تاریخچه مختصری از پردازنده ها و کامپیوترها
اولین کامپیوتر دیجیتال که محاسبات را به صورت دیجیتالی و الکترومکانیکی و با استفاده از لامپ های خلا انجام می داد در سال 1937 (1316) در دانشگاه هاروارد و توسط تیمی که سرپرستی آن ها را پروفسور هاوارد آیکن طراحی شد و پس از مشکلات بسیار زیاد و آزمایش های بسیار بالاخره در سال 1944 (1323) در شرکت IBM مراحل ساخت آن پایان یافت و پیاده سازی شد.
این کامپیوتر بزرگ که بیش از 5 تن وزن داشت در سوله ای بزرگ نگهداری می شد که تحت تدابیر شدید امنیتی و شرایط آزمایشگاهی مثل دما و رطوبت ثابت و نیز با استفاده از تعداد زیادی فیلتر های هوا محیط عادی از زره ای گرد و خاک برای این کامپیوتر غول پیکر ایجاد شده بود.
طول این کامپیوتر که در آن زمان ASCC (Automatic Sequence Controlled Calulator)
نامیده می شد 5/15 متر بود و بیش از 240 سانتی متر ارتفاع داشت. در رابطه با سرعت این کامپیوتر فقط این بدانید که یک عملیات ساده ضرب بیش از 6 ثانیه زمان می خواست و خروجی آن نیز به صورت روشن و خاموش شدن مجموعه ای لامپ ها بود که در سیستم اعداد باینری معنی یک و صفر را می رساندند.
همان تیم آقای آیکن در سال 1947 (1326) کامپیوتری به نام مارک 2 ساختند که کمی از ایرادهای کامپیوتر قبلی که حالا مارک 1 نامیده می شد را رفع کرده بودن و یک سال بعد کامپیوتر دیگری به نام SSEC در شرکت IBM ساخته شد که همان عملیات ضرب را در کمتر از 02/0 ثانیه انجام می داد. در سال 1946 (1325) نیز کامپیوتری به نام ENIAC ساخته شد که کاملا الکترونیکی بود و با بیش از 18000 عدد لامپ خلا ساخته شده بود. سرعت این کامپیوتر بسیار بیشتر از کامپیوترهای دیگر بود طوری که می توانست یک عملیات ضرب را در کمتر از 03/0 ثانیه انجام دهد.
با اختراع ترانزیستور توسط سه دانشمند به نام های جان باردین، والتر برتین و ویلیام شاکلی در سال 1947 ساخت کامپیوتر ها وارد دنیایی جدید شد. می توان گفت که تمامی پیشرفت در ساخت کامپیوترهای سریعتر و کوچکتر مدیون این سه دانشمند آزمایشگاه بل می باشد که توانستند جایزه نوبل را نیز در سال 1990 به خاطر کشف ساختار الکترونیکی ترانزیستور دریافت کنند. ایشان توانستند این قطعه کوچک و کارای الکترونیکی را از سیلیسیوم و نیز فلز ژرمانیوم و بر یک پایه ای از جنس پلاستیک بسازند.
با استفاده از ترانزیستورها مسیرهای سیم کشی در کامپیوترها بسیار کوتاه شده و همزمان می شد کامپیترهای کوچکتر و سریعتر ساخت به طوری که اولین کامپیوتری که براساس ترانزیستور ساخته شد می توانست یک عمل ضرب را در 10 میلکروثانیه انجام دهد که دوهزار برابر سریعتر از کامپیوتر مارک 2 بود.
در شکل زیر اولین ترانزیستور ساخته شده در سال 1947 را می بینیم.
تا سال 1971 کامپیوترها به صورت یکپارچه طراحی می شدند و CPU آن ها از چندین تراشه مختلف تشکیل شده بود.
در همین سال اولین CPU که از یک تراشه و به صورت مستقل طراحی و ساخته شده بود توسط شرکت اینتل به بازار عرضه شد ولی این CPU هنوز برای سیستم های صنعتی و تحقیقاتی استفاده می شد. اولین سیستم خانگی در سال 1981 توسط شرکت IBM ارائه شد که از CPU ساخت اینتل در آن استفاده شده بود. این CPU که8088 نام داشت از 29000 عدد ترانزیستور در ساخت آن استفاده شده بود و می توانست با سرعت 77/4 مگاهرتز محاسبات را انجام دهد برای مقایسه بد نیست به این اشاره کنیم که امروزه سرعت یک CPU معمولی در بازار 3000 مگاهرتز می باشد.
