تاريخچه پردازنده هاي اينتل (قسمت اول)

امروزه ريزپردازنده‌ها به قدري زندگي ما را تحت تأثير خود قرار داده‌اند كه حتي تصور اينكه جهان قبل از اختراع آن‌ها چگونه بوده، دشوار است. در سال ۱۹۶۰، كامپيوترها فضايي به اندازه‌ي يك اتاق را اشغال مي‌كردند و به قدري گران‌ارزش بودند كه تنها در اختيار تعداد كمي از آزمايشگاه‌هاي دولتي، دانشگاه‌ها و شركت‌هاي بزرگ قرار داشتند. توسعه‌ي مدارهاي مجتمع در اواسط دهه‌ي ۶۰ ميلادي توسط رابرت نويس (از بنيان‌گذاران اينتل) باعث شد مدارهاي الكترونيكي بتوانند در ابعادي كوچك روي يك چيپ سيليكوني قرار بگيرند، هرچند ادغام ترانزيستورها در سيليكون در مقياس بالا هنوز تجاري نشده بود.

اينتل از زمان تأسيس در سال ۱۹۶۸ همواره در تلاش بود تا استفاده از حافظه‌هاي نيمه رسانا را مقرون‌به‌صرفه و عملي كند. اين هدف براي اينتل بسيار جاه طلبانه بود، چرا كه در آن زمان حافظه‌هاي نيمه رسانا نسبت به حافظه‌هاي متداول، كه از تكنولوژي هسته‌ي مغناطيسي استفاده مي‌كردند، ۱۰۰ برابر گران‌تر بودند. اما بنيان‌گذاران اينتل فكر مي‌كردند كه مزاياي حافظه‌ي سيليكوني از جمله اندازه‌ي كوچكتر، عملكرد بهتر و مصرف انرژي كمتر، بالاخره توليدكنندگان را به استفاده از تكنولوژي جديد مجاب خواهد كرد.

يكي از مهم‌ترين نقاط عطف در تاريخ اينتل زماني به وجود آمد كه شركتي ژاپني با نام بيزيكام (Busicom) از اينتل خواست تا مجوعه‌اي از چيپ‌ها را براي خانواده‌اي از ماشين حساب‌هاي سطح بالاي اين شركت طراحي كند. در آن زمان، تمام چيپ‌هاي منطقي (كه وظيفه اجراي محاسبات و اجراي برنامه‌ها را بر عهده دارند، برخلاف چيپ‌هاي مموري كه تنها اطلاعات و دستورها را در خود ذخيره مي‌كنند) به‌صورت سفارشي براي هر محصول طراحي مي‌شدند. بنابراين، چيپ‌هاي منطقي قديمي تك منظوره بودند و نمي‌شد از آن‌ها براي مصارف گوناگون استفاده كرد.

طراحي ماشين حساب‌هاي بيزيكام شامل ۱۲ چيپ سفارشي مي‌شد. يكي از مهندسان اينتل با نام تد هاف، با رد كردن طرح پيشنهادي بيزيكام، تنها يك چيپ چندمنظوره طراحي كرد كه دستورها خود را از يك حافظه‌ي نيمه رسانا دريافت مي‌كرد. اين چيپ چندمنظوره نه‌تنها نياز بيزيكام براي ساخت ماشين حسابش را برطرف مي‌كرد، بلكه مي‌شد بدون طراحي مجدد از آن براي طيف وسيعي از مصارف ديگر نيز استفاده كرد.

چيپ جديد تنها يك اشكال داشت: بيزيكام صاحب امتياز آن بود. هاف و ديگران مي‌دانستند كه با كارايي بي حد و مرزي كه محصول جديد دارد، مي‌توان از آن در هر دستگاهي استفاده كرد. آن‌ها اينتل را تشويق كردند تا امتياز اين محصول را از بيزيكام بخرد. در حالي كه گوردون مور و رابرت نويس از سرمايه‌گذاري روي چيپ جديد همراهي مي‌كردند، ساير مقامات شركت نگران اين بودند كه محصول جديد ممكن است تمركز اينتل را از كار روي هدف اصلي خود يعني طراحي و ساخت حافظه منحرف كند. در نهايت با توجه به اين نكته كه هر ميكروكامپيوترِ چهار چيپه، به دو واحد حافظه نياز دارد، اكثريت مقامات متقاعد شدند تا اينتل امتياز محصول جديدش را از بيزيكام بخرد و روي ساخت اين نوع چيپ‌هاي چندمنظوره سرمايه‌گذاري كند.

