Ο επεξεργαστής ή αλλιώς η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (C.P.U. - Central Processing Unit), είναι το βασικό εξάρτημα της λειτουργίας ενός υπολογιστή όπου και εκτελείται το μεγαλύτερο μέρος εντολών και λειτουργιών. Στην πράξη, πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (I.C. - Integrated Circuit), όπως όλα τα άλλα, κατασκευασμένο πάνω σε ένα κομμάτι πυριτίου, που ενσωματώνει τα κυκλώματά του που αποτελούνται κατά κύριο λόγο από τρανζίστορς.

 

       

           MC68060 pinout                                     MC6809

 

Τα βασικά μέρη ενός επεξεργαστή είναι η Αριθμητική και Λογική Μονάδα (A.L.U. - Arithmetic and Logical Unit) όπου εκτελούνται οι αριθμητικές και λογικές πράξεις, οι Καταχωρητές (Registers) που είναι μικρές μονάδες μνήμης που χρησιμοποιούνται για την προσωρινή αποθήκευση των δεδομένων καθώς αυτά υφίστανται επεξεργασία και η Μονάδα Ελέγχου (C.U. - Control Unit) που ελέγχει τη ροή δεδομένων από και προς την Κ.Μ.Ε (στους καταχωρητές, τη μνήμη και τις περιφερειακές μονάδες εισόδου/εξόδου).

 

   

                                       Μπλόκ διάγραμμα Z80

 

                                     Η αρχιτεκτονική του Ζ80

 

Αν και τα βασικά μέρη της αρχιτεκτονικής των επεξεργαστών παρέμειναν τα ίδια, στο πέρασμα του χρόνου οι εταιρείες κατασκευής επεξεργαστών, επινόησαν νέες τεχνικές κατασκευής τους με γνώμονα το κόστος, τη ταχύτητα επεξεργασίας αλλά κυρίως την επεξεργαστική ισχύ.

 

Έτσι έχουμε δει επεξεργαστές RISC, PowerPC, με ενσωματωμένη cache memory, με ενσωματωμένο math-coprocessor, επεξεργαστές με διπλούς ή τετραπλούς πυρήνες, με ενσωματωμένο ΜΜΧ σετ εντολών, "υβριδικούς" Intel OverDrive επεξεργαστές, κλώνους των Intel 8088 όπως τους V20 και V30 (NEC), τους ARM Risc της Acorn, επεξεργαστές με level 2 cache memory και πολλούς άλλους τύπους επεξεργαστών!

Στα αγαπημένα μας ρετρό μηχανήματα, κυριαρχούν οι οκτάμπιτοι Ζ80 της Zilog, 6502 της MOStec, o 6809 της Motorola, η σειρά 16/32bit MC680XX της Motorola και η σειρά των 8086-8, 80Χ86 και Pentium της Intel.

Τα σκήπτρα του πρωτοεμφανιζόμενου επεξεργαστή κρατάει ο 4004 της Intel, από τη χρονιά του 1971!

Παρακάτω παρατίθεται το timeline των επεξεργαστών στη διάρκεια των χρόνων.

 

Δεκαετία 1970

 

1971: Intel 4004-Κατασκευάστηκε για εφαρμογές αριθμομηχανών (calculators). Ήταν 4bit, αποτελούμενος από 2300 transistors και χρονιζόταν στα 740KHz.

 

  

                  Intel 4004                                               Intel 4004

 

1972: Intel 8008 -Είναι ο πρώτος 8bit επεξεργαστής με διευθυνσιοδοτούμενη μνήμη τα 16KB και χρονιζόταν από 500KHz έως 800KHz.

1974: Intel 8080 -O 8080 ήταν ένα σημαντικό βήμα μπροστά, αφού χρονιζόταν στα 2MHz και μπορούσε να διευθυνσιοδοτήσει μέχρι 64ΚΒ μνήμης. Οι πρώτοι desktop υπολογιστές χρησιμοποίησαν αυτό τον επεξεργαστή και το λειτουργικό σύστημα CP/M.

1975: MOS 6502 -H MOS Technology κατασκεύασε τον 6502, σαν ανταγωνιστικό επεξεργαστή για τον Intel 8080. Χρησιμοποιήθηκε σε πολύ γνωστά micros όπως τα, Acorn BBC, Apple II, Commodore PET κτλ.

1976: Zilog Z80 -H Zilog, ιδρύθηκε από πρώην στελέχη της Intel, οι οποίοι και σχεδίασαν ένα συμβατό αλλά ανώτερο από τον 8080 επεξεργαστή. Ο Ζ80 ήταν ο επεξεργαστής πολλών CP/M υπολογιστών, όπως και του θρυλικού ZX Spectrum!

 

 

1978: Intel 8086 -Γνωστός ως ο πρώτος επεξεργαστής της σειράς x86, ο 8086 ήταν ο πρώτος 16bit επεξεργαστής με περίπου 29000 τρανζίστορς και με αρχικό χρονισμό στα 4.77MHz.

