Historia i rodzaje procesorów firmy Intel

1. Historia i rodzaje procesorów firmy Intel Bibliografia: pl.wikipedia.org www.intel.com

2. Ciekawostka: Na początku lat siedemdziesiątych wiele firm rozwijającego się przemysłu półprzewodnikowego często nie było w stanie dostarczyć na czas zamówionych u nich elementów. Intel postanowił przeciwstawić się temu zjawisku i nie ogłaszał wprowadzenia nowych produktów, dopóki nie były one dostępne w wystarczającej ilości. Intel wykreował wówczas hasło reklamowe "Intel Delivers", zmienione później na "Intel Inside".

3. Pojęcia: • układy o małej skali integracji (SSI - small-scale integration), • technologia średniej skali integracji (MSI - medium-scale integration) • układy o dużej skali integracji (LSI - large-scale integration) umożliwiające umieszczenie kilku tysięcy elementów na jednym chip'ie.

4. Historia powstania procesora Ted Hoff - zmienił koncepcję konstrukcji układu, zrezygnował z modelu operującego na liczbach dziesiętnych (dostosowanego do urządzeń typu kalkulator) na rzecz arytmetyki binarnej. Wg nowej koncepcji programowalna, uniwersalna jednostka przetwarzająca (CPU) powinna pracować posługując się zestawem kilkudziesięciu 4-bitowych instrukcji i być wspomagana przez co najwyżej 3 inne układy. Koncepcja ta wywodziła się z komputerów klasy mainframe i minikomputerów i musiała zostać okrojona tak, aby zmieścić się w szesnastonóżkowym chipie. Był to największy wówczas możliwy do wykonania typ układu. Szyna adresowa i szyna danych miały posiadać szerokość 4-bitów.

5. Specyfikacja

7. Procesory 4-bitowe

8. Intel 4004 Bibliografia: pl.wikipedia.org www.intel.com http://www.pldos.pl/bogus/hardware/procesory/intel/i4004/i4004.htm

9. Intel 4004 Intel 4004 - to 4-bitowy mikroprocesor zaprojektowany i produkowany przez firmę Intel od 1971, pierwszy na świecie komercyjny jednoukładowy procesor komputerowy.

10. Intel 4004 Intel 4004 pracował z sygnałem zegara o cyklu od 1.35 do 2.00 mikrosekundy, czyli częstotliwości od 500.00 kHz do 740.74 kHz. Pierwotnym zamierzeniem było osiągnięcie wydajności w obliczeniach BCD (w przeliczeniu na liczbę) na poziomie typowego komputera z lat sześćdziesiątych - IBM 1620, co byłoby możliwe przy częstotliwości ok. 1 MHz. Intel 4004 potrzebował trzy (3) pełne cykle zegara by załadować adres instrukcji (adres jest 12-bitowy, stąd w każdym cyklu ładowany jest jeden 4-bitowy bajt adresu), dwa (2) kolejne by wczytać instrukcję i kolejne trzy (3) cykle, by ją wykonać.

11. Intel 4004 Łącznie wykonanie jednej 4-bitowej instrukcji zajmowało osiem (8) cykli zegara. Zestaw instrukcji procesora zawiera także instrukcje 8-bitowe, których wykonanie zawiera dwa razy tyle czasu, czyli szesnaście (16) cykli. Pracując z maksymalną częstotliwością zagara równą wg specyfikacji 740 kHz, i4004 wykonuje instrukcję 4-bitową w 10.8 mikrosekundy (92 500 instrukcji na sekundę), a instrukcję 8-bitową w 21.6 mikrosekundy (46 250 instrukcji na sekundę). Stąd średnia wydajność około 60 000 instrukcji na sekundę, która w zależności od budowy programu i relacji ilościowej instrukcji 4- i 8-bitowych, mogła się wahać pomiędzy ww. wartościami.

