Сегодня у самого популярного и крупного производителя процессоров в мире — компании Intel , создавшей легендарную архитектуру x86 , — наконец-то появился достойный конкурент. Компания в течение долгих лет уверенно шла впереди, снисходительно посматривая на AMD. Однако времена меняются, и конкуренция между компаниями разразилась нешуточная. AMD активно отвоевывает кусок от мирового процессорного пирога… но вернемся в историю.

Каждый из первых процессоров имел свою уникальную историю и отметился в сердцах многих. Все начиналось давным-давно, во второй половине ХХ века.

Гибрид телевизора и печатной машинки

1968 год ознаменовался основанием компании Intel. В то время к электронике и сложным системам на их основе относились несерьезно, особым спросом пользовались разве что калькуляторы и… схемы для торговых автоматов, предназначенные для распознавания монеток.

Вначале компания производила отнюдь не процессоры — с конвейеров сходили чипы оперативной памяти. Для этого специалистам Intel пришлось освоить два процесса производства: поликристаллического кремниевого логического элемента ( PMOS ) и биполярного барьерного диода Шоттки. Первые микросхемы памяти компании были 64-разрядные и 256-разрядные чипы.

Название первых полупроводниковых устройств было придумано тогдашней верхушкой компании: председателем совета директоров Эндрю Гроувом и руководителем отдела технических разработок Лесом Вадашем. В итоге 256-разрядные чипы получили маркировку 1101 , где вторая цифра означала память RAM , а две последних — порядковый номер. 64-биполярная память обозначалась так же незамысловато — 3101.

Следующим шагом для компании стало создание первого микропроцессора — 4004, который был официально представлен в ноябре 1971 года. Архитектура чипа была 4-битная, на кристалле находилось всего 2300 транзисторов, и работал он на частоте 108 кГц. Японская компания Busicom заключила соглашение с Intel, по которому эксклюзивно использовала чипы в своих калькуляторах, однако позднее первая разорилась и отказалась от этих процессоров. Возможно, не поступи бы Intel заказ на 4004, развитие пошло бы по другому пути и не узнал бы мир о x86.

Спустя год Intel накопила достаточно денег и приобрела Microma Universal — производителя наручных электронных часов. В часах использовались интегральные схемы с низким энергопотреблением, производимые по техническому процессу CMOS. Удерживаться в те непростые времена на плаву компании помогали регулярно поступавшие заказы на чипы оперативной памяти RAM, ROM и EPROM.

Новый микропроцессор компании Intel поступил в продажу в 1972 году. Он обозначался как 8008 , использовал 8-битную архитектуру и выполнял операции со скоростью всего 0,06 млн/с. Новый чип повторил судьбу 4004 и производился на заказ. Как и прежде, процессор использовали в калькуляторах и терминалах, однако позднее был налажен массовый выпуск.

Один из известных деятелей компьютерной индустрии того времени , Дон Ланкастер , обрисовал прототип персонального компьютера с процессором 8008, назвав новое устройство гибридом печатной машинки и телевизора, хотя, конечно, ни о каких фильмах на экранах мониторов в то время и речи не шло.

После 8008 увидела свет более совершенная модель — 8080. Она работала значительно быстрее, чем предшественники, хоть и была построена на той же архитектуре. Процессор поддерживал 8-битную шину данных, 16-разрядную адресную шину и позволял устанавливать до 64 кбайт памяти. Рабочая частота 8080 составляла 2 МГц, а количество транзисторов на кристалле возросло почти втрое. Популярность 8080 принес первый персональный компьютер “ Альтаир ” от компании MITS. Наименование ПК получил по имени звезды, к которой был запущен межпланетный корабль “ Энтерпрайз ” в телесериале “ Космическая одиссея ”. Его стоимость без монитора и клавиатуры составляла $439. На нем было установлено всего лишь 256 байт оперативной памяти, но была возможность ее увеличения до 4 кбайт. Для “Альтаира” была написана операционная система CP/M ( Control Program for Microcomputers ), ставшая предшественницей MS-DOS.

