Witajcie, miłośnicy technologii! Dziś zabierzemy Was w podróż przez historię rozwoju procesorów – od legendarnego 8086, aż po współczesne układy z olbrzymią moc obliczeniową. Zanurzymy się w świat technologicznych innowacji i odkryjemy, jak krok po kroku ewoluowały procesory, które dziś stanowią serce każdego komputera.  

Historia procesorów komputerowych

Procesory komputerowe stanowią niezwykle ważny element każdego urządzenia elektronicznego. Ich historia sięga lat 70. XX wieku, kiedy to firma Intel wprowadziła na rynek legendarny model 8086. Przez kolejne dziesięciolecia obserwowaliśmy dynamiczny rozwój tych układów.

Wraz z rozwojem technologii procesory stawały się coraz bardziej wydajne i energooszczędne. Dzięki zastosowaniu nowych materiałów i technik produkcji.

W tabeli poniżej prezentujemy krótki przegląd ewolucji procesorów komputerowych od modelu 8086 do intel pentium.

Era 8086 – początki rewolucji

Jednym z kluczowych momentów w historii rozwoju procesorów był niewątpliwie rok 1978, kiedy to firma Intel zaprezentowała swój przełomowy układ 8086. Był to początek rewolucji, która miała ogromny wpływ na rozwój technologii komputerowej na przestrzeni lat.

Procesor 8086 był pierwszym z serii x86, która stała się podstawą dla większości systemów komputerowych aż do dzisiaj. Zainicjował on erę 16-bitowych procesorów, które oferowały znacznie większą wydajność i możliwości obliczeniowe niż ich poprzednicy.

Dzięki procesorowi 8086 komputery stały się bardziej uniwersalne i potężne, co przyczyniło się do rozwoju wielu nowych technologii i aplikacji. Wraz z kolejnymi generacjami procesorów x86, takimi jak 80286, 80386 czy 80486, tempo rozwoju komputerów przyspieszało, a ich możliwości rosły w szybkim tempie.

Obecnie, w erze współczesnych układów, patrząc wstecz na początki rewolucji związanej z procesorem 8086, trudno nie docenić wpływu, jaki miała ta technologia na świat informatyki. Rozwój procesorów od 8086 do obecnych układów jest fascynującą podróżą przez historię komputerów.

Podstawowe parametry mikroprocesora 8086 to:

-Architektura CISC

-Przestrzeń adresowa pamięci – 1 MB

-16-bitowa magistrala danych

-20-bitowa magistrala adresowa

-Częstotliwość do 10 MHz

-91 typów rozkazów

-64 kB przestrzeni adresowej dla urządzeń I/O

Zastosowanie technologii RISC

Historia rozwoju procesorów jest barwna i pełna niezwykłych innowacji. Od czasów legendarnego 8086, który zapoczątkował erę mikroprocesorów, do nowoczesnych układów opartych na architekturze RISC – wiele zmian zaszło w świecie technologii.

Początkowo procesory były oparte na architekturze CISC, charakteryzującej się skomplikowanym zestawem instrukcji. Jednak wraz z rozwojem technologii, inżynierowie zaczęli szukać bardziej efektywnych rozwiązań. Właśnie wtedy narodziła się idea architektury RISC, czyli Reduced Instruction Set Computing.

Technologia RISC zrewolucjonizowała świat procesorów poprzez uproszczenie zestawu instrukcji, co wpłynęło pozytywnie na wydajność układów. Procesory oparte na architekturze RISC cechują się szybszymi operacjami oraz lepszą skalowalnością.

Power PC

 Architektura mikroprocesorów typu RISC oraz nazwa handlowa mikroprocesorów zgodnych z tą architekturą.