12. Architektura procesora Intel 4004

13. Obudowa procesora Intel 4004

14. Charakterystyka

15. Intel 4040

16. Intel 4040 Intel 4040 to 4-bitowy procesor firmy Intel, następca 4004, którego produkcję rozpoczęto w 1974. 4040 był głównie używany do gier, testów, implementacji i urządzeń sterujących. Obudowa 4040 jest ponad dwa razy szersza niż 4004 i posiada 24 piny w porównaniu z 16 pinami układu 4004. W 4040 dodano 14 instrukcji, powiększono rozmiar stosu (7 poziomów), udostępniono 8K pamięci programu, dodano 8 rejestrów i możliwość używania przerwań (wliczając zachowywanie pierwszych 8 rejestrów).

17. Intel 4040 Najważniejszą różnicą w porównaniu z 4004 było dodanie obsługi przerwań. Rozszerzono liczbę instrukcji do 60, powiększono pamięć programową do 8KiB, zwiększono głębokość stosu do 7 poziomów i liczbę rejestrów do 24. Razem z 4040 powstało także 10 innych chipów służących do jego obsługi i komunikacji z innymi układami.

18. Intel 4040 • Nowe procesory rozszerzające • 4201 - Generator sygnału zegarowego, 500 do 740 kHz używający kryształów kwarcowych 4 do 5.185 MHz • 4308 - 1KB ROM • 4207 - Port wyjścia ogólnego zastosowania • 4209 - Port wejścia ogólnego zastosowania • 4211 - Port we/wy ogólnego zastosowania • 4289 - Standardowy interfejs pamięci (zamiast 4008/4009) • 4702 - 256B UVEPROM • 4316 - 2KB ROM • 4101 - RAM wielkości 256 4-bitowych słów

19. Procesory 8-bitowe

20. Intel 8008

21. Intel 8008 Intel 8008 to 8-bitowy CPU wykonany w technologii 10 µm P-MOS, zasilany napięciami +5V i -9V (różnica potencjałów 14V). Posiada zestaw 48 instrukcji, siedem 8-bitowych rejestrów i może zaadresować 16 384 bajty (16 kB) pamięci. Jest w stanie wykonać ok. 80 000 operacji dodawania liczb 8-bitowych w ciągu sekundy (czas wykonania instrukcji pomiędzy 20 a 12,5 mikrosekundy (czyli 0,05..0,08 MIPS)). Nie jest kompatybilny z i4004.

22. Intel 8008 Oryginalnie został zaprojektowany na specjalne zamówienie firmy Computer Terminal Corporation do użycia w terminalu Datapoint 2200, ale ponieważ Intel spóźnił się z dostawą i procesor nie osiągał minimalnych wymagań CTC, 8008 ostatecznie nie został użyty w Datapoint 2200. Instrukcje dostępne na 8008 i innych późniejszych procesorach typu CISC produkowanych przez Intel były w znacznym stopniu wzorowane na specyfikacjach CTC.

23. Charakterystyka

24. Intel 8080

25. Intel 8080 8080 - mikroprocesor wyprodukowany przez firmę Intel w 1974 roku jako pierwszy procesor w architekturze 8 bitowej z szyną adresową 16 bitową, umożliwiał adresowanie 256 portów wejścia/wyjścia (I/O). Pracował z zegarem 2 MHz, do wykonania rozkazu potrzebował kilku taktów zegara. Posiadał siedem ośmiobitowych rejestrów oznaczanych przez A, B, C, D, E, H, L, z których pary B i C, D i E oraz H i L można było w kilku prostych instrukcjach traktować jako 16 bitowe w celu adresowania pamięci. Posiadał dwa rejestry 16-bitowe specjalnego przeznaczenia: SP - wskaźnik stosu i IP - wskaźnik programu. Posiadał system przerwań sprzętowych pozwalający na zmianę wykonanie określonego kodu na podstawie zewnętrznego sygnału.

