Opis firmy INTEL

Scharakteryzuj wybraną firmę komputerową

Intel
Spółka notowana na NASDAQ (symbol INTC), oraz na Hong Kong Stock Exchange. Amerykański producent układów scalonych w tym: mikroprocesorów, pamięci RAM i Flash, mikrokontrolerów, układów peryferyjnych (w tym układów graficznych), a także urządzeń sieciowych. Sławę przyniosło jej wymyślenie i wyprodukowanie pierwszego mikroprocesora na świecie i4004. Obecnie firma jest największym producentem mikroprocesorów dla komputerów biurowych. . Jest też największym dostarczycielem układów graficznych na świecie.
Firmę założyli 18 lipca 1968 roku Gordon E. Moore oraz Robert Noyce, a nazwa pochodzi od słów \"Integrated Electronics\". Wieloletnim prezesem firmy był Andrew Grove
Rodziny jej procesorów to
Pentium - ukazał się na rynku 22 marca 1993 jako następca serii 486. Pentium miał się oryginalnie nazywać 80586 lub i586, jednak ponieważ Intel nie mógł zarejestrować samych cyfr jako znak towarowy, wybrano nazwę \"Pentium\". Niemniej w pierwszych programach powstałych w tym czasie i w ich dokumentacji używano często nazwy \"i586\".
Główne zmiany w porównaniu z 486:
• Architektura superskalarna – Pentium został pierwszym procesorem CISC, w którym użyto typowego dla konkurencyjnej architektury RISC rozwiązania zwanego \"potokami\" (ang. \"pipelines\"). Jeden potok \"U\" potrafiący wykonać każdą instrukcję, a drugi – \"V\" potrafiący wykonywać jedynie najprostsze, najczęściej używane komendy, co pozwalało Pentium na wykonywanie więcej niż jednej instrukcji w czasie pojedynczego cyklu. Pierwsze połączenie architektury x86 i RISC sygnalizowało, że jest możliwe połączenie tych dwóch rozwiązań tworząc procesory \"hybrydowe\". De facto Pentium był logicznie dwoma i486 korzystającymi ze wspólnego zestawu rejestrów i magistrali, wykonującymi pojedynczy program. Czasy wykonania większości operacji były podobne z i486 (większość instrukcji w 1 takt), jednak procesor był w stanie wykonywać efektywnie 2 instrukcje równocześnie, o ile nie były one złożone i od siebie zależne. W praktyce działo się tak przez 20-30% czasu przy niezoptymalizowanym kodzie.
• 64-bitowa szyna danych. Wszystkie główne rejestry pozostały 32-bitowe, ale podwojono ilość informacji pobieranej z RAMu.
• Zestaw instrukcji MMX (dodane w późniejszych modelach) – prosty zestaw instrukcji SIMD pomocny w obróbce aplikacji multimedialnych.
• Rozdzielenie cache na cache instrukcji i danych i podwojenie jego wielkości (2x 8kB i 2x 16kB w wersji MMX).
• Bufory zapisu zwiększające prędkość współpracy z cache i magistralą (dodatkowo podwojone w wersji MMX).
• Dodatkowe 4 linie adresowe (praktycznie nieużywane); dopiero w PPro pojawiły sie skuteczne mechanizmy adresowania z ich użyciem.
• Jednostka branch prediction do przewidywania skoków (80% skuteczność, z powodu błędu; w Pentium MMX zmieniona na jednostkę z PentiumPro z 90% skutecznością).
• Wyższa częstotliwość taktowania szyny (początkowo 60 i 66MHz).
• Przeprojektowany koprocesor (5-6x wydajniejszy niz z i486).
Nowa architektura Pentium oferowała mniej więcej dwukrotnie większą moc obliczeniową w porównaniu z intelowskimi 486. Najszybsze modele 486 produkowane później miały prawie taką samą wydajność jak Pentium pierwszej generacji, a niektóre zaawansowane klony 486 produkowane przez AMD równały się wydajnością z Pentium 75.
Dwa piersze modele Pentium miały częstotliwość taktowania 60 i 66 MHz, później pojawiły się wersje 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 i 233 MHz oraz 266MHz (233 tylko w wersji MMX, 266 tylko w wersji MMX Mobile). Na bazie Pentium powstały także procesory Pentium OverDrive służące do upgrade\'u systemów 486, miały one prędkości 63 i 83 MHz i 2x większy cache (2x 16kB) z uwagi na problemy z wydajnością spowodowane wolniejszą i węższą szyną.
