تحقیق مقاله نگاهی به تاریخچه ریز پردازنده

اشاره :

مقاله ای که در پیش رو دارید قسمت اول از یک مقاله بسیار جذاب و خواندنی 3 قسمتی در خصوص پردازنده های Intel و AMD از ابتدا تا به امروز است . این مقاله بر گرفته از سایت بسیارمعروف TomsHardware می باشد. در بخش اول و دوم این مقاله به پردازنده های اینتل و در بخش سوم آن به پردازنده های AMD خواهیم پرداخت.

نگاهی به تاریخچه 111 نوع ریز پردازنده (قسمت اول)

(با سرعت 100 تا 3800 مگا هرتز در بین سال های 1995 تا 2005 )

مقدمه:

خانم ها و آقایان کمربندهای خود را ببندید، چون عازم رفتن به سفری جذاب و منحصر بفرد هستیم.

پس از 12 هفته آزمایش دقیق و بسیار خسته کننده در لابراتوار THG مونیخ، آزمایش ریز پردازنده های مربوط به تمامی دوره ها به پایان رسید. این پروژه بیش از یک آزمایش معمولی به حساب می آید.

تغییر و تحولات CPU در 11 سال اخیر ، مسئولین لابراتوار THG را بر آن داشت تا این پدیده شگرف را مورد آزمایش قرار دهند و با هم مقایسه کند، در قسمت اول این سری از مقالات نگاهی داریم به نقطه آغازین ریزپردازنده های Intel و حرکت رو به رشد آنها تا به امروز و در بخش دوم مقاله تمرکز خود را بر تاریخچه توسعه ریزپردازنده های AMD معطوف می سازیم.

اکثر خوانندگان این مقاله کامپیوترهای Pentium 100 و حافظه های 16 مگابایتی را به خاطر دارند که برای دانش آموزان با ذوق آن زمان به عنوان یک وسیله مهم به حساب می آمد. در سال 1994 این کامپیوترها با قیمتی برابر 3000 دلار ( چیزی بیش از 1 میلیون تومان در سال 73 ) به فروش می رسید اما امروزه تقریبا دیگر نامی از آنها شنیده نمی شود . صنعت کامپیوتر با چه سرعت سرسام آوری در حال پیشروی است !!

در مجموع دو قسمت مقاله تعداد 111 عدد از ریزپردازنده های متعدد از تاریخ 1995 تا ابتدای  2005مورد آزمایش قرار می گیرند. این آزمایشات کامل می توانند به منزله سفری از میان زمان باشند که به روشنی، نحوه کار تراشه ها را انعکاسی می دهند و در ضمن تغییرات عمده در سیستم های PC که در این فاصله زمانی  کوتاه اتفاق افتاده اند را نشان می دهند.

نحوه کارکرد بهینه سیستم یا همان Performance  تنها پارامتری است که بیشتر مشتریان در هنگام خرید به آن توجه می کنند ولی تغییرات و تحولات فنی و استانداردها از جمله مسائلی هستند که اکثریت کاربران از آنها بی اطلاع می باشند. مقاله مذکور می توانند اطلاعات جامعی را در این زمینه ارائه دهند.

ابتدا به ساکن، به موضوع ریزپردازنده ها می پردازیم که در مورد ( ریز پردازنده های Intel از سال 1995 تا به کنون ، از سوکت شماره 5 تا سوکت شماره 775 ) شاهد بیش از 7 مرحله تکاملی می باشیم که در همین فاصله زمانی، شرکت AMD ریزپردازنده های خود را در 5 مرحله ( از سوکت شماره 7 تا سوکت شماره 939 ) طراحی نموده است.

به جرات می توان گفت که این مقاله جامع ترین و کامل ترین آمار در زمینه مقایسه ریزپردازنده ها بصورت کلی می باشد. خواننده این مقاله می تواند مستقیماً نحوه کار این 111 عدد ریز پردانده را  مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند اما بالاتر از همه اینها، کاربرانی که در صدند تا سیستم های قدیمی خود را با یک سیستم جدید جایگزین نمایند، می توانند از این مقاله برای انتخاب پردازنده  راهنمایی بگیرند.

در طی سالیان متوالی، طراحی و ساخت ریزپردانده ها با در نظر گرفتن مقدار حافظه، نوع تراشه ها و پلتفورم ها، تغییر یافته است به عنوان مثال، در حالیکه سرعت ساعت سیستم (  Clock Speed )  تقریباً 40 برابر از قبل افزایش داشته است ( سرعت ریزپردازنده های اینتل از میزان 100MHz در سال 1995 به میزان 3800MHz در سال اخیر می رسد) ، حافظه نهان نیز " Cache " به سرعت رشد یافته و  همچنین میزان پهنای باند ریزپردازنده های AMD K6-III/450 از مقدار 110MB/S ( در سال 1997 ) به مقدار 6000MB/S در نوع Athlon64 افزایش یافته است.

با نظر به آزمایشات متفاوت اینچنین بر می آید که در بازی های سه بعدی ( 3D ) سرعت تکرار فریم ها از میزان 17/1FPS در ریز پردازنده AMD Duron 650 به میزان 171/7 FPS در ریزپردازنده AMD Athlon64 افزایش یافته است. اگر از ارقام و جزئیات دیگر چشم پوشی کنیم، شاهد 100% رشد خواهیم بود. این افزایش وقتی بسیار برجسته تر می شود که تفاوت سرعت رمزگذاری MPEG 2 فایل یک گیگابایتی DV را ملاحظه گردد  در یک سیستم های پنتیوم 4 با سرعت 3.8GHz برای انجام این کار زمانی در حدود دو دقیقه و نیم به طول می انجامد حال آنکه درسیستم قدیمی Pentium 233 MMX ( در سال 1997 )  برای انجام این کار تقریباً به یک ساعت زمان احتیاج داشت.