26. Intel 8080 8080 był rozszerzeniem konstrukcji 8 bitowego mikroprocesora i8008, z którym był zgodny w asemblerowych programach źródłowych.Wymagał dwóch pomocniczych układów scalonych, do skonstruowania pracującego układu.Niedługo po wkroczeniu na rynek procesora 8080, Motorola wprowadziła na rynek procesor o nazwie Motorola 6800.Firma Zilog wyprodukowała mikroprocesor Z80 - zgodny z procesorem 8080 oraz będący jego udoskonaleniem. W Polsce pod koniec lat 70. zakłady półprzewodnikowe CEMI produkowały mikroprocesor o nazwie MCY7880 w pełni zgodny z 8080 oraz dodatkowe układy wspomagające zgodne z układami Intela.

27. Charakterystyka

28. MCY7880N/6880N W Polsce pod koniec lat 70. zakłady półprzewodnikowe CEMI produkowały mikroprocesor o nazwie MCY7880N i MCY6880N w pełni zgodny z 8080 oraz dodatkowe układy wspomagające zgodne z układami Intela.

29. MCY7880N/6880N • Dane podstawowe: • 8-bitowe słowo danych, • stała lista 78 instrukcji, • odrębne szyny danych i adresów, • 8-bitowa jednostka arytmetyczno-logiczna z możliwością pracy w systemie BCD, w systemie binarnym na słowach podwójnej długości, bezpośrednie sterowanie pamięci do pojemności 64 kB, • 6 8-bitowych rejestrów ogólnego przeznaczenia dostępnych dla programisty, • 8-bitowy akumulator,

30. MCY7880N/6880N • 8-bitowy rejestr instrukcji, • 16-bitowy licznik rozkazów, • 16-bitowy wskaźnik stosu, • kanał bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA), • 4 sposoby adresowania pamięci, • wielopoziomowy, wektorowy system przerwań, • programowe rozwiązanie stosu w pamięci RAM, • dwufazowy zegar o maksymalnej częstotliwości 3MHz, • napięcia zasilania: +12V, +5V, -5V, • współpraca z układami TTL (poza wejściami zegarowymi).

31. Architektura procesora MCY 7880N

32. ObudowaMCY7880N/6880N

33. Opis wyprowadzeń A15 – A0 – szyna adresowa dostarczająca adresy do pamięci D7 – D0 – dwukierunkowa szyna danych SYNCH – wyjście sygnału synchronizacji DBIN – wyjście sygnału wskazującego zewnętrzny stan oczekiwania READY – wejście sygnału wskazującego jednostce centralnej dostępność danych na szynie WAIT – wejście sygnału potwierdzającego stan oczekiwania jednostki centralnej WR – wyjście sygnału zapisu HOLD – wejście sygnału żądającego od jednostki centralnej przejęcia kontroli nad zewnętrzną szyną adresową i szyną danych przez urządzenia zewnętrzne

34. Opis wyprowadzeń INT – wejście sygnału przerwania INTE – wyjście sygnału określającego stan przerzutnika przerwania RESET – wejście sygnału zerowania Ø1 – Ø2 – wejścia sygnałów zegarowych USS, UDD, UBB, UCC – wejścia zasilające

35. Charakterystyka MCY7880N/6880N

36. Intel 8085

37. Intel 8085 Intel 8085 był 8-bitowym mikroprocesorem produkowanym przez firmę Intel w latach siedemdziesiątych. Był całkowicie zgodny w asemblerowych programach źródłowych z 8080, wymagał jednak mniej zewnętrznych układów scalonych, pozwalając w ten sposób na zmniejszenie kosztów budowy komputerów. Cyfra "5" w nazwie modelu oznaczała, że 8085 potrzebował tylko +5 V napięcia zasilania, w odróżnieniu od +5V, -5V i +12V wymaganych przez 8080.

38. Intel 8085 Oba te procesory były używane w komputerach bazujących na systemie operacyjnym CP/M, a 8085 był później także powszechnie używany jako kontroler w wielu urządzeniach (właśnie z powodu zmniejszenia wymaganej ilości chipów pomocniczych). Oba te procesory zostały w późniejszym czasie zdystansowane przez mikroprocesor Z80 firmy Zilog który stał się najpopularniejszym procesorem używanym w komputerach domowych we wczesnym okresie lat osiemdziesiątych.