26
III. Основные производители в области компьютерных технологий
3.1. Корпорация "INTEL"
Сегодня (конец 2004 г.) корпорации "Intel" насчитывает 78 тыс. сотрудников в 294 отделениях в разных странах мира и входит в число 500 крупнейших компаний планеты.
Многие, когда говорят о микропроцессорах, представляют себе персональный компьютер. Но первые процессоры были встроены в самые повседневные и распространенные механизмы и инструменты. Когда компания "Intel" представила в 1971 году свой первый микропроцессор, никто даже не мог предположить, к созданию каких сложных аппаратов эта технология приведет в будущем.
Корпорация "INTEL" была основана в 1968 году сотрудниками фирмы "Fairchild Semiconductor": Робертом Нойсом (изобретателем интегральной микросхемы в 1959 году), Гордоном Муром, возглавлявшим научные исследования и конструкторские разработки и специалистом в области химических технологий Эндрю Гроув, нынешним председателем Совета директоров "Intel". Название фирмы "Intel" образовано от сокращения полного имени Integral Electronic.
Первые опыты по созданию микропроцессоров проводились еще в фирме
"Shockley Semiconductor Laboratory", затем в "Fairchild Semiconductor". Нойс и Гордон являлись сотрудниками обеих фирм, и, когда они организовали "Intel", получился некий состав, органично вобравший в себя опыт двух предшествующих фирм. Нойсу предложил соединить друг с другом элементы при сборке схем сразу на одной кремниевой пластине без помощи проводов. И в 1959 году Нойс сделал об этом первое детальное сообщение, а затем поделился идеями о размещении на одном кристалле нескольких элементов. С этого момента замысел интегральной схемы делается реальностью. На вершине успеха "Fairchild Semiconductor" Нойс и Мур уходят из фирмы, чтобы создать свою фирму — "Intel".
Первой продукцией фирмы были микросхемы оперативной памяти. При выполнении заказа японской фирмы "Busicom" возникла идея создания универсальной интегральной микросхемы, результатом чего стало появление в 1971 году первого микропроцессора Intel 4004.
Микропроцессор i4004 — четырехразрядный микропроцессор, основа программируемых калькуляторов. Следующий микропроцессор i8008 (1972 г.) был быстрее своего предшественника в два раза и был уже восьмиразрядным. i8008 послужил основой для создания микро-ЭВМ, прототипа персонального компьютера.
27
Микропроцессор i8080 (1974 г.) можно назвать первым "классическим" процессором. i8080 являлся "сердцем" первого в мире персонального компьютера Altair. Все современные процессоры серии х86 являются дальними потомками i8080; все они ещё могут исполнять код i8080.
С тех пор "Intel" превратилась в крупнейшего в мире производителя микропроцессоров. Микропроцессор, о котором часто говорят как о «мозге» вычислительной машины, выполняет функции главного органа управления персональным компьютером и другими электронными устройствами.
Микропроцессоры Intel: начало эры ПК
В1979 году фирма "Intel" выпустила новый микропроцессор Intel 8086/8088. Тогда же и появился первый сопроцессор Intel 8087. Тактовые частоты, на которых мог работать микропроцессор Intel-8086/8088,— 4.77, 8 и 10 МГц.
Вконце 70-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры и миникомпьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы "IBM" - ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 году фирма "IBM" решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.
Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мб памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кб. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой тогда еще фирме "Microsoft". И, таким образом, в 1981 году появилась первая версия операционной системы для компьютера IBM PC — MS DOS 1.0. В дальнейшем, по мере совершенствования компьютеров IBM PC, выпускались и новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.
Вавгусте 1981 г. новый компьютер под названием «IBM Personal Computer» был официально представлен публике, и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. IBM PC имел 64 Кб оперативной памяти, магнитофон для загрузки(сохранения) программ и данных, дисковод и встроенную версию языка BASIC.
28
Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.
Новое поколение микропроцессоров идет на смену предыдущему каждые два года и морально устаревает за 3—4 года. Микропроцессор вместе с другими устройствами микроэлектроники позволяют создать довольно экономичные информационные системы.
Причина такой популярности микропроцессора состоит в том, что с их появлением отпала необходимость в специальных схемах обработки информации, достаточно запрограммировать её функцию и ввести в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропроцессора.
Через короткий отрезок времени модель IBM PC была усовершенствована. Новая модификация получила название «расширенного» IBM PC/XT (Personal Computer/eXTended version). В данной модификации производители отказались от использования магнитофона в качестве накопителя информации, добавили второй дисковод гибких дисков, а также возможность использования жесткого диска емкостью 10-30 МБ. С тех пор наличие жесткого диска в ПК является обязательным. Модель базировалась на использовании того же микропроцессора
- Intel 8088.
Микропроцессор Intel 80286
В1982 году фирма "Intel" выпустила новый микропроцессор Intel 80286, который имел 134 тыс. транзисторов и был разработан по 1,5 микронной технологии (микрон — микрометр или мкм). Он мог работать с 16 Мб оперативной памяти на частотах: 8, 12 и 16 МГц. Его принципиальное новшество — защищенный режим и виртуальная память размером до 1 Гб — не нашли массового применения, процессор большей частью использовался как очень быстрый 8088.
Втом же году была выпущена новая модель компьютеров под названием
IBM PC/AT (Personal Computer/Advanced Technology «ПК усовершенствованной технологии»). В связи с использованием нового микропроцессора с сопроцессором 80287 производительность системы возросла более чем вдвое. Она укомплектована дисководами гибких дисков нового типа (с утроенным объемом хранимой информации), жестким диском от 40 МБ и выше. Шина материнской платы ПК расширена до 16 бит.
Накал конкурентной борьбы заставил разработчиков IBM в конечном счете отказаться от принципа "открытой архитектуры". Новое семейство моделей ПК IBM получило название PS/2 (Personal System 2 — «персональная
29
система/2»). Она абсолютно несовместима с первым поколением на аппаратном уровне, но сохраняет совместимость на уровне программного обеспечением. В модели PS/2 фирма "IBM" заявила о своем переходе на новую шинную архитектуру — микроканальную (Micro Channel Architecture, MCA). Это позволило отгородиться от сторонних производителей, но ограничило потребителей в выборе: все дополнительные устройства для этих ПК выпускала только сама "IBM"; другие фирмы ее практически не поддерживали. Первые модели семейства PS/2 использовали микропроцессор Intel 80286 и фактически копировали ПК AT, но на базе иной архитектуры.
Микропроцессор Intel 80386, 80486
В1985 году появились Intel 80386SX и Intel 80386DX. Они открыли класс
32-разрядных процессоров. Микропроцессор Intel 80386 имел 275 тыс. транзисторов и изготавливался по технологии 1,5 мкм. Адресуемое пространство оперативной памяти увеличилось до 4 Гб вследствие увеличения разрядности процессора с 16 бит до 32 бит. Новый микропроцессор работал на частотах: 16, 20, 25, 33 и 40 МГц.
Первое место среди различных вариантов модели ПК 386 (данные 1989 года) занимает компьютер Compaq DeskPro/386.
В1989 году "Intel" приступила к выпуску нового ряда микропроцессоров I80486/SX/DX/DX2, имевших свыше 1,2 млн транзисторов на кристалле, изготовленных по технологии 1 мкм. От 386-го он существенно отличается размещением на кристалле первичного кэша и встроенного математического сопроцессора I80487. Микропроцессоры 80486 по-прежнему могли адресовать до 4 Гб оперативной памяти и работали на частотах: 25, 33, 50 и 66 МГц.
После освоения производства процессора Intel 80486 в выпуске моделей ПК типа IBM PC 486 лидировали Apricot и Compaq, затем — AST, Zenith и
другие, а сама IBM неохотно выпускала ПК с этими микропроцессорами.
В1992 году появляется процессор Intel 80486DX4, который работает на учетверенной частоте внешней шины, что позволило увеличить тактовую частоту процессора до 80, 100 и даже 120 МГц.
Процессоры Pentium
Кажется, что процессоры Pentium появились совсем недавно. Многие считает, что до Pentium вообще не было компьютеров, заслуживающих внимания. Иногда о процессорах I80386 предполагают, что речь идет о Pentium III. Если же вспомнить историю, то о первом процессоре Pentium, было объявлено в марте 1993 г., т. е. тогда, когда семейство процессоров I80486 было
30
в зените славы, a Intel DX4 еще только проектировался. Первые процессоры Pentium имели тактовые частоты 60 МГц (100 млн операций в секунду), и 66 МГц (112 млн операций в секунду). Умножение частоты для ядра не использовалось. В то время такие частотные характеристики применялись для 16-разрядных приложений. В первых партиях процессоров Pentium через некоторое время была обнаружена ошибка при делении чисел, которая проявлялась только при определенных соотношениях операндов. Количество транзисторов на кристалле нового процессора в очередной раз достигло рекордной отметки в 3,1 млн (технология 0,8 мкм). Число контактов у корпуса процессора со штырьковыми выводами стало равным 273. Возможности работы с памятью были аналогичны предшествующему поколению — адресуемая память равна 4 Гбайт, виртуальная память до 64 Тбайт. Но можно было использовать при страничной адресации до 4 Мбайт, вместо 4 Кбайт, как в i80486 процессорах. Еще несколько лет параллельно развивались два поколения процессоров по причине того, что наиболее популярная операционная система Windows 3.1 была лишь надстройкой — оболочкой над MS-DOS. Эта операционная система, к сожалению, не использовала 32-разрядные возможности процессоров, поэтому программисты разрабатывали почти все программы как 16-разрядные. 32-разрядная операционная система Windows 95 появилась только через два года. Но все же реализованные именно в процессорах Pentium принципы обработки информации позволили по настоящему превратить обычный персональный компьютер в нечто большее, чем в простую машину для обработки цифр и текстов. Наиболее интересное новшество, примененное в процессорах,— это использование механизма предсказаний. Как должны выполняться компьютерные программы — шаг за шагом, инструкция за инструкцией? Элементарно: два плюс два — к результату прибавим еще одно число. Но ряд команд получают данные от внешней памяти и разнообразных внешних устройств, которые не отличаются быстродействием, а некоторые команды требуют больше циклов для своего выполнения. Процессор Pentium в тех случаях, когда данные для выполнения текущей операции еще не готовы, продолжает вычисления, обрабатывая дальнейшие инструкции. К тому времени, когда будет выполнена инструкция, данные для которой поступили с опозданием, процессор уже обсчитает множество последующих команд. Обычно по результатам выполнения таких "медленных" инструкций в программе делается выбор между несколькими возможностями: как бы решить — идти налево или направо. Вот тут и полезен механизм