نکته  دیگری که مورد مشاهده قرار گرفت تفاوت دو سیستم مذکور در رمز گذاری MPEG4 Divx می باشد . در سیستم Pentium 233 MMX، یک کدگذاری معمولی تقریباً دو ساعت به طول می انجامد حال آنکه سیستم P4 با سرعت 3.8GHz آن را در کمتر از دو دقیقه به انجام می رساند. کلام آخر آنکه سیستم P4 با سرعت 3.8GHz ، در حدود 64 برابر از ریزپردازنده های سال 1997 افزایش سرعت داشته است.

موضوع کدگذاری MP3 در سال 1995 مساله ای بود که به قدرت پردازش کامپیوتر مربوط می شد: یک سیستم Pentium 100 برای کد گذاری یک فایل  صوتی 17 دقیقه ای به 77 دقیقه زمان احتیاج داشت حال آنکه در ریزپردازنده

 AMD Athlon 64 FX -55 همین کار را در یک دقیقه و سی ثانیه انجام می گیرد.

تعداد ترانزیستورها در هر ریز پردازنده نیز بسیار جالب توجه می باشد. سیستم Pentium 100 در سال 1994 رقمی معادل 3 / 3 میلیون ترانزیستور را شامل می شد حال آنکه این رقم در Pentium 4 Extheme Edition به تعداد 178 میلیون ترانزیستور رسیده است. امروزه 54 ترانزیستور در خانه ای قرار می گیرند که در ریز پردازنده های 11 سال قبل تنها یک ترانزیستور در آنجا قرار می گرفت.

ریزپردازنده Pentium 570 ( با سرعت 3.8GHz ) پردازنده هایی هستند که  گرمای  زیادی تولید و توان الکتریکی بیشتری مصرف می کنند و مقدار مصرفی در این پردازنده ها  معادل 9 عدد ریزپردازنده Intel Pentium 100 می باشد. این نکته بسیار قابل توجه و شگرف می باشد به خاطر اینکه در همین مدت ، اندازه ( سایز)  ترانزیستورها  6 برابر کاهش یافته است به همین دلیل برای تامین پایداری سیستم به خنک کننده های بزرگتر و همچنین به منظور تامین انرژی به منبع تغذیه بزرگ با توان بالاتر از 400 وات احتیاج است.

مقاله ما در خصوص پردازنده های AMD با پردازنده های مدل AMD K6-III/450 که در سال 1996 با سوکت شماره 7 ساخته شدند شروع می شود و تا  مدل AMD Athlon 64 FX-55 ( که با سرعت 2600MHz  کار می کند که به عنوان آخرین و توانمندترین نوع ریزپردازنده ارائه شده توسط شرکت AMD می باشد ادامه پیدا می کند .

1978 : آغاز عصر تاریخی  X86

در سال 1978 شرکت اینتل ریزپردازنده مدل 8086 را وارد بازار می کند که امروزه نیز به عنوان جزء اساسی در ریزپردازنده های X86 Compatible به حساب می آید. این پردازنده در سیستم کامپیوتری مدل XT با سرعت 77 / 4 که بعدها به 8MHz رسید و به بیشترین میزان حافظه یعنی 1MB دست می یابد.

شکل 1،مادر تمام پردازنده های x86 . شکل فوق پردازنده 8086 اینتل با سرعت 4.77 MHz را نشان می دهد .

در این دوران مقدار RAM هنوز در حدود کیلو بایت بود. بهترین و مجهزترین نوع سیستم ها تنها دارای 256 کیلو بایت RAM ( که تنها شامل یک تراشه بود )  می شد. اگر مقدار RAM به میزان 320 کیو بایت  افزایش می یافت، کامپیوتر قادر بود که سیستم عامل Windows 1.0 را بارگذاری می کند از سوی دیگر در آن زمان  هارد دیسک بسیار نادر و گران قیمت بود. اما آندسته از کسانی که استطاعت مالی داشتند، می توانستند سیستم شخصی خود را مجهز به دو Disk Drive نمایند. برخی از کاربران ممکن است فلاپی دیسک های 8 اینچی را بخاطر داشته باشند که بعد ها جای خود را به فلاپی دیسک های

 25/ 5  اینچی دادند.

در سال 1982 اینتل، ریزپردازنده مدل 286 خود را وارد بازار کرد که طراحی مادربرد آن از اسلات های 16 بیتی ISA استفاده کرده بود. بیشترین مقدار حافظه موقت SIMM به مقدار 1 مگابایت می رسید. سه سال بعد یعنی درسال 1985 ریزپردازنده مدل 386 وارد بازار شد که می توانست با بیشترین مقدار حافظه موقت یعنی 4GB کار کند اما مادربردی که بتواند با این تکنولوژی کار کند، وجود نداشت.

شکل 2 : اولین پردازنده 32 بیتی که بر اساس تکنولوژی x86 بنا شده بود و بدون فن کار می کرد.

ضمناً برای اولین بار سیستم عامل Windows توانست از حافظه مجازی (  Virtuel memory ) در مدل 386 بهره گیرد. اولین نوع ریز پردازنده مدل 386 با سرعت 16 MHz در همین سال ها وارد بازار گشت که چهار سال بعد مدل دیگری از این ریزپردازنده با سرعت 32 MHz ارائه شد.

(تصاویر در فایل اصلی موجود است )