Architektura mikroprocesora PowerPC została stworzona przez konsorcjum firm Apple-IBM-Motorola znane pod skrótem AIM. Z początku mikroprocesory tej architektury przeznaczone były na rynek komputerów osobistych, z czasem stały się często używanymi w zastosowaniach serwerowych, klastrowych oraz w systemach wbudowanych. Mikroprocesor stał się podstawą opublikowanych przez AIM specyfikacji platform referencyjnych PReP oraz CHRP. Popularność przyniósł mu wybór na CPU komputerów osobistych Macintosh produkowanych przez firmę Apple w latach 1994–2006.

Mikroprocesor stosowany jest także w komputerach Pegasos, AmigaOne (uprzednio w kartach procesorowych dla komputera Amiga), również w kilku projektach komputerów zgodnych Atari Falcon. Na bazie mikroprocesora PowerPC oraz jego sieciowej wersji PowerQUICC zaprojektowano niektóre serie urządzeń sieciowych firmy Cisco. Stosowany jest chętnie w systemach wbudowanych, gdzie używana jest specjalna, nieznacznie różniąca się od oryginalnej w zakresie specyfikacji mikroarchitektury, wersja mikroprocesora.

Historia 

IBM

Historia PowerPC zaczęła się od prototypowego układu IBM 801, który implementował pomysły uważanego przez wielu za ojca mikroarchitektury RISC – Johna Cocke’a. Pochodne układu IBM 801 stosowane były w systemach wbudowanych produkowanych przez IBM. Niewystarczająca wydajność mikroprocesorów wytwarzanych przez IBM skłoniła firmę do uruchomienia projektu budowy najszybszego procesora na rynku. W rezultacie prac otrzymano architekturę POWER wprowadzoną po raz pierwszy do użytku na początku lat 90. XX wieku w systemach RISC System/6000.

Oryginalny mikroprocesor POWER, jedna z pierwszych implementacji superskalarnego procesora RISC, był konstrukcją wieloukładową. Inżynierowie firmy IBM szybko doszli do wniosku, że warto skupić się na budowie jednostki jednoukładowej przy jednoczesnej rezygnacji z kilku nadmiarowych instrukcji procesora.

AIM Alliance

Niedługo potem firma Apple została włączona do projektu rozwoju rodziny jednoukładowego mikroprocesora opartego na mikroarchitekturze POWER. Apple, jako jeden z największych klientów firmy Motorola zaprosił ją do wspólnych rozmów nad rozwojem mikroarchitektury POWER, co było podyktowane uprzednią, długą współpracą obydwu firm. Powstałe konsorcjum nazwano AIM od początkowych liter nazw Apple-IBM-Motorola.

W tym czasie Motorola posiadała własną architekturę RISC w postaci serii 88000, która jednak nie zdobyła uznania na rynku. Z drugiej strony mikroprocesory serii 88000 były już w produkcji; Data General dostarczał komputery z 88k a Apple posiadał prototypowe wersje maszyn pracujących na bazie tego mikroprocesora.

W rezultacie prac nad architekturą nowego procesora stworzono specyfikację PowerPC (Performance Computing), dzięki której:

• IBM uzyskał wiarygodnego i doświadczonego producenta układów,

• Apple zdobyło dla swoich komputerów jeden z najszybszych procesorów RISC na rynku i wsparcie marketingowe ze względu na światową znajomość marki IBM,

• Motorola uzyskała nowoczesną architekturę procesora RISC i pomoc technologiczną ze strony IBM

Pierwsze urządzenia oparte na PowerPC zostały przyjęte przez rynek z entuzjazmem. Oprócz komputerów Apple Macintosh, zarówno Motorola, jak i IBM dostarczały systemy zbudowane na jego podstawie. Microsoft stworzył wersję Windows NT przeznaczoną dla architektury PowerPC, który był sprzedawany w zestawie z serwerami produkowanymi przez Motorolę, zaś Sun Microsystems wprowadził do sprzedaży przeznaczoną pod ten procesor wersję swojego sztandarowego systemu Solaris OS. IBM przeportował swój system AIX i planował wydać działającą na komputerach z zainstalowanym procesorem PowerPC wersję OS/2. W połowie lat 90. wyniki benchmarków odnoszących się do procesorów architektury PowerPC dawały lepsze rezultaty niż te przeprowadzane dla najszybszych procesorów architektury IA-32.

Zapotrzebowanie na mikroprocesory nowej architektury na maszynach desktopowych nigdy nie osiągnęło spodziewanego poziomu. Po krótkiej obecności na rynku zniknęły napisane pod PowerPC wersje systemów: Windows NT, Solaris OS, OS/2. Fakt ten był spowodowany brakiem dostępności aplikacji możliwych do uruchomienia przy użyciu nowej architektury procesora. Jedynie komputery Macintosh produkowane przez Apple pozostawały wierne mikroprocesorom PowerPC.

W 2004 roku Motorola zaprzestała produkcji układów mikroprocesorowych, przenosząc dział rozwoju i produkcji do wydzielonej spółki pod nazwą Freescale Semiconductor. W tym samym czasie IBM zaprzestał całkowicie produkcji komputerów osobistych (opartych na procesorach architektury IA-32) na rzecz chińskiego producenta Lenovo. IBM skupił się na przeprojektowaniu układu PowerPC zgodnie z oczekiwaniami producentów konsoli do gier, takich jak: Sony PlayStation 3, Nintendo Wii oraz Xbox 360 produkcji Microsoftu.

Na konferencji WWDC 6 czerwca 2005 roku Apple zapowiedziało, że w następnych wersjach komputerów Macintosh będą stosowane jedynie procesory marki Intel w architekturze IA-32. Przejście rozpoczęło się 12 stycznia roku 2006 wraz z ukazaniem się pierwszych iMaców i MacBooków Pro z procesorami Intel Core Duo, a zakończyło się wydaniem systemu 10.6 Snow Leopard w sierpniu 2009, który jako ostatni obsługuje programy dla procesorów PowerPC przy użyciu narzędzia Rosetta.

Charakterystyka

PowerPC został zaprojektowany zgodnie z filozofią RISC. Mikroarchitektura procesora pozwoliła na zastosowanie superskalarności. Obecnie w użyciu znajdują się zarówno wersje 64-bitowe, jak i 32-bitowe procesora. W stosunku do architektury POWER w PowerPC wprowadzono:

• Obsługa trybów Big Endian oraz Little Endian, które mogą być przełączane w trakcie pracy procesora. Obsługa ta została zarzucona w PowerPC G5,

• Uzupełnienie operacji na danych zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji o operacje na danych zmiennoprzecinkowych pojedynczej precyzji,

• Kompletna specyfikacja 64-bitowej architektury,

• Usunięcie niektórych, rzadko używanych, instrukcji procesora POWER.

Big endian/Little endian

Niektóre z układów PowerPC produkcji IBM przeznaczonych na rynek systemów wbudowanych posiadają bit kolejności bajtowej dla każdej obsługiwanej strony pamięci. Poniższy opis nie odnosi się do tych układów.

Większość z dostępnych układów PowerPC może przełączać tryb kolejności bajtów pamięci (ang. endianess) za pomocą bitu w rejestrze MSR. Osobny bit w tym rejestrze odpowiada za kolejność bajtów w przypadku pracy procesora w trybie nadzorcy. Procesor po inicjalizacji startuje w trybie big endian, a tablica stron pamięci dla TLB zawsze przechowuje dane w trybie big endian.

Systemy komputerowe firm Matrox oraz Mercury Computer Systems wykorzystują PowerPC działający w trybie little endian. Wynika to z faktu, że układ PowerPC pracuje w tych systemach jako koprocesor na szynie PCI i współdzieli dane z głównym procesorem zgodnym z mikroarchitekturą IA-32. Zarówno systemy Sun Solaris, jak i Windows NT w wersji dla układów PowerPC używały tego procesora w trybie little endian.