1979: Intel 8088 -O 8088 είναι η φθηνή έκδοση του 8086, αφού χρησιμοποιεί data bus των 8bit και ήταν ο επεξεργαστής που χρησιμοποιήθηκε στο IBM PC.

1979: Motorola 68000 -Κάνοντας ένα άλμα στο σχεδιασμό των επεξεργαστών, η Motorola παρουσίασε τον 68000. Σχεδιασμένος με 16/32bit αρχιτεκτονική τον βρίσκουμε στα αρχικά μοντέλα των Apple Macs και στα πρώτα Sun Unix workstations.

 

     

           Motorola MC68000                                             Intel 8086

 

   

                 Zilog Z80                                                   MOStec 6502

 

 

Δεκαετία 1980

 

1982: Intel 80286 -Ο 80286 ήταν μια υψηλής απόδοσης αναβάθμιση του 8086 και χρησιμοποιήθηκε στον IBM PC-AT. Χρονισμένος αρχικά στα 6ΜHz, έφτασε μέχρι και τα 25MHz. O 80286 είχε 16MB address space και ήταν κατασκευασμένος από 134000 τρανζίστορς.

1985: Intel 80386 -Ήταν το πρώτο 32bit chip της Intel κατασκευασμένο από 275000 τρανζίστορς - πάνω από 100 φορές περισσότερα τρανζίστορς από τον 4004. Ο χρονισμός του έφτασε μέχρι τα 40MHz.

1985: Κατασκευή του επεξεργαστή ARM από την Acorn για το BBC Micro. -H Acorn πέφτει στα βαθιά και κατασκευάζει τον δικό της επεξεργαστή ARM(Acorn Risc Machine).

1987: Sun SPARC -Όπως η Acorn, έτσι και η Sun αποφάσισε να κατασκευάσει το δικό της chip. H Sparc αρχιτεκτονική χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα από τη Sun(Oracle τώρα πια) στα συστήματα της και τα supercomputers.

1989: Intel 80486 -Μιας υψηλότερης απόδοσης σχεδιασμός του 80386, ήταν και ο πρώτος 80486 με πάνω από ένα εκατομμύριο(1.2 για την ακρίβεια) τρανζίστορς. Ηταν επίσης, ο πρώτος επεξεργαστής με on-chip cache και floating point unit.

 

    

          Intel 80486DX2                           Sun UltraSPARC                     Intel 80386

 

Δεκαετία 1990

 

1990: Η ΙΒΜ εισάγει τη τεχνολογία PowerPC επεξεργαστών στη σειρά RS/6000 servers, workstations και supercomputers. -Αργότερα, οι PowerPC επεξεργαστές της ΙΒΜ, θα χρησιμοποιηθούν σε υπολογιστές από την ίδια και την Apple.

 

    

      IBM PowerPC 601                         IBM PowerPC 603                    IBM PowerPC 750

 

1993: Intel Pentium -Ο Pentium ήταν μια ριζική αναθεώρηση σχεδιασμού σε σχέση με την x86 σειρά, αφού εισήγαγε την superscalar επεξεργασία. Χρονιζόταν από τα 60MHz μέχρι τα 300MHz και ήταν κατασκευασμένος από 3.1 εκατομμύρια τρανζίστορς.

1995: Intel Pentium Pro -Κατασκευασμένος σαν ένας υψηλής απόδοσης επεξεργαστής, ο Pentium Pro εισήγαγε την out-of-order (OoOE or OOE) εκτέλεση εντολών, καθώς και τη L2 cache. Αυτή η σειρά αργότερα μετατράπηκε στη σειρά Xeon.

 

      

      Intel Pentium Pro                           Pentium Pro Overdrive                     Pentium Pro

 

 

1996: AMD K5 -H AMD, κατασκεύαζε για χρόνια Intel chips μετά από αδειοδότηση. Ο Κ5 ήταν το πρώτο εξ'ολοκλήρου σχεδιασμένο chip απά την AMD και σχεδιάστηκε για να ανταγωνιστεί τον Pentium.

1996: D.E.C. StrongARM -H Digital Equipment Corporation(DEC) κατασκεύασε αυτή τη σειρά ARM-based επεξεργαστών, οι οποίοι χρησιμοποιήθηκαν σε διάφορα PDAs. H StrongARM αργότερα πουλήθηκε στην Intel.

1997: Intel Pentium II -Βασισμένος στη σχεδίαση του Pentium Pro, o Pentium II αποτελούνταν από 7.5 εκατομμύρια τρανζίστορς και ήταν τοποθετημένος μέσα σε cartridge case, όπου περιείχε και L2 cache. Χρονιζόταν από τα 233MHz έως τα 450ΜΗz.

1999: Intel Pentium III -O Pentium III ήταν ένας αναβαθμισμένος Pentium II και ο πρώτος που εισηγαγε τις εντολές SSE της Intel.
Χρονιζόταν απο τα 400MHz μέχρι τα 1.4GHz.

1999: AMD Athlon -O Athlon της AMD, ήταν ο πρώτος επεξεργαστής ο οποίος ξεπέρασε τους Intel επεξεργαστές σε απόδοση. Κατασκευασμένος από 22 εκατομμύρια τρανζίστορς, χρονιζόταν από τα 500MHz μέχρι το 1GHz.