Pierwsze Pentium (nazwa kodowa P5) były produkowane używając technologii 0,8 mikrometra. Następny model, P54, używał już technologii 0,6 µm i prędkość rdzenia procesora różniła się od szybkości magistrali FSB. Kolejna generacja, P54C, zbudowany był przy użyciu technologii 0.35 µm i całkowicie przy użyciu procesu produkcji CMOS (do tej pory używana była technologia Bipolar CMOS).
P55C, jak się nazywała następna wersja Pentium, została nazwana \"Pentium with MMX Technology\" (zazwyczaj nazywane po prostu \"Pentium MMX\") i bazowała na rdzeniu P5 zbudowanym używając technologii 0.35 µm, ale z dodatkowymi 57 nowymi instrukcjami MMX. Jednak aby procesor mógł skorzystać z tych instrukcji, potrzebne były programy specjalnie dla nich napisane i niewielka różnica w wydajności w porównaniu z rdzeniem P5 spowodowana była powiększeniem wielkości cache z 16 kiB na 32 kiB, zastosowaniem jednostki przewidywania skoków z PentiumPro, i zwiększeniem (z 2 do 4) buforów zapisu do pamięci, a nie dodatkowymi instrukcjami.
Wczesne wersje Pentium, taktowane 60, 66 i 90 MHz (P5 5V) miały problem z jednostką zmiennoprzecinkową, co w rzadkich okolicznościach zmniejszało dokładność niektórych obliczeń. Problem ten, odkryty w 1994 roku, był poważnym źródłem zakłopotania dla Intela, który w końcu zgodził się wymienić wszystkie wadliwe chipy na poprawione wersje. Pomimo bardzo negatywnej prasy (do czego przyczynił się między innymi fakt, że Intel wiedział o problemie, ale go zatuszował do czasu aż stał się on powszechnie znany), bardzo niewiele osób skorzystało z oferty Intela, jako że wada ta w normalnym użyciu komputera nie powodowała żadnych problemów. Pierwsze wersje Pentium, taktowane zegarem 60 i 66 MHz i budowane w technologii 0.8 µm, były bardzo delikatne i, jak na tamte czasy, wydzielały z siebie bardzo dużo ciepła.
Po sukcesie Pentium i znacznych sumach pieniędzy wydanych na promocję tego procesora, sama nazwa \"Pentium\" stała się na tyle znana, że Intel postanowił pozostawić ją dla następnych generacji procesorów x86, pomimo że wiele z nich nie ma prawie nic wspólnego z pierwszym Pentium. Współcześnie chipy \"Pentium\" stanowią główną część produkcji i używane są w komputerach stacjonarnych i przenośnych, procesory Celeron stanowią \"niskobudżetową\" część oferty Intela – mniejsza cena, ale i mniejsza wydajność, a procesory Xeon są przeznaczone do pracy w serwerach. W ramach jednej generacji wszystkie modele i odmiany Pentium mają zazwyczaj tę samą podstawową mikroarchitekturę, ale różnią się zazwyczaj szybkością taktowania, wielkością cache i obudową. Zdarzają się jednak przypadki, że jedyną cechą łączną jest nazwa, bo same chipy nie mają prawie żadnych innych cech wspólnych – tak jak pierwsze Pentium i Pentium Pro lub Pentium 4 i Pentium M.
Obecnie Intel porzucił nazwe Pentium dla nazw Core Solo dla procesorów jednordzeniowych oraz Core Duo dla procesorów dwurdzeniowych.

Celeron – przeznaczona na rynek niskobudżetowy. Nazwa pochodzi z łac. celer, czyli szybki.
Seria zapoczątkowana została słabymi procesorami opartymi o jądro Covington – choć świetnie nadawały się do podkręcania, to zupełny brak pamięci podręcznej drugiego poziomu (L2 cache) bardzo negatywnie odbijał sie na ich wydajności. Szybka zmiana na jądro Mendocino (128 kB L2 cache) została ciepło przyjęta przez użytkowników, ponieważ po podkręceniu (na które pewne serie tego procesora były bardzo podatne) można było za wielokrotnie niższą cenę uzyskać wydajność porównywalną z wydajnością procesorów Pentium II. Kolejne modele Celeronów ewoluowały wraz ze „starszym bratem”, a więc dostępne były na gniazda Socket 370 oraz 478. Celeron montowany jest zarówno w komputerach stacjonarnych jak i notebookach.