مدير بازاريابي اينتل در آن زمان مي‌گويد:

ما در آن زمان به چيپ‌هاي چند منظوره به‌عنوان راهي براي فروش بيشتر حافظه‌هايمان نگاه مي‌كرديم و اساس سرمايه‌گذاريمان روي اين محصولات نيز براي همين منظور بود.

اينتل براي بازخريد امتياز محصولش مبلغ ۶۰ هزار دلار به بيزيكام پيشنهاد كرد و از آنجايي كه شركت ژاپني با اشكالات مالي دست‌وپنجه نرم مي‌كرد، پيشنهاد اينتل را پذيرفت. توافق با بيزيكام بلافاصله موجب انقلاب در اينتل يا صنعت ساخت چيپ نشد، بلكه راه اينتل براي توسعه‌ي رايانش مبتني بر ريزپردازنده‌ها را هموار كرد.

ريزپردازنده‌ي 4004 در اواخر سال ۱۹۷۱ معرفي شد. جالب است بدانيد اصطلاح ريزپردازنده در زمان معرفي 4004 هنوز به وجود نيامده بود و اندكي بعد از معرفي اين محصول به بازار براي اولين‌بار مورد استفاده قرار گرفت. 4004 از سال ۱۹۷۱ تا سال ۱۹۸۱ توليد مي‌شد و علاوه بر اينكه اولين پردازنده‌اي محسوب مي‌شود كه به‌صورت تجاري در دسترس قرار گرفت، اولين CPU كامل كه روي يك چيپ قرار داشت نيز به شمار مي‌رود. اين چيپ در پوششي سراميكي و ۱۶ پين قرار داشت و سرعت كلاك اوليه‌ي آن ۱۰۸ كيلوهرتز بود كه در مدل‌هاي بعدي تا ۷۴۰ كيلوهرتز افزايش يافت. 4004 كه با تكنولوژي ساخت ۱۰ ميكرومتري (۱۰,۰۰۰ نانومتر) توليد مي‌شد، از ۲۳۰۰ ترانزيستور استفاده مي‌كرد و توان پردازشي آن هفت صدم MIPS (ميليون دستور در ثانيه) بود.

4004 حدود ۲۰۰ دلار ارزش داشت و قدرت پردازشي آن برابر با اولين كامپيوتر الكترونيكي، ENIAC، بود. براي مقايسه، ENIAC كه در سال ۱۹۴۶ ساخته شده بود، با استفاده از ۱۸ هزار لامپ خلاء، فضايي به اندازه‌ي ۸۵ متر مكعب را اشغال مي‌كرد. 4004 قادر بود در هر ثانيه ۶۰ هزار عمليات انجام دهد كه در آن زمان پيشرفت بزرگي در صنعت كامپيوتر به شمار مي‌رفت.

پردازنده‌ي ۸ بيتي 8008 در سال ۱۹۷۲ با سرعت كلاك ۰.۵ تا ۰.۸ مگاهرتز و بهره‌مندي از ۳۵۰۰ ترانزيستور به‌عنوان جايگزيني براي 4004 معرفي شد.

8008 و 4004 هر دو نقش مهمي در پيدا كردن بازار جديد براي محصولات اينتل داشتند. براي اولين‌بار در تاريخ، قدرت پردازشي كامپيوترها با ارزشي مقرون‌به‌صرفه براي استفاده توسط طيف وسيعي از افراد در دسترس بود. اولين ترازوهاي ديجيتال در فروشگاه‌هاي مواد غذايي پديدار شدند و چراغ‌هاي راهنماييِ مجهز به پردازنده، ترافيك را به شكل بهينه‌تري كنترل مي‌كردند. ميكروكامپيوترهاي جديد همه چيز از صنعت پزشكي گرفته تا فست فودها، سيستم رزرو ايرلاين‌ها و حتي پمپ‌ بنزين‌ها را دستخوش تغيير اساسي كرده بودند.