 

    

     D.E.C. StrongARM                 AMD K5                          Slot A – AMD Athlon

 

   

                Slot 1 Pentium II                                           Slot 1 Pentium III

 

Δεκαετία 2000

 

2000: Intel Pentium 4 -Ένας ακόμα σημαντικός σταθμός στη σχεδίαση των επεξεργαστών, ήταν η εισαγωγή της Netburst αρχιτεκτονικής στους Intel Pentium 4. Κατασκευασμένος από 42 εκατομμύρια τρανζίστορς, χρονιζόταν από τα 1.4GHz μέχρι τα 3.8GHz.

2001: Intel Itanium -Η συνεργασία της Intel και της ΗΡ, μας έδωσε τον Itanium ο οποίος ήταν ένας 64bit non-x86 αρχιτεκτονικής επεξεργαστής. Σχεδιασμένος για παράλληλη επεξεργασία, στόχευε στη χρήση του από τους enterprise servers. Η σειρά Itanium δεν καταφερε να εχει μεγάλη επιτυχία.

2002: Intel XScale ARM -Σε συνέχεια της StrongARM σειράς επεξεργαστών, η Intel σχεδίασε τη σειρά XScale ARM, οι οποίοι για πολλά χρόνια χρησιμοποιήθηκαν σε PDAs. Παρ'όλα αυτά η Intel πούλησε αργότερα την XScale στη Marvell το 2006.

2002: TI Omap ARM -H Texas Instruments(TI) έγινε από τις μεγαλύτερες κατασκευάστριες system-on-a-chip επεξεργαστών για χρήση στα smartphones και τα PDAs με τη σειρά Omap. Η σειρά Omap, συνδίαζε ARM επεξεργαστή μαζί με άλλα κυκλώματα όπως GSM επεξεργαστες.

2003: Intel Pentium-m(Centrino) -O Pentium-M σχεδιάστηκε αποκλειστικά για χρήση σε laptop υπολογιστές. Αποτελούνταν από 77 εκατομμύρια τρανζίστορς και χρονιζόταν από τα 900MHz.

 

  

             Pentium 4                                 Pentium Itanium                          TI Omap

 

  

         Pentium D                                     Pentium M                               AMD Opteron 

 

2003: AMD Opteron -H AMD με τον Opteron, παρουσίασε τον πρώτο 64bit x86 αρχιτεκτονικής επεξεργαστή, ο οποίος σημείωσε επιτυχία στους στους servers και workstations. Ήταν κατασκευασμένος από 105 εκατομμύρια τρανζίστορς.

2005: Intel Pentium D -Τη χρονιά αυτή η Intel παρουσίασε τον πρώτο dual-core επεξεργαστή, ξεκινώντας με την Pentium Extreme έκδοση.

2006: Η AMD αγοράζει την ΑΤΙ -Η AMD τη χρονιά αυτή, αγοράζει την ΑΤΙ(σχεδιαστή και κατασκευαστή chipsets και καρτών γραφικών) και ανακοινώνει φιλόδοξα σχέδια για συνδυασμό x86 επεξεργαστών με ATI graphics επεξεργαστές.

2006: Intel Xeon 5300 -Οι πρώτοι τετραπλού πυρήνα επεξεργαστές ήταν της σειράς Xeon 5300 για servers και worksations. Στη πραγματικότητα το chip περιείχε δύο διπύρηνους πυρήνες συνδεμένους μεταξύ τους και αποτελούνταν από 582 εκατομμύρια τρανζίστορς.

2008: Qualcomm SnapDragon ARM -H εταιρεία ασύρματης τεχνολογίας Qualcomm, ξεκίνησε τη παραγωγή υψηλής απόδοσης επεξεργαστών για smartphones, βασισμένους στην αρχιτεκτονική ARM. O SnapDragon επεξεργαστής ειναι χρονισμένος στο 1GHz και είναι κατασκευασμένος από 200 εκατομμύρια τρανζίστορς.

2011: Intel Core i3,i5,i7 -Οι τελευταίοι επεξεργαστές της Intel, είναι σχεδιασμένοι με την αρχιτεκτονική Sandy Bridge. Οι επεξεργαστές της desktop σειράς, έχουν μέχρι 8 πυρήνες σε ένα chip και μέχρι 1.45 δισεκατομμύρια τρανζίστορς!!!

2011: Η ARM ανακοινώνει την ARMv8 64-bit αρχιτεκτονική -Η ARM παρουσίασε τις προδιαγραφές για τα μελλοντικά 64bit chips. Με την αρχιτεκτονικη ARMv8, θα μπορούσαμε να έχουμε επεξεργαστές με έως και 128 πυρήνες!

 

     

             Qualcomm SnapDragon                                                 Intel Xeon 5300

 

          Από αριστερά προς τα δεξιά: LGA1366 Core i7, LGA1156 Core i7, LGA1156 Core i5 and i3

 

 Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να δείτε και εδώ :