W II kwartale 2004 roku pojawił się nowy Celeron oznaczony literką „D” bazujący na najnowszym procesorze Pentium (jądro Prescott). Dostępny jest na gniazdo Socket 478 oraz LGA775 (znany również jako Socket T). Nowością jest zwiększenie pamięci cache drugiego poziomu (mała ilość cache zawsze była bolączką Celeronów), co bardzo pozytywnie wpłynęło na wydajność – dość powiedzieć, że o ile wcześniej wydajnościowa przepaść miedzy Celeronami a Pentiumami wynosiła (przy tym samym taktowaniu) ok. 40%-50%, to teraz zmniejszyła się ona do 10%-20%, a więc nastąpił duży postęp.
Pod koniec 2005 roku na rynek wszedł Celeron D oparty o rdzeń Cedar Mill z 512kB pamięci cache durgiego poziomu. Wyprodukowany został w procesie technicznym 0.65nm. Posiada złącze LGA775. Testy pokazały, iż przy podkręceniu do taktowania 5GHz dorównuje AMD Athlonowi FX-53 w programie SuperPI na próbce 1M.
Celerony D znane są ze swojej doskonałej wydajnośc biurowej - pod tym względem nie zostawiają suchej nitki na konkurencyjnych procesorach AMD Sempron. Dużą zaletą Celeronów jest ich opłacalność - za niewielkie pieniądze można otrzymać szybki procesor wyposażony w nowe technologie.
Centrino - (także zwane Centrino Mobile Technology - Mobilna Technologia Centrino) jest inicjatywą marketingową firmy Intel zawierającą połączenie CPU, chipsetu płyty głównej i interfejsu sieci bezprzewodowej w formie komputera przenośnego.
Aktualnie składa się z procesora Pentium M z pamięcią cache L2 1MB lub 2MB, rodziny chipsetów Intel 855 lub 915 i bezprzewodowej karty sieciowej Intel PRO/Wireless 2100 (IEEE 802.11b), PRO/Wireless 2200 (IEEE 802.11g), lub Intel PRO/Wireless 2915 (a/b/g).
Xeon - (czyt. zion) pierwszy procesor taktowany był zegarem 450 MHz. Rodzina Xeonów przeznaczona jest na rynek serwerów na co wskazuje wyższa wydajność, zwiększona ilość pamięci cache drugiego poziomu oraz możliwość pracy w konfiguracji wieloprocesorowej. W najnowszych procesorach sygnowanych tą marką (rdzeń Nocona) spotykamy się z rozszerzeniami 64 bitowymi.
Pod koniec 2005 roku w sprzedaży pojawiły się dwurdzeniowe procesory serii Xeon 7000 zaopatrzone w rdzeń Paxville taktowane zegarami do 3 GHz. Procesory te współpracują z magistralami systemowymi 667 i 800 MHz. Wykorzystano w nich przetwarzanie wielowątkowe oraz technologię wirtualizacji.
Itanium - to procesor klasy IA-64, opracowany przez firmy Hewlett-Packard i Intel.
Jego pierwsza wersja (kodowo: Merced), ukazała się w czerwcu 2001 roku. Wykonana była w technologii 180 nm, taktowana zegarem 733 lub 800 MHz. Dostępne były dwie wersje: z 2 MB i z 4MB pamięci cache L3. Ceny wahały się w granicach od 1200 do 4000 USD.
Mimo to wydajność tych procesorów była zawodem. W trybie IA-64 procesory Itanium osiągały niewiele lepsze wyniki, niż procesory klasy x86. W przypadku kodu x86 wydajność Itanium była wyjątkowo niska, wynosiła ok. 1/8 tego, co osiągały procesory x86. Głównym problemem Itanium była jednak bardzo wysoka częstotliwość pracy trzeciopoziomowej pamięci cache, co sprawiało, że pozostały do wykorzystania transfer był znacznie zmniejszony.
Jego następcą jest Itanium 2.


Lista mikroprocesorów produkowanych przez firmę Intel:
a) 4-bitowe:

Intel 4004 - to pierwszy na świecie komercyjny (o wiele bardziej złożone układy wojskowe F14 CADC pojawiły się już 12 miesięcy wczśniej) jednoukładowy procesor komputerowy.