8088 CPU اینتل از پهنای باند 8 بیتی در گذرگاه داده خود استفاده می کرد و به همین دلیل نیز کند بود و حداکثر می توانست 320 هزار دستور را در یک ثانیه انجام دهد. یک پردازنده دیگر که قبل از 8088 تولید شده بود و فقط به علت قیمت بالا نتوانست اقبالی در بازار کسب کند پردازنده 8086 اینتل بود که از پهنای باند 16 بیتی استفاده می کرد و می توانست حداکثر تا 1 مگابایت حافظه رم را پشتیبانی کند و همین ضعف باعث شد که توفیقی در بازار پیدا نکند یکی دیگر ازد دلایلی که باعث شد 8086 فراگیر نشود عدم پشتیبانی محاسبات اعشاری توسط آن بود و به همین دلیل یک کمک پردازنده که فقط محاسبات اعشاری را انجام می داد به نام 8087 به همراه آن ارائه می شد که باعث می شد قیمت آن بالاتر نیز برود.
در سال 1984 پردازنده ای به نام 80286 یا به اختصار 286 از اینتل عرضه شد و کامپیوترهایی که از این CPU استفاده می کردند کامپیوترهای AT نامیده می شدند. این CPU می توانست با سرعت 20 مگاهرتز کار کند و نیز حداکثر تا 16 مگابایت حافظه رم را نیز پشتیبانی می کرد و نیز می توانست 2/1 میلیون دستور را در ثانیه محاسبه و اجرا کند. اما مهمترین مشخصه این CPU که از 134000 ترانزیستور ساخته شده بود، این بود که حالت چند وظیفه گی را پشتیبانی می کرد و می شد همزمان برنامه های مختلف را به صورت همزمان و جدای از هم اجرا کرد. اما هنوز هم برای انجام محاسبات اعشاری به کمک پردازنده نیاز داشت که اسم این کمک پردازنده سازگار با آن 80287 بود.
دو سال بعد در سال 1986 (1365) شرکت اینتل یکی از مهمترین پردازنده های خودش را که سرآغاز نسل نوی از CPU ها بود را به نام 80386 ارائه کرد. این CPU از 275000 ترانزیستور ساخته شده بود و می توانست تا 6 میلیون دستور را در ثانیه محاسبه و اجرا کند چون از پهنای باند 32 بیتی استفاده می کرد می توانست تا 4 گیگابایت حافظه رم را پشتیبانی کند. این CPU های قبلی کاملا سازگار بود و این هدف و برنامه شرکت اینتل بود که بتوان برنامه های قبلی را در CPU های جدید نیز اجرا کرد.
در سال 1989 (1368) پردازنده پرقدرت 80486 از سوی شرکت اینتل معرفی شد که می توانست با سرعت 80 مگاهرتز کار کند و مثل 386 از پهنای باند 32 بیتی استفاده میکرد. در 486 از 2/1 میلیون ترانزیستور برای ساخت آن استفاده شده بود که رکوردی تازه در این مورد بود و این پردازنده به راحتی از برنامه های چند وظیفه گی پشتیبانی می کرد در این برنامه ها می شد همزمان چندکار انجام داد.
یکی از مثال هایی که از برنامه های چند وظیفه گی می توان زد بازی های کامپیوتری بود که با معرفی این پردازنده وارد نسلی نو شدند و بازی هایی شبیه بازی های امروزی البته نه از نظر گرافیک بلکه از نظر روند بازی پدید آمدند.
در سال 1993 اینتل یکی از معروفترین پردازنده های خود را راهی بازار کرد.
این پردازنده که می توانست با سرعت 120 مگاهرتز کار کند پنتیوم نام داشت. بعد ها نسل های مختلفی از پنتیوم ارائه شد که نام اینتل را جهانی کردند و هنوز هم خیلی از کاربران کامپیوتر ها را با نام پنتیوم می شناسند.
نسل اول پردازنده های پنتیوم از 1/3 میلیون ترانزیستور ساخته شده بودند و با به بازار آمدن سیستم عامل ویندوز توسط شرکت مایکروسافت که یک سیستم عامل با قابلیت اجرای همزمان چند برنامه را داشت، این پردازنده معروفیت بیشتری پیدا کرد. زیرا پنتیوم های اینتل بیشترین سازگاری را با ویندوز مایکروسافت داشتند.
دو سال بعد اینتل پردازنده پنتیوم پرو را با بیش از 5/5 میلیون ترانزیستور راهی بازار کرد که سرعت آن تا 200 مگاهرتز هم می رسید و نیز در سال 1997 (1376) پنتیوم ام ام ایکس به بازار آمد که بیش از 5/4 میلیون ترانزیستور در ساخت آن استفاده شده بود این CPU می توانست حداکثر با سرعت 300 مگاهرتز کار کند. نسل دوم پنتیوم که به پنتیوم 2 معروف بود در همان سال به بازار آمد که در ساخت آن 5/7 میلیون ترانزیستور به کار رفته بود و می توانست با سرعت حداکثر 450 مگاهرتز کار کند.
