Historia del hardware (4ª part), Components d’un ordinador ( Processador )

És el cervell de l’ ordinador, aquí és on en es realitzen els càlculs , el processador està format per un XIP(petit tros de metall semiconductor). Es tracta d’un circuit integrat de petites dimensions en el qual se li posen gran quantitat de transistors gràcies als principis de la integració . (Exemple: el Pentium II tenia 9,5 milions de transistors.)

Història del Xip: Killy va inventar el circuit integrat l’any 1958 , els primers circuits integrats es van fer servir per Xhips de memòria que substituïen les velles memòries de ferrita.

Intel (un dels principals fabricants de Processadors) va ser fundada el 1968 per Noyce i Gordon Moore) , d’aquí va sortir la famosa llei de Moore (1964) el nº d’elements que s’integren en un sol Xip es dobla cada any i mig.

El primer microprocessador va ser desenvolupat per Intel l’any 1971 (Ted Hoff i Federic Faggin) l’empresa Busicom va fer una comanda de calculadores de butxaca i Hoff i Faggin van construir un sistema de propòsit més general, es tractava d’un processador amb un conjunt reduït d’instruccions internes ; però de les que els programadors podien obtenir funcionalitats diverses , hi havia un registre especialitzat que executava subrutines tornant al programa principal.

El paràmetre que es fa servir per mesurar la velocitat d’un processador és el temps de rellotge , quan parlem d’un Pentium 1200 aquesta és la velocitat de rellotge ( 1200 Mhz en un cicle de Rellotge) . Rellotge: és un circuit electrònic capaç d’enviar polsos elèctrics a intervals de temps constants , l’interval entre 2 polsos és un cicle.

La resta de circuits es sincronitzen amb aquesta senyal síncrona , quan s’acaba una operació s’envia una senyal de finalitzar a l’ unitat central.

Evolució del microprocessador: L’ evolució dels microprocessadors ha estat espectacular .

(1965) Gordon Moore (cofundador amb Andy Grove de Intel) va predir que la potència dels processadors es doblaria cada 18 mesos .

(1971) Intel treu el 4004 de 4 bits , era el primer microprocessador que utilitzava un sol xip , fins aleshores era necessari utilitzar varis xips , un per la unitat de control , un altra per la unitat aritmètica etc … , la metodologia del disseny va ser creat per Federic Faggin.

Frederic Faggin: Nascut el 1941 a Vicenza (Itàlia) , enginyer elèctric i físic per la universitat de Pàdua, l’any 1960 va començar a treballar a Olivetti on va dirigir un equip que va crear un ordinador experimental amb 4 K de memòria, després va treballar a SGS-Fairchild , avui STMicroelectrònics , a Agrate Brianza a prop de Milà , on va desenvolupar el primer procés tecnològic MOS ( metall, òxid, semiconductor) , que va permetre la fabricació dels primers microprocessadors , memòries dinàmiques RAM i EPROM… després va treballar a Intel als EEUU on va dirigir la fabricació del processador Intel 4004 de 4 bits , després el 8008 de 8 bits , i el 8080 de 8 bits i alta funcionalitat . Després va treballar a ZILOG on va supervisar la creació del processador Z80 que va formar part dels primers ordinadors personals . Despres va treballar a Cignet , a Synaptics empresa creadora del panell tàctil ( TouchPad), i a Foveon empresa creadora de sensors d’imatge avançats.

(1972) Intel treu el 4004 de 4 bits , utilitzat per una calculadora , 2300 transistors i podia operar a freqüències de 700 KHz , 60000 operacions per segon.

(1972) Intel treu el 8008 de 8 bits , molt utilitzat pels controladors de terminals , 3300 transistors i podia operar a freqüències de 800 KHz.

(1974) Intel treu el 8080 de 8 bits el processador del primer ordinador personal l’Altair 8800 , 4500 transistors . podia operar a 2 Mhz i 200.000 operacions per segon.

(1974) National Semiconductor treu el SC/MP de 8 bits (microprocessador simple i rentable) , tenia la capacitat d’alliberar els busos per poder-los utilitzar per varis microprocessadors , molt econòmic, va ser molt utilitzat per controladors industrials molt diversos . National semiconductor va ser adquirida per Texas Instrument l’any 2011.

(1975) Motorola treu el MC6800 de 8 bits, 6800 transistors , va ser el primer que va utilitzar un registre índex (donar format a l’accés de memòria de processos aleatoris).

(1975) MOS Technology treu el MOS 6502 de 8 bits , a un preu molt econòmic va ser molt utilitzat pels ordinadors d’aquella època com els Atari , i també pels sistemes incrustats. MOS Technology va ser adquirida més endavant per Commodore , i després de la fallida de commodore l’any 1994 per GMT Microelectrònics fins a l’any 2001.

(1976) Zilog treu el Z80 de 8 bits, 6500 transistors , molt econòmic el Z80 i els seus derivats és el més utilitzat de tots els temps , entre finals dels 70 i meitat dels 80 va dominar el mercat dels ordinadors doncs era compatible amb el 8080 , per tant tots els programes pel 8080 funcionaven en aquest ordinador. Després va abandonar pels ordinador i es va especialitzar en els sistemes incrustats. L’empresa Zilog va ser fundada l’any 1971 per Frederic Faggin.

Sistemes incrustats : a diferència d’un ordinador que està dissenyat per complir moltes necessitats ,els sistemes incrustats compleixen necessitats específiques: aparells electrodomèstics com forns microones, rentadores ,televisions ; calculadores , termòstats , condicionadors d’aire , sistemes de reg, caixers automàtics, DVD, aparells de control dels automòbils etc…

(1978) Intel treu el 8086 de 16 bits a 4,77 Mhz , és el primer amb l’arquitectura x86 que duraria molt temps , en aquella època però no hi havia programes per operar a 16 bits i el seu preu era elevat.

(1979) Intel treu el 8089 de 8 bits , menys rendiment , però simplificava el direccionament de memòria i millor preu.

(1974-1979) es van desenvolupar diversos microprocessadors pels ordinadors Elbruz a l’antiga URSS.

(1982) surt el 80286 de Intel , 16 bits , 6-8 Mhz , podia direccionar 16 Me de RAM , 150.000 transistors al seu interior.

(1986) surt el 80386 de Intel , 32 bits , 16-33 Mhz , s’ afegeix un mòdul de memòria Caché de 8 K per emmagatzemar temporalment les àrees de dades més utilitzades , es duplica la velocitat del 80286.

(1989) surt el 80486 de Intel , 32 bits , 40 Mhz , porta un coprocessador matemàtic 80387 i un mòdul de memòria Caché de nivell 1 (L1) de 8k , un mòdul de 4 K de nivell 2 (L2) i un mòdul de 4 K de nivell 3 (L3) .

¿ Què és la memòria Cau (Cache) ? És un magatzem temporal d’instruccions i dades dintre del processador que fa que no s’ hagi d’acudir a la memòria , està molt més a la vora del processador i és molt més ràpida.

De nivell 1 (L1) : dins de la CPU , molt ràpida però no massa gran.

De nivell 2 (L2) : més gran però no tan ràpida , pot ser interna o externa però no tan accessible.

De nivell 3 (L3) : externa , no tan ràpida

(1993) surt el Pentium de Intel , 60-66 Mhz , 64 bits , coprocessador matemàtic molt potent , 3.000.000 de transistors , 16 K de memòria cau de nivell 1 (L1), més tard sortiran el Pentium100,133 …

(1994) es descobreix una fallada de fabricació en el Pentium, Intel va tenir que reemplaçar tots els processadors defectuosos.

(1995) Intel Pentium Pro , Pentium 150 , 166 , 200 Mhz , 2 o 4 processadors en paral·lel , 5,5 milions de transistors , memòria cau de nivell 1 (L1) de 16 K (8K per dades i 8K per instruccions) , fins a 1Me de memòria cau de nivell 2 (L2) , 5,5 milions de transistors.

(1996) AMD K5 , ja era un processador d’arquitectura RISC , compatible x86

(1997) Intel Pentium i Pentium Pro amb tecnologia MMX , es tracta d’un conjunt de noves instruccions destinades a accelerar el processament d’elements de vídeo , gràfics i àudio . (166-200-233 MeHz) .

(1997) Intel Pentium Celeron , molt barat , pels ordinadors domèstics , no té L2 , no suportava el multiprocés.

(1997) AMD K6 , processador d’arquitectura RISC , compatible x86

(1998) Intel Pentium II , 300 , 333 , 350 , 400 , 450 Mhz , 2 processadors en paral·lel , utilitza un Slot especial a la placa mare , inclou potents funcions de tractament d’imatges .

(1999) Intel Pentium III , 450, 500 Mhz , 9,5 milions de transistors .

(2000) Intel Pentium IV .

(2000) AMD Athlon Intel Pentium IV .

El temps de rellotge no determina exclusivament la velocitat d’un processador.