پس از آن پردازنده‌ي 8080 از همين خانواده در سال ۱۹۷۴ با ۴۵۰۰ ترانزيستور، فناوري ساخت ۶ هزار نانومتري و سرعت كلاك ۲ مگاهرتز عرضه شد. اين پردازنده به‌علت استفاده در كامپيوتر Altair 8800 و موشك‌هاي كروز AGM-86 ساخت بويينگ به شهرت رسيد؛ هرچند هيچكدام از اين پردازنده‌ها در مقياس قابل‌توجه به فروش نرسيدند.

باوجود متخصصد پردازنده‌ها و ميكروكامپيوترهاي جديد در طيف وسيعي از مشاغل، هنوز هم نه اينتل و نه مشتريان فكر نمي‌كردند كه كامپيوترها روزي به وسيله‌اي همه‌گير و مورد نياز هر خانه تبديل شود. يكي از مديران سابق اينتل خاطره‌ي جالبي در اين زمينه دارد. او مي‌گويد:

در اواسط دهه‌ي ۷۰ ميلادي شخصي نزد من آمد و ايده‌اي ارائه داد كه اساساً يك كامپيوتر شخصي محسوب مي‌شد. ايده‌ي او اين بود كه يك پردازنده‌ي 8080 را به همراه كيبورد و يك مانيتور در يك بسته‌بندي، براي مصرف خانگي به فروش برسانيم. من بلافاصله از او پرسيدم: «اين دستگاه به چه دردي ميخورد؟» و تنها جوابي كه به ذهن آن شخص رسيد اين بود كه زنان خانه‌دار مي‌توانند از آن براي نگه‌داري دستور پخت غذا استفاده كنند. خود من هيچ متخصصد مفيدي در كامپيوترهاي شخصي نمي‌ديدم و براي همين هيچگاه چنين طرح‌هايي را جدي نگرفتيم و دوباره به آن فكر نكرديم.

پردازنده‌ي 8086 اينتل كه با نام iAPX 86 نيز شناخته مي‌شد، اولين پردازنده‌ي ۱۶ بيتي تجاري اينتل بود. اين چيپ همچنين آغازي بود بر عصر پردازنده‌هاي x86. با داشتن ۲۹ هزار ترانزيستور و ساخته شده با فناوري ۳ هزار نانومتري، 8086 از سرعت كلاك ۵ تا ۱۰ مگاهرتز بهره مي‌برد و قدرت پردازشي آن ۰.۷۵ MIPS بود. اين پردازنده در كامپيوتر PS/2 ساخت IBM استفاده مي‌شد.

IBM 5150 كه به‌عنوان اولين كامپيوتر شخصي (PC) تاريخ در انديشه متخصصين گرفته مي‌شود، از پردازنده‌هاي ۵ تا ۸ مگاهرتزي 8088 اينتل استفاده مي‌كرد. اين پردازنده‌ها بسيار شبيه به 8086 بودند، تنها با اين تفاوت كه باس داخلي آن‌ها ۸ بيت بود. همكاري اينتل و IBM براي ساخت اين كامپيوتر هم داستان جالبي دارد. مهندسان اينتل مجبور بودند تا بدون اينكه اطلاعات متخصص خاصي از كامپيوتر IBM به دست بياورند، اين شركت را مجاب به استفاده از پردازنده‌هاي اينتل كنند. يكي از مهندسان اينتل آن دوران را اينگونه به ياد دارد:

همه چيز بسيار مرموز بود. وقتي ما براي ارائه‌ي همراهي متخصص نزد IBM مي‌رفتيم، آن‌ها متخصصان ما را در يك سمت، و متخصصان خودشان را با محصول اوليه در سمت ديگر يك پرده‌ي سياه قرار مي‌دادند. ما از آن‌ها سؤال مي‌پرسيديم كه چه اتفاقي افتاده است و آن‌ها از آن سمت پرده برايمان تعريف مي‌كردند. سپس ما مجبور بوديم بدون اينكه محصول را ببينيم راه حلي براي اشكال پيدا كنيم. اگر خيلي خوش شانس مي‌بوديم، به ما اجازه مي‌دادند تا با عبور دادن دست‌هايمان از پرده و لمس آن «محصول»، متوجه شويم كه اشكال از كجا است.

در نهايت، قرارداد بين IBM و اينتل براي استفاده از پردازنده‌هاي 8088 منعقد شد. اين قرارداد باعث مي‌شد تا سود سرشاري به سمت اينتل سرازير شود، اما همچنان هيچكس احتمال اين را نمي‌داد كه تجارت كامپيوترهاي شخصي روزي تا اين حد گسترش پيدا كند. يكي از مهندسان فروش اينتل در آن زمان مي‌گويد:

در آن زمان، خوشبينانه‌ترين پيش‌بيني‌ها روي فروش ۱۰ هزار واحد پردازنده در سال حساب مي‌كردند. هيچكس فكرش را نمي‌كرد كه حجم فروش كامپيوترهاي شخصي به رقم ده‌ها ميليون واحد در سال برسد.

در سال ۱۹۸۲، اينتل پردازنده‌ي 80186 را عرضه كرد كه آن هم بر مبناي 8086 بود، اما با استفاده از فناوري ساخت ۲ هزار نانومتري ساخته شده بود و با داشتن سرعت كلاك ۶ مگاهرتزي، توان پردازشي آن به ۱ MIPS رسيده بود. كامپيوتر Tandy 2000 اولين كامپيوتري بود كه از 80186 استفاده مي‌كرد.

پردازنده‌ي iAPX 432 يكي از معدود پردازنده‌هاي اينتل به شمار مي‌رود كه با شكست مواجه شد و اينتل با صحبت نكردن درباره‌ي آن سعي دارد خاطره‌ي بد آن را به فراموشي بسپارد. به جز iAPX 432، پردازنده‌هايي مانند i860/i960 در اوايل دهه‌ي نود ميلادي و پردازنده‌هاي Timna در سال ۲۰۰۰ نيز با طراحي بد خود به سرنوشت i860/i960 دچار شدند.

 iAPX 432 در سال ۱۹۸۱، اولين پردازنده‌ي ۳۲ بيتي اينتل محسوب مي‌شد. طراحي iAPX 432 در زمان خودش بسيار پيچيده به شمار مي‌رفت، چرا كه براي اولين‌بار قابليت‌هايي چون مالتي تسكينگ سخت‌افزاري و مديريت حافظه را ارائه مي‌كرد. iAPX 432 كه سرعت كلاك ۴ تا ۸ مگاهرتزي داشت، براي سيستم‌هاي بالارده طراحي شده بود و علت شكست آن ارزش بالاتر، و زمان بيشتر توليد آن نسبت به پردازنده‌هاي 80286 بود.

در حالي كه iAPX 432 در اصل به‌عنوان جايگزيني براي سري 8086 طراحي شده بود، پروژه‌ي توليد آن در سال ۱۹۸۲ كاملاً متوقف شد.

پردازنده‌ي 80286 اينتل با قابليت مديريت حافظه و سرعت كلاك ۲۵ مگاهرتزي و توان محاسباتي ۴ MIPS در سال ۱۹۹۱ به بازار آمد. اين پردازنده در كامپيوترهاي IBM AT و مشابه‌هاي آن استفاده مي‌شد. تراشه‌ي آن با فناوري ساخت ۱۵۰۰ نانومتري ساخته شده بود و ۱۳۴ هزار ترانزيستور در خود جاي مي‌داد.

تا به امروز، پردازنده‌ي 80286 اينتل به‌عنوان پردازنده‌اي كه بيشترين پيشرفت را نسبت به نسل قبلي خود داشته است، در انديشه متخصصين گرفته مي‌شود. اين پردازنده همچنين يكي از مقرون‌به‌صرفه ترين پردازنده‌هايي است كه اينتل تاكنون ساخته است. در سال ۲۰۰۷ اينتل اعلام كرد كه تنها پردازنده‌هاي اتم جديد مي‌توانند به اندازه‌ي پردازنده‌ي 80286 كه ۲۵ سال پيش معرفي شده بود، مقرون‌به‌صرفه باشند.

مشخصات متخصص كامل، ارزش پردازنده در فروشگاه‌هاي اينترنتي و مقايسه‌ي كامل انواع CPU را در بخش محصولات مشاهده كنيد؛انواع CPU اينتل از  جمله سري‌ Core i3، Core i5 و Core i7 و انواع پردازنده‌ مركزي AMD رايزن (Ryzen) براي مقايسه و خريد در دسترس متخصصان است. 

اين مطلب ادامه دارد ...