4004 powstał w 1971 (patent nr 3,821,715) na zamówienie japońskiej firmy Busicom do użycia w ich kalkulatorach; razem z 4004 powstało także wiele dodatkowych chipów przeznaczonych do obsługi tego procesora, na przykład do obsługi pamięci ROM. Pierwsze 4004 miały ceramiczną obudowę DIP16 i zawierały 2300 tranzystorów. Był to pierwszy procesor komputerowy wyprodukowany przez firmę Intel, która do tej pory produkowała pamięć półprzewodnikową. Rok później powstał następca 4004: 8-bitowy 8008 (3300 tranzystorów).

Dane techniczne
• Maksymalna częstotliwość taktowania - 740 kHz.
• Osobna pamięć dla programu i danych (tzw. \"architektura harwardzka\").
• 46 instrukcji.
• 16 czterobitowych rejestrów.
• 3-poziomowy stos.
W przeciwieństwie do większości procesorów bazowanych na architekturze harwardzkiej, które mają osobne magistrale, 4004 używał tylko jednej, multipleksowanej szyny na transfer wszystkich danych. Główny projektant procesora Masatoshi Shima planował użycie obudowy z 40 wyprowadzeniami, jednak Intel, który do tej pory produkował tylko pamięci komputerowe, nie był w stanie wyprodukować chipów większych, niż DIP16 i DIP18 (z szesnastoma lub osiemnastoma wyprowadzeniami). Problem rozwiązał inny z projektantów 4004 Marcian \"Ted\" Hoff który zaprojektował specjalny układ multipleksujący używający zaledwie 4 wyprowadzeń.
Inne układy scalone rodziny 4004
• 4001 – 256-bajtowy ROM z 4-bitowym portem I/O.
• 4002 – 40-bajtowy RAM (80 słów o wielkości 4 bitów) z jednym czterobitowym portem I/O.
• 4003 – 10-bitowy port szeregowy do obsługi urządzeń zewnętrznych (klawiatura, drukarka, wyświetlacz, itd.)
• 4008 – 8-bitowy przerzutnik typu \"latch\" służący do obsługi standardowych chipów pamięci.
• 4009 – specjalny konwerter I/O służący do obsługi standardowych układów scalonych z pamięcią

Intel 4040 - to następca 4004, którego produkcję rozpoczęto w 1974.
Najważniejszą różnicą w porównaniu z 4004 było dodanie obsługi przerwań. Rozszerzono liczbę instrukcji do 60, powiększono pamięć programową do 8KiB, zwiększono głębokość stosu do 7 poziomów i liczbę rejestrów do 24. Razem z 4040 powstało także 10 innych chipów służących do jego obsługi i komunikacji w innymi układami.

b) 8-bitowe:
Intel 8008 - to jeden z pierwszych mikroprocesorów zaprojektowanych i produkowanych przez firmę Intel, wprowadzony na rynek w kwietniu 1972. Oryginalnie został zaprojektowany na specjalne zamówienie firmy Computer Terminal Corporation do użycia w terminalu Datapoint 2200, ale ponieważ Intel spóźnił się z dostawą i procesor nie osiągał minimalnych wymagań CTC, 8008 ostatecznie nie został użyty w Datapoint 2200. CTC zgodziła się pozwolić Intelowi na sprzedaż tego procesora dla innych klientów.
Instrukcje dostępne na 8008 i innych późniejszych procesorach typu CISC produkowanych przez Intel były w znacznym stopniu wzorowane na specyfikacjach CTC.
Procesor w obudowie DIP18 miał 8-bitową magistralę i wymagał bardzo dużej ilości dodatkowych układów scalonych. Pomimo że był nieco wolniejszy pod względem liczby instrukcji na sekundę niż 4-bitowe procesory Intela 4004 i 4040, fakt, że 8008 przetwarzał osiem bitów na raz i miał dostęp do większej ilości RAMu oznaczał, że miał ok. 3-4 razy więcej mocy obliczeniowej niż procesory 4-bitowe.
8008 był stosunkowo wydajny w urządzeniach, do użycia w których został zaprojektowany, ale był bardzo trudny do użycia w innych zadaniach. Zaledwie kilka wczesnych komputerów było bazowanych na tym chipie, jego następca 8080 był w porównaniu z nim znacznie lepszym produktem do tych celów.
Intel 8080 - jest jednym z pierwszych mikroprocesorów, wyprodukowany przez Intela w kwietniu 1974 jest 8-bitowym mikroprocesorem wykonanym w technologii n-MOS, pracującym z częstotliwością taktowania 2 MHz. Jest on uniwersalną jednostką centralną złożoną z jednostki arytmetyczno-logicznej, rejestrów roboczych i układu sterowania. Dane i instrukcje są przesyłane do, lub z zewnętrznej pamięci za pośrednictwem 8-bitowej szyny danych, a adresy są przesyłane przez oddzielną 16-bitową szynę adresową.
Wyprodukowany w 1978 roku 16-bitowy procesor 8086, który jest protoplastą wszystkich stosowanych w komputerach zgodnych z PC, zawiera wszystkie instrukcje procesora 8080 i dlatego jest zgodny na poziomie programu źródłowego w kodzie asemblera z procesorem 8080.
Charakterystyka
• słowo 8-bitowe
• 72 instrukcje
• bezpośrednie adresowanie pamięci o pojemności do 64 KB
• arytmetyka dwójkowa i dziesiętna kodowana dwójkowo (BCD)
• 8 rejestrów programowych dostępnych dla programisty
• cykl pracy 2μs, wymuszany przez 2-fazowy zegar zewnętrzny
• częstotliwość zegara 2-3 MHz (podstawowy cykl rozkazowy – 4 takty)
• 3 napięcia zasilające: +5V, +12V, -5V
• ubogi zestaw trybów adresowania i nieuporządkowana lista rozkazów
• konieczność stosowania dodatkowych układów: zegar i sterownik systemu
Schemat blokowy
W strukturze mikroprocesora można wyróżnić cztery bloki funkcjonalne:
• blok rejestrów wraz z układem wybierającym
• jednostkę arytmetyczno-logiczną
• układ sterowania z rejestrem rozkazów
• dwukierunkowy, trójstanowy bufor szyny danych
Blok rejestrów z układem wybierającym
Blok rejestrów z układem wybierającym jest statyczną pamięcią z dostępem swobodnym (RAM), zorganizowaną w ten sposób, że tworzy następujące rejestry:
• licznik rozkazów (PC) – 16 bitowy
• wskaźnik stosu (SP) – 16 bitowy
• sześć ośmiobitowych rejestrów uniwersalnych: B, C, D, E, H, L, które można łączyć w pary
• rejestr pomocniczy składający się z dwóch ośmiobitowych rejestrów W oraz Z
Licznik rozkazów zawiera adresy wykonywanych instrukcji. Przy pobraniu każdego bajtu z pamięci zewnętrznej i wchodzącego w skład instrukcji, zawartość licznika jest automatycznie zwiększana o 1. Stos śladów organizowany jest w pamięci zewnętrznej RAM. Wskaźnik tego stosu (SP) zawiera adres następnego, wolnego miejsca na stosie. Sześć ośmiobitowych rejestrów uniwersalnych jest dostępnych dla programisty i można je używać pojedynczo (jako rejestry 8-bitowe) lub w parach, jako rejestry 16-bitowe. W ten sposób można łączyć w pary rejestry B-C, D-E i H-L. Rejestr pomocniczy wytworzony z rejestrów W i Z nie jest dostępny dla programisty i wykorzystywany jest do operacji wewnętrznych.
Dane ośmiobitowe są wprowadzane do bloku rejestrów poprzez multiplekser. Między blokami rejestrów a rejestrem adresów i buforem adresów mogą zachodzić przesłania. Informacja szesnastobitowa może być zwiększona lub zmniejszona o 1, co zachodzi w układzie generacji następnika i poprzednika. Korzysta się z tego przy aktualizacji zawartości licznika rozkazów i wskaźnika stosu. Rejestr adresów jest połączony z trójstanowym buforem, który można wprowadzić w stan wysokiej impedancji, gdy wymagane jest odizolowanie mikroprocesora od pamięci zewnętrznej, tj. wtedy, gdy urządzenia zewnętrzne przesyłają dane bezpośrednio do pamięci z pominięciem jednostki centralnej (DMA).
Jednostka arytmetyczno-logiczna
Jednostka arytmetyczno-logiczna może wykonywać działania w arytmetyce dwójkowej, operując liczbami ośmiobitowymi, lub w arytmetyce dziesiętnej, gdy ośmiobitowa informacja jest traktowana jako dwie cyfry dziesiętne kodowane dwójkowo. Z jednostką ALU związany jest rejestr znaczników, którego zawartość tworzy warunki pracy przy wykonywaniu operacji arytmetycznych, logicznych i instrukcji warunkowych. Poszczególne bity tego rejestru służą do określenia:
• zera na wyjściu sumatora
• przeniesienia
• znaku parzystości
• przeniesienia połówkowego
Układ sterowania z rejestrem rozkazów
Rejestr rozkazów jest rejestrem ośmiobitowym, do którego na początku każdego cyklu rozkazowego jest przesyłany pierwszy bajt instrukcji (zawierający kod instrukcji) pobrany z zewnętrznej pamięci przez szynę danych D0 ... D7 i wewnętrzną szynę danych. Zawartość rejestru rozkazowego jest dostępna dla dekodera instrukcji, który generuje, wraz z układem sterującym sygnały sterujące dla wszystkich układów mikroprocesora. Do układów są doprowadzone końcówki ф1, ф2, READY, INT, RESET i HOLD, przez które wprowadza się dodatkowe informacje sterujące. Z układu sterowania jest wyprowadzonych na zewnątrz sześć wyjść identyfikujących stany i cykle mikroprocesora dla układów zewnętrznych. Są to INTE, HLDA, DBIN, SYNC, WR i WAIT.
Bufor szyny danych
Bufor szyny danych jest ośmiobitowym, dwukierunkowym rejestrem służącym do odizolowania wewnętrznej szyny danych od końcówek D0 ... D7 stanowiących zewnętrzną szynę danych. Lista rozkazów 8080 obejmuje:
• przesłania między rejestrami procesora lub rejestrem a pamięcią zaadresowaną w jednym z trzech trybów (natychmiastowy, bezpośredni, zawartością pary rejestrów)
• operacje arytmetyczne dodawania, odejmowania, porównywania wykonywane na ośmiobitowych liczbach dwójkowych, całkowitych bez znaku lub ze znakiem w kodzie U2, jednym z argumentów operacji jest zawartość akumulatora, drugim – zawartość rejestru roboczego, argument bezpośredni lub zawartość komórki pamięci zaadresowanej parą H-L
• dodawanie dwucyfrowych liczb dziesiętnych, wykonywane metodą korekcji zawartości akumulatora
• dodawanie i odejmowanie wielokrotnej precyzji
• operacje logiczne na słowach ośmiobitowych
• operacje przesyłania, zwiększania, zmniejszania i dodawania szesnastobitowych adresów traktowanych jako liczby całkowite bez znaku
• rozkazy skoku, przy czym skok warunkowy jest skokiem bezwzględnym, a warunkiem skoku jest stan wybranego znacznika w rejestrze stanu
• rozkazy wejścia/wyjścia realizujące przesłania między akumulatorem a układem sprzęgającym, którego numer jest podany w rozkazie

Intel 8085 - był 8-bitowym mikroprocesorem produkowanym przez firmę Intel w latach siedemdziesiątych.
Był całkowicie zgodny w asemblerowych programach źródłowych z jego słynnym starszym bratem 8080 wymagał jednak mniej zewnętrznych układów scalonych, pozwalając w ten sposób na zmniejszenie kosztów budowy komputerów.
Cyfra \"5\" w nazwie modelu oznaczała, że 8085 potrzebował tylko 5 V zasilania, w odróżnieniu od 5 V i 12 V wymaganych przez 8080. Oba te procesory były używane w komputerach bazujących na systemie operacyjnym CP/M, a 8085 był później także powszechnie używany jako kontroler w wielu urządzeniach (właśnie z powodu zmniejszenia wymaganej ilości chipów pomocniczych). Oba te procesory zostały w późniejszym czasie zdystansowane przez Z80 firmy Zilog który stał się najpopularniejszym procesorem używanym w komputerach domowych we wczesnym okresie lat osiemdziesiątych.


c) x86:
Intel 8086 - jest układem 16-bitowym wprowadzonym na rynek w 1980 roku. Konstruktorzy firmy Intel wprowadzili wiele nowych rozwiązań w zakresie architektury, które nie były stosowane w mikroprocesorach 8-bitowych. Oprócz rozszerzenia listy rozkazów wymienić można następujące:
• rozszerzenie możliwości adresowania operandów
• wprowadzenie segmentacji obszaru pamięci
• mechanizmy przyśpieszenia pracy
• mechanizmy dla pracy wieloprocesorowej

Intel 8088 - to okrojona wersja układu 8086. Podobnie jak 8086 operował na danych 16-bitowych. Pierwszą różnicą było ograniczenie szerokości magistrali danych do 8-bitów. Przetwarzane przez niego dane przed wysłaniem dzielone były na dwie części, dzięki czemu zachowano pełną zgodność z poprzednikiem. Drugą różnicą było skrócenie kolejki rozkazów z 6 do 4 bajtów. Montowany był w kompterach IBM PC (model XT).
Może współpracować z koprocesorem numerycznym 8087
Procesory zgodne z 8088 produkowały także inne firmy, np. NEC V20

Intel 80286 - to 16-bitowy procesor, oficjalnie pokazany po raz pierwszy 1 lutego 1982. Procesor składał się ze 134 tysięcy tranzystorów, pierwsze wersje były taktowane prędkością 6 i 8 MHz, w późniejszych wersjach zwiększono prędkość zegara taktującego do 20 MHz. W procesorze 80286 wprowadzono nowe instrukcje oraz nowy tryb adresowania pamięci tryb chroniony, przeprojektowano układ DMA.
80286 potrafił jedynie przełączyć się w tryb chroniony, powrót do trybu rzeczywistego nie był możliwy bez resetu procesora. Następca 286, procesor 80386, był już pozbawiony tej wady.
80286 był mniej więcej dwa razy bardziej wydajny w porównaniu ze swoim poprzednikiem i8086 i ponieważ posiadał 24-bitową szynę adresową mógł adresować aż 16 megabajtów pamięci RAM (8086 używał tylko 1 MB. Na komputerach z systemem operacyjnym DOS pamięć ponad pierwszy 1 MB (dokładniej 1024KB+64KB-16B wraz z obszarem HMA) była dostępna tylko w trybie emulacji pamięci rozszerzonej XMS (ang. extended memory), jednak rzadko który komputer z 80286 miał więcej niż 1 MB RAM. Niektóre płyty główne potrafiły mapować pamięć powyżej 1MB jako pamięć stronicowaną dostępną jako strony po 64KB w obszarze powyżej 640KB (tzw. pamięć EMS) np. Hetland czy Suntec. Pamięć powyżej 1MB była wykorzystywana do ładowania jądra dos (DOS=HIGH), jako cache dysku (smartdrive), rzadziej dla wybranych programów poprzez int15h, specyfikację XMS czy (jeśli płyta główna pozwalała) także EMS. W trybie chronionym procesor oferował ochronę pamięci, obsługę 16MB RAM i 1GB pamięci wirtualnej.
Procesor wymagał 8-bitowego kontrolera magistrali oznaczanego 80288.
Dla układu 80286 zaprojektowano koprocesor numeryczny 80287. Koprocesor w większości płyt głównych pracował asynchronicznie w stosunku do procesora głównego (miał inną częstotliwość taktowania) i niewłaściwie napisane oprogramowanie mogło w szczególnych okolicznościach pracować wolniej po zastosowaniu koprocesora niż bez niego. W większości aplikacji numerycznych 80287 dawał jednak nawet kilkudziesięciokrotny przyrost prędkości obliczeń. 80287 był także stosowany w pierwszych modelach płyt przeznaczonych dla 80386 (jeszcze nie był gotowy 80387).
Używany był w komputerach klasy IBM PC AT w latach osiemdziesiątych, aż do początku lat dziewięćdziesiątych

Intel 80386 - to 32-bitowy procesor. Później, odpowiedniki tego procesora produkowały również firmy AMD oraz VIA (Cyrix).
Był to pierwszy 32-bitowy procesor z rodziny x86. Architektura tego procesora została opracowana jeszcze zanim Intel wypuścił na rynek procesory poprzedniej serii 286, jednak procesor był zbyt skomplikowany, aby go w tamtym czasie wyprodukować.
Podstawowa wersja układu 80386 (oznaczona później symbolem DX) charakteryzowała się 32-bitową magistralą adresową oraz 32-bitową magistralą danych. Procesor ten wymagał więc, aby komponenty płyty głównej również działały w architekturze 32-bitowej. Z tego powodu, a także z braku konkurencji, procesory 386 były bardzo drogie.
Procesor 80386 w stosunku do poprzednich przedstawicieli rodziny x86 posiada rozszerzone do 32-bitów rejestry ogólnego przeznaczenia (w stosunku do wersji 16-bitowych dodano do nazwy przedrostek \"E\": EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESI, EDI, ESP), rejestr EIP (IP - ang. Instruction Pointer - wskaźnik bieżącej instrukcji) oraz rejestr flagowy EFLAGS. W procesorze dodano także rejestry kontrolne CRx.
386 otrzymał również nowe tryby adresowania i w odróżnieniu od wersji poprzednich, rejestry ogólnego przeznaczenia mogły być używane niemalże dowolnie. Pozostało jednak użycie rejestru ECX do obsługi pętli, oraz par rejestrów DS:ESI oraz ES:EDI w instrukcjach łańcuchowych.
Procesor 80386 może pracować w trzech trybach: rzeczywistym, chronionym i wirtualnym. W 32-bitowym trybie chronionym, procesor 386 może adresować liniowo do 4GB pamięci. W stosunku do 80286 usprawniono przełączanie trybów. W 80286 powrót z trybu chronionego do rzeczywistego wiązał się z koniecznością resetu procesora, co trwało dosyć długo. W 80386 powrót nie wymaga resetu procesora i z tego powodu jest o wiele szybszy.


Intel 80486 - (poprawna nazwa handlowa i486, zrezygnowano z cyfr 80 na początku, w przypadku układu iDX4 zrezygnowano także z cyfr 486) to mikroprocesor CISC produkowany przez firmę Intel należący do rodziny procesorów x86, jego poprzednikiem był 80386. \"486\" był ostatnim procesorem Intela którego nazwa była wyłącznie numeryczna.
Z punktu widzenia oprogramowania, i486 był praktycznie identyczny do 80386, otrzymał tylko on kilka (7) dodatkowych instrukcji (późniejsze wersje więcej, w tym np. CPUID), jednak architektura wewnętrzna i486 była wyraźnym krokiem naprzód. Otrzymał zunifikowany cache na dane i instrukcje (o pojemności 8kB, lub 16kB w wykonaniu IBM i w ukladach AMD 486DX4, nazywanych AMD 5x86), koprocesor FPU i poprawiony interfejs szyny danych. Wszystkie usprawnienia spowodowały, że i486 był mniej więcej dwukrotnie szybszy od podobnie taktowanego 80386 (i486 wykonywał większość instrukcji w dokładnie 1 takcie zegara). Niemniej, najtańsze i najbardziej powolne modele i486 (16 i 20 MHz SX) były wolniejsze od najszybszych 80386 (AMD 40MHz, układy 486DLC).
W kwietniu 1989 wprowadzono wersję z zegarem 25 MHz, w maju 1990 – 33 MHz, a wersja taktowana do prędkości 50 MHz pojawiła się w czerwcu 1991. Wersja 50MHz była do czasu pojawienia się procesora Pentium niedoścignionym wzorem wydajności w zakresie dostępu do pamięci w zastosowaniach serwerowych (DX4 pojawiło się po premierze Pentium).
Produkowano kilka wersji i486:
• Intel i486SX – odmiana i486 z wyłączonym koprocesorem FPU. Pierwsze wersje tej odmiany to były normalne 486 z defektywnym FPU. W późniejszych modelach FPU nie był w ogóle obecny na układzie scalonym w celu zmniejszenia kosztów produkcji.
• Intel i486DX – normalna wersja z działającym FPU.
• Intel i486DX2 – wewnętrzny zegar procesora był taktowany z podwójną prędkością zegara zewnętrznego.
• Intel i486SX2 – jak wyżej, ale bez FPU.
• Intel i486SL – odmiana i486DX ze specjalnym układem zmniejszającym pobór prądu (głównie dla komputerów przenośnych).
• Intel i486SL-NM, odmiana i486SX z dodatkową funkcjonalnością „SL”
• Intel i487 – i486DX z innymi wyprowadzeniami nóżek, służący jako pełnoprawny procesor a nie FPU w systemach z i486SX zamiast głównego procesora.
• Intel i486 OverDrive – odmiany SX, SX2, DX2 i DX4.
• Intel iDX4 – zegar wewnętrzny był taktowany potrójną prędkością.
W zależności od wersji, zegar zewnętrzny miał prędkość 16, 20, 25, 33, 40 lub 50 MHz. Praca przy 50MHz wymagała najwyższej jakości płyt głównych.
i486 był na zasadzie licencji lub „reverse engineering” produkowany przez takie firmy jak IBM, Texas Instruments, AMD i Cyrix. Niektóre z klonów były identycznymi kopiami i486 i miały identyczne osiągi, niