-333GP (США) — дальнейшее развитие архитектуры Cyrix. Эти процессоры были популярны в бюджетных компьютерах благодаря хорошему соотношению цены и производительности.
- AMD K5 PR100 (1996) — первый процессор, полностью разработанный AMD самостоятельно (до этого они выпускали клоны Intel). Архитектура K5 была очень интересной: внешне он исполнял команды x86, но внутри преобразовывал их в собственные RISC-микрооперации см. статью о компьютере на AMD K5 с SCO Unix. К сожалению, он вышел с задержкой и уступал Pentium в производительности FPU, но стал важным этапом на пути к легендарному K6 и Athlon.
Подробнее об этом периоде читайте в статье «Компьютер на процессоре Pentium«.
Советский путь копирования: цена отставания
Отечественная промышленность по многим причинам не была готова к «гонке микропроцессоров». Выбранный путь копирования западных образцов давал значительное отставание:
- Отставание при создании аналога Intel 8080 (КР580ВМ80А) составило около 3 лет.
- Для Intel 8086 (КР1810ВМ86) задержка достигла уже 9 лет.
Кроме того, в зарубежной промышленности 80-х годов наметилась тенденция перехода на более точные технологические нормы, что позволяло уместить ещё больше элементов и поднять производительность. Политические и экономические изменения в нашей стране необратимо и негативно повлияли на отечественную радио- и электронную промышленность, и разрыв сократить так и не удалось.