Dom > Izložba > Sadržaj

Istorija mikroprocesora 32-bitni dizajn

Mar 09, 2019

16-bitni dizajni su bili na tržištu samo kratko kada su se 32-bitne implementacije počele pojavljivati.


Najznačajniji od 32-bitnih dizajna je Motorola MC68000, uveden 1979. godine. 68k, kako je bio poznat, imao je 32-bitne registre u svom programskom modelu, ali je koristio 16-bitne interne putanje podataka, tri 16-bitna aritmetička Logičke jedinice i 16-bitna vanjska podatkovna sabirnica (za smanjenje broja pinova), i eksterno podržane samo 24-bitne adrese (interno je radila s punih 32-bitnih adresa). U PC-baziranim IBM-kompatibilnim glavnim računalima MC68000 interni mikrokod je modificiran da emulira 32-bitni System / 370 IBM mainframe. Motorola ga je općenito opisala kao 16-bitni procesor. Kombinacija visokih performansi, velikog (16 megabajta ili 224 bajta) memorijskog prostora i prilično 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 u svijetu 32-bitni mikroprocesor sa 32-bitnim putanjama, 32-bitnim i 32-bitnim adresama bio je AT&T Bell Labs BELLMAC-32A, sa prvim uzorcima 1980. godine, 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 su korišteni u AT&T 3B5 i 3B15 miniračunalima; u 3B2, prvom svetskom desktop mikro računaru; u "Companion", prvom 32-bitnom laptop računaru na svetu; i "Alexander", prvi mikroračunar veličine knjige u svetu, koji sadrži memorijske kertridže ROM-a slične današnjim igraćim konzolama. Svi ovi sistemi su vodili UNIX sistem V operativni sistem.


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 predstavljen 1981, ali nije bio komercijalni uspjeh. Imao je naprednu objektno-orijentisanu arhitekturu zasnovanu na mogućnostima, ali lošu performansu u poređenju sa savremenim arhitekturama kao što je Intelov 80286 (uveden 1982), koji je bio skoro četiri puta brži od tipičnih testova. Međutim, rezultati za iAPX432 dijelom su rezultat brzog i stoga suboptimalnog Ada kompajlera.


Motorola-in uspjeh sa 68000 je doveo do MC68010, koji je dodao podršku virtualne memorije. MC68020, uveden 1984. godine, dodao je pune 32-bitne podatkovne i adresne sabirnice. 68020 je postao izuzetno popularan na tržištu Unix supermikroračunara, a mnoge male kompanije (npr. Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) proizvele su sisteme za desktop veličinu. Sledeći je uveden MC68030, poboljšavajući se na prethodnom dizajnu integracijom MMU u čip. Nastavak uspjeha doveo je do MC68040, koji je uključivao FPU za bolje performanse matematike. 68050 nije uspeo da ostvari svoje ciljeve performansi i nije objavljen, a nastavak MC68060 je pušten na tržište zasićeno mnogo bržim RISC dizajnom. Porodica 68k je izbledela iz upotrebe početkom devedesetih.


Druge velike kompanije dizajnirale su 68020 i nastavke u ugrađenu opremu. U jednom trenutku, bilo je više 68020 u ugrađenoj opremi nego što je bilo Intel Pentiuma u računarima. ColdFire procesorske jezgre su derivati 68020.


Tokom tog vremena (od početka do sredine 1980-ih), National Semiconductor je predstavio vrlo sličan 16-bitni pinout, 32-bitni unutrašnji mikroprocesor nazvan NS 16032 (kasnije preimenovan u 32016), punu 32-bitnu verziju pod imenom NS 32032. Kasnije, National Semiconductor je proizveo NS 32132, koji je omogućio da se dva CPU-a nalaze na istoj memorijskoj sabirnici sa ugrađenom arbitražom. NS32016 / 32 je nadmašio MC68000 / 10, ali NS32332 - koji je stigao otprilike u isto vrijeme kada i MC68020 - nije imao dovoljno performansi. Čip treće generacije, NS32532, bio je drugačiji. On je imao duplo više performansi od modela MC68030, koji je objavljen otprilike u isto vrijeme. Pojava RISC procesora kao što su AM29000 i MC88000 (sada oba mrtva) utjecala je na arhitekturu konačnog jezgra, NS32764. Tehnički napredan — sa superskalarnom RISC jezgrom, 64-bitnom sabirnicom i interno overclockanom — može i dalje izvršavati naredbe Serije 32000 putem prijevoda u realnom vremenu.


Kada je National Semiconductor odlučio da napusti Unix tržište, čip je redizajniran u Swordfish Embedded procesor sa setom perifernih uređaja. Pokazalo se da je čip bio preskup za tržište laserskih štampača i da je ubijen. Dizajnerski tim je otišao u Intel i tamo je dizajnirao Pentium procesor, koji je vrlo sličan internom NS32764 jezgru. Veliki uspeh serije 32000 bio je na tržištu laserskih štampača, gde je NS32CG16 sa mikrokodiranim BitBlt instrukcijama imao veoma dobru cenu / performanse i usvojene su od strane velikih kompanija kao što je Canon. Do sredine osamdesetih, Sequent je predstavio prvi SMP serverski računar koji koristi NS 32032. Ovo je bio jedan od nekoliko dobitaka dizajna, a nestao je krajem 1980-ih. MIPS R2000 (1984) i R3000 (1989) bili su veoma uspješni 32-bitni RISC mikroprocesori. SGI ih je koristio, između ostalog, u high-end radnim stanicama i serverima. Ostali dizajni uključivali su Zilog Z80000, koji je stigao prekasno na tržište da bi imao šansu i nestao brzo.


ARM se prvi put pojavio 1985. godine. Ovo je RISC dizajn procesora, koji je od tada dominirao 32-bitnim procesorskim prostorom za ugrađene sisteme, velikim dijelom zbog njegove energetske efikasnosti, modela licenciranja i širokog izbora alata za razvoj sistema. Proizvođači poluprovodnika obično licenciraju jezgre i integriraju ih u svoj sistem na čip proizvodima; samo nekoliko takvih proizvođača ima licencu za modifikaciju ARM jezgara. Većina mobilnih telefona uključuje ARM procesor, kao i veliki broj drugih proizvoda. Postoje ARM jezgra orijentirana 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 su postajale sve dominantnije u tržištu stolnih, prijenosnih i poslužiteljskih tržišta, a ti su mikroprocesori postajali brži i sposobniji. Intel je licencirao rane verzije arhitekture drugim kompanijama, ali je odbio licencirati Pentium, tako da su AMD i Cyrix izgradili nove verzije arhitekture zasnovane na njihovim vlastitim dizajnu. Tokom ovog perioda, ovi procesori su se povećali u složenosti (broj tranzistora) i mogućnosti (instrukcije / sekundi) za najmanje tri reda veličine. Intelova Pentium linija je verovatno najpoznatiji i prepoznatljiv 32-bitni procesorski model, barem kod široke javnosti.