Dom > Izložba > Sadržaj

Povijest mikroprocesora 32-bitni dizajn

Mar 09, 2019

16-bitni dizajni na tržištu su se pojavili tek kada su se 32-bitne implementacije počele pojavljivati.


Najznačajniji od 32-bitnih dizajna je Motorola MC68000, uveden 1979. godine. 68k, kako je bio nadaleko poznat, imao je 32-bitne registre u svom programskom modelu, ali je koristio 16-bitne unutarnje putanje podataka, tri 16-bitna aritmetička Logičke jedinice, te 16-bitna vanjska podatkovna sabirnica (za smanjenje broja pinova), i izvana podržavaju samo 24-bitne adrese (interno je radila s punim 32-bitnim adresama). U PC-baziranim IBM-kompatibilnim glavnim računalima MC68000 interni mikrokod je modificiran tako da emulira 32-bitni IBM-ov mainframe sustav. Motorola ga je općenito opisala kao 16-bitni procesor. Kombinacija visokih performansi, velikog (16 megabajta ili 224 bajta) memorijskog prostora i relativno niske cijene učinila ga je najpopularnijim CPU dizajnom u svojoj klasi. Apple Lisa i Macintosh dizajni su koristili 68000, kao i niz drugih dizajna sredinom 1980-ih, uključujući Atari ST i Commodore Amiga.


Prvi 32-bitni mikroprocesor s 32-bitnim podatkovnim putovima, 32-bitnim i 32-bitnim adresama na svijetu bio je AT&T Bell Labs BELLMAC-32A s prvim uzorcima 1980. i općom proizvodnjom 1982. . [42] [43] Nakon odvajanja AT&T 1984. godine, preimenovana je u WE 32000 (WE za Western Electric) i imala je dvije generacije, WE 32100 i WE 32200. Ovi mikroprocesori korišteni su u AT&T 3B5 i 3B15 miniračunalima; u 3B2, prvom svjetskom desktop super mikroračunalu; u "Companion", prvom 32-bitnom prijenosnom računalu na svijetu; u "Alexander", prvom superkompjuteru veličine knjige na svijetu, s memorijskim spremnicima s ROM-om, sličnim današnjim igraćim konzolama. Svi ovi sustavi vodili su UNIX System V operativni sustav.


Prvi komercijalni, jedan čip, potpuno 32-bitni mikroprocesor dostupan na tržištu bio je HP FOCUS.


Intelov prvi 32-bitni mikroprocesor bio je iAPX 432, koji je uveden 1981., ali nije bio komercijalni uspjeh. Imao je naprednu objektno-orijentiranu arhitekturu temeljenu na mogućnostima, ali lošu izvedbu u usporedbi sa suvremenim arhitekturama kao što je Intelov vlastiti 80286 (uveden 1982.), koji je bio gotovo četiri puta brži od tipičnih testova. Međutim, rezultati za iAPX432 dijelom su posljedica ubrzanog i stoga suboptimalnog Ada kompilatora.


Motorola-in uspjeh sa 68000 doveo je do MC68010, koji je dodao podršku virtualne memorije. MC68020, uveden 1984. godine, dodao je pune 32-bitne podatkovne i adresne sabirnice. 68020 je postao iznimno popularan na tržištu supermikroračunala Unixa, a mnoga mala poduzeća (npr. Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) proizvela su sustave veličine desktopa. Sljedeći je uveden MC68030, poboljšavajući prethodni dizajn integrirajući MMU u čip. Daljnji uspjeh doveo je do MC68040, koji je uključivao FPU za bolje matematičke performanse. 68050 nije uspio ostvariti svoje ciljeve izvedbe i nije objavljen, a MC68060 je objavljen na tržištu zasićenom mnogo bržim RISC dizajnom. Obitelj 68k izblijedila je iz upotrebe početkom 1990-ih.


Druge velike tvrtke osmislile su 68020 i nastavak u ugrađenu opremu. U jednom trenutku bilo je više 68020 u ugrađenoj opremi nego što je bilo u Pentiumima na osobnim računalima. ColdFire procesorske jezgre su derivati 68020.