После 8080, в марте 1976 года, был представлен чип 8085. Процессор получил две инструкции для контроля за прерываниями и поставлялся в более совершенном корпусе. Стоит также отметить, что 8085 требовал лишь один источник питания — +5 В, тогда как его предок 8080 нуждался аж в трех — +12 В, +5 В и -5 В. Большим успехом 8085 пользовался не в ПК, а в электронных весах компании Toledo! 8085 работал на частотах от 3 до 6 МГц.

Зарождение x86

Время шло, и на полупроводниковом рынке становилось тесно. Intel еще не обрела мировую известность, и ей наравне с остальными приходилось бороться за выживание. В 1978 году специалисты Intel завершили разработку легендарного процессора 8086 , который заложил основы сегодняшнего процессорного мира. Архитектура чипа дошла до наших дней в качестве стандарта, а любые программы, написанные для x86-процессоров, запустятся на каждом современном компьютере, построенном даже на Athlon 64 или Pentium 4.

8086 содержал 29 тысяч транзисторов и работал в 10 раз быстрее 8080. Количество базовых команд увеличилось до 92, шина стала 16-разрядной, а объем поддерживаемой памяти возрос до 1 Мбайт — неплохой шаг вперед. Основным конкурентом на рынке тогда был Z80 от Zilog Corporation. Судьба распорядилась таким образом, что родоначальник x86 так и не стал стандартом де-факто и редко использовался в ПК. Интересно отметить, что в то время Intel заключила соглашение с Siemens , которая получила возможность производить 8086.

Год спустя Intel выпустила 8088 , отличающийся от 8086 вдвое меньшей разрядностью шины. На тот момент были широко распространены 8-битные микросхемы памяти, для повышения продаж компании пришлось пойти на этот шаг.

В августе 1981-го компания IBM стала предлагать компьютеры IBM PC на базе 8088. В них было установлено 16 кбайт памяти, а работали они под управлением DOS 1.0. Кстати говоря, с запуском IBM PC начал зарождаться и альянс Intel и Microsoft — Wintel. ПК получили большое распространение, что позволило Intel отвоевать место в ежегодном рейтинге журнала Fortune — 500 лучших американских производителей.

Двушки, трешки и кое-что еще…

Второе поколение процессоров открыл чип 80186 , о существовании которого мало кто знает и помнит. Многие слышали о 80286 и 80386 , на которых играли в такие игрушки, как Civilization , Wolfenstein 3D и Warcraft , а вот 80186 остался в тени. Объяснение феномену есть — этот камень почти не использовался в компьютерах.

Разработан 80186 был в 1981 году, а официально представлен в 1982-м. Сразу же после этого был создан 8-битный аналог 80188. Основой для обоих чипов послужила архитектура 8086, но в отличие от него процессоры обзавелись контроллером прямого доступа к памяти ( DMA ), трехканальным таймером, контроллером прерываний и генератором синхронизации. Стартовая рабочая частота составляла 6 МГц, позже были выпущены модели со скоростью 16 МГц! Главной причиной провала 80186 стала несовместимость с IBM PC. Но некоторые сведения о применении процессора в компьютерах все-таки есть. Так, Toshiba использовала его в Toshiba Laptop , а Nokia продавала соответствующие ПК. Благодаря некоторым особенностям чип использовали и в других устройствах, в числе которых были модемы компании U.S. Robotics.

Завершая рассказ о линейках 8086 и 80186, надо упомянуть, что для них были выпущены внешние математические сопроцессоры 8087 и 80187 , устанавливающиеся в специальные разъемы на материнских платах. Забегая вперед, скажем, что сопроцессоры отдельно продолжали выпускать вплоть до эпохи 486-х.

Следующую веху открыл процессор 286, известный многим, — он был представлен в феврале 1982 года, поддерживал многозадачность, для реализации которой необходимо было создать ограничительную систему для работающих одновременно приложений. Компьютер в то время мог выполнять только одну задачу, а значит, данные другого приложения, работающего параллельно, должны быть надежно защищены для последующего использования. В результате каждая из загруженных программ получала свой участок памяти, с которым могла работать. При попытках приложения использовать чужой сегмент кода система выдавала сообщение об ошибке — реализация многозадачности была несовершенной.

Процессор 286 включал 16-битную шину данных, 24-битную адресную шину (до 16 Мбайт памяти) и имел 68 контактов. Стартовая частота составила 6 МГц, однако позднее стали выпускать модели со скоростью до 12 МГц. Процессор обходил предшественников не только за счет более высоких частот, но и за счет технологического совершенства — благодаря возможности выполнять большее число команд за такт.

Как раньше говорили, роль 80286 в истории трудно переоценить — на нем в 1984 году были созданы компьютеры IBM PC AT , популярность которых превысила все мыслимые и немыслимые ожидания. Судите сами: середина восьмидесятых ознаменовалась появлением крупных журналов, посвященных целиком и полностью только ПК, появилось множество компаний-разработчиков программного обеспечения — так вся индустрия получила серьезный толчок вперед. Однако обольщаться не стоит, в те времена персональный компьютер стоил как два неплохих автомобиля и позволить себе его мог далеко не каждый. Играли тогда не дома, а на работе, проводя туда друзей и знакомых в выходные по специально выписанным пропускам.

Первым 32-разрядным процессором семейства x86 стал 386, созданный в 1985-м, разрядность шины данных и адресной шины составила 32 бита. Время решения задач для 386, по сравнению с 286, уменьшилось в полтора-два раза за счет большего числа команд, выполняемых за такт. В отличие от 286, в 32-разрядном первенце была реализована уже стабильная поддержка многозадачности, являющейся основой операционных систем семейства Windows. Сам чип содержал 275 тысяч транзисторов (для сравнения — 4004 содержал в сто раз меньше), адресовал 4 Гбайт оперативной памяти и работал на частотах от 16 до 33 МГц. Как часто это бывает, для нового поколения процессоров нужна была и новая материнская плата — с разъемом на 132 ножки.

Интересно отметить, что 386 не использовал множитель, как современные процессоры, а работал на частоте материнской платы. Но вернемся к многозадачности: приложения Windows работали не с физическими адресами, то есть ячейками памяти, а с логическими, не подозревая даже о том, что время от времени те же физические сегменты памяти могли использовать другие программы. Если программе не было необходимости занимать память ОЗУ, то ее данные сохранялись на жестком диске в виде виртуальной памяти, освобождая таким образом оперативную память для других. На этом принципе работают все приложения в современных многозадачных ОС.

Intel 386 хоть и поддерживал 32-битные системы, на момент поступления в продажу Windows 95 еще не была создана. Как только она вышла, всплыла сенсация — процессоры содержали критическую ошибку B1, возникающую при работе именно с 32-битными системами! После апреля 1987-го компания начала выпуск исправленных версий 386, а чипы с ошибкой маркировала как процессоры только для 16-битных ОС.

Подобно тому, как в середине 70-х Intel представила облегченный вариант 8086, компания анонсировала 386 SX. Выпуск нового процессора заводы компании начали в июне 1988. Оригинальный 386 стали маркировать как 386 DX. В случае с SX-версией была уменьшена разрядность шин: до 16 бит — шина данных и до 24 бит — адресная шина. В результате этого 386 SX терял в производительности примерно 20% по сравнению с эталоном в 16-битных приложениях, в 32-битной Windows 95 он работал медленнее почти на две трети. Еще одним чипом на основе 386 стал 386 SL , разработанный для ноутбуков. Процессор работал на частоте 25 МГц и потреблял меньше энергии.

В 1989 году 486 открыл новые горизонты в компьютерной индустрии, пользователи получили мощный и доступный инструмент для работы с множеством мультимедийных функций. Одним из главных отличий 486-го стал встроенный сопроцессор, который избавил от необходимости дополнительно устанавливать на плату второй чип. О нем и дальнейшей истории компании читайте в следующем номере.

(продолжение следует)