در سال 1999 (1378) نسل سوم از پنتیوم ها به بازار آمد که با بیش از 28 میلیون ترانزیستور ساخته شده بودند و بعضی از انواع آنها می توانست با سرعت 1200 مگاهرتز کار کنند که سرعت بسیار بالایی برای زمان خود بود. این پردازنده ها بر اساس سوکت 370 طراحی و ساخته شدند و با به بازار آمدن سیستم های پنتیوم 3 به علت قدرت و سرعت زیادی که در اجرای برنامه های داشتند برنامه های سنگین گرافیکی و نیز میکس های ویدیویی همه گیر تر شدن و تعداد بیشتری از کاربران عادی و شرکت های کوچک می توانستند از این برنامه ها استفاده کنند. همچنین بازی های کامپیوتری نیز پیشرفت زیادی کرده و گرافیک و جزئیات خیلی بیشتری نسبت به قبل پیدا کردند.
در سال 2000 هنوز پردازنده های نسل اول پنتیوم سه در خط تولید بودند. این پردازنده ها از فناوری 250 نانومتری استفاده می کردند. این نسل در اسناد اینتل به نام Katami شناخته شده و از نسل های موفق اینتل در فروش بود. به گفته کارشناسان بهترین پردازنده برای اجرای ویندوز 2000 که به تازگی از سوی مایکروسافت معرفی شده بود همین پردازنده برای اجرای ویندوز 2000 که به تازگی از سوی مایکروسافت معرفی شده بود همین پردازنده های پنتیوم 3 بودند که با فرکانس هسته ی 450 مگاهرتز و حافظه نهان 128 کیلوبایت به راحتی از پس اجرای روان ویندوز 2000 بر می آمدند.
در آگوست همان سال پردازنده هایی با فناوری 180 نانومتری تولید شدن که به نام Coppermine شناخته می شدند.
این فناوری باعث شده بود که پردازنده پنتیوم سه گرمای کمتری تولید کند.
همچنین در این نسل از 512 کیلوبایت حافظه نهان استفاده شد که به مدل های Full Cach معروف شدند.
به علت پایین آمدن دما اینتل موفق شد فرکانس کاری هسته را تا 800 مگاهرتز بالا ببره. این موفقیت بزرگ در آن زمان بود.
پردازنده های موسوم به Tualatin در سال 2001 توسط اینتل معرفی شدند. فناوری ساخت این پردازنده ها 130 نانومتری بود و به علت پایین آمدن دما اینتل باز هم فرکانس هسته را بالاتری برد و فرکانس کاری پنتیوم تری های این نسل تا 1333 مگاهرتز بالا رفته بود و در زمان خود پرقدرت ترین پردازنده های آن زمان بودند.
در سال 2003 بر اساس همان فناوری 130 نانومتری پردازنده های پنتیوم چهار تولید شدند. و به علت مزایایی مثل قیمت منطقی، مصرف انرژی پایین، فرکانس پایه بالا، اجرای روان ویندوز ایکس پی و … به سرعت در سراسر جهان به فروش بالایی دست پیدا کردند.
این پردازنده ها بر اساس سوکت 478 پین طراحی می شدند که به علت خنک کننده های نسبتا قدرتمند که بر این اساس طراحی شده بود به راحتی می توانستند فرکانس هسته را بالا برده و قدرت پردازی بیشتری تولید کنند. این نسل در اسناد اینتل به نام Banias نام برده شده است.
سال بعد اینتل به فناوری 90 نانومتری دست پیدا کرد و پردازنده های پنتیوم چهار را بر اساس این فناوری تازه تولید کرد و نام Dothan را برای این نسل انتخاب کرد. پنتیوم چهارهایی که بر اساس نسل Dothan تولید شده بودند بر اساس سوکت جدید LGA 775 تولید می شدند که برای اولین بار در پردازنده ها از پایه های ریز و شکننده خبری نبود.
همچنین بر اساس این نوع سوکت خنک کننده های بسیار قدرتمندی طراحی شده بود که به اینتل اجازه می داد که فرکانس هسته پردازنده های خود را بسیار بالا برده و حداکثر قدرت پردازشی را از پردازنده های خود استخراج کند. در همین نسل پردازنده هایی با 3300 مگاهرتز نیز تولید شدند که با در اختیار داشتن 2 مگابایت حافظه نهان برای هر کاربردی مناسب بودند.