Tijekom tog vremena (od početka do sredine 1980-ih), National Semiconductor je uveo vrlo sličan 16-bitni pinout, 32-bitni unutarnji mikroprocesor nazvan NS 16032 (kasnije preimenovan 32016), punu 32-bitnu verziju pod nazivom NS 32032. Kasnije, National Semiconductor je proizveo NS 32132, koji je omogućio da se dva CPU-a nalaze na istoj memorijskoj sabirnici s ugrađenom arbitražom. NS32016 / 32 je nadmašio MC68000 / 10, ali NS32332 - koji je stigao otprilike u isto vrijeme kao i MC68020 - nije imao dovoljno performansi. Čip treće generacije, NS32532, bio je drugačiji. On je imao dvostruko više performansi od MC68030, koji je izašao otprilike u isto vrijeme. Pojava RISC procesora kao što su AM29000 i MC88000 (sada oba mrtva) utjecala je na arhitekturu konačne jezgre, NS32764. Tehnički napredan - sa superskalarnom RISC jezgrom, 64-bitnom sabirnicom i interno overclockanom — može i dalje izvršavati upute iz serije 32000 u stvarnom vremenu.


Kada je National Semiconductor odlučio napustiti Unix tržište, čip je redizajniran u Swordfish Embedded procesor s nizom perifernih uređaja. Čip se pokazao preskupim za tržište laserskih pisača i bio je ubijen. Dizajnerski tim je otišao u Intel i tamo je dizajnirao Pentium procesor, koji je vrlo sličan internoj jezgri NS32764. Veliki uspjeh serije 32000 bio je na tržištu laserskih pisača, gdje je NS32CG16 s mikrokodiranim BitBlt uputama imao vrlo dobru cijenu / performanse te su ga prihvatile velike tvrtke kao što je Canon. Do sredine 1980-ih Sequent je predstavio prvo računalo SMP poslužiteljske klase koristeći NS 32032. To je bio jedan od nekoliko dobitaka dizajna, a nestao je krajem 1980-ih. MIPS R2000 (1984) i R3000 (1989) bili su vrlo uspješni 32-bitni RISC mikroprocesori. SGI ih je koristio, između ostalog, u high-end radnim stanicama i poslužiteljima. Ostali dizajni uključivali su Zilog Z80000, koji je stigao prekasno na tržište da bi imao šansu i brzo nestao.


ARM se prvi put pojavio 1985. To je RISC procesorski dizajn, koji je od tada dominirao 32-bitnim ugrađenim procesorskim sustavima zbog velikog dijela njegove energetske učinkovitosti, modela licenciranja i širokog izbora alata za razvoj sustava. Proizvođači poluvodiča obično licenciraju jezgre i integriraju ih u svoj sustav čip proizvoda; samo je nekoliko takvih proizvođača licencirano za modificiranje ARM jezgri. Većina mobitela uključuje ARM procesor, kao i širok raspon drugih proizvoda. Postoje ARM jezgre orijentirane na mikrokontroler bez podrške za virtualnu memoriju, kao i simetrični višeprocesorski (SMP) procesori aplikacija s virtualnom memorijom.


Od 1993. do 2003. godine 32-bitne x86 arhitekture postale su sve dominantnije u tržištima stolnih, prijenosnih i poslužiteljskih računala, a ti su mikroprocesori postajali brži i sposobniji. Intel je licencirao rane verzije arhitekture drugim tvrtkama, ali je odbio licencirati Pentium, tako da su AMD i Cyrix izgradili kasnije verzije arhitekture na temelju vlastitih dizajna. Tijekom ovog raspona, ovi procesori su se povećali u složenosti (broj tranzistora) i sposobnosti (upute / sekundi) za najmanje tri reda veličine. Intelova linija Pentium vjerojatno je najpoznatiji i prepoznatljiv 32-bitni procesorski model, barem kod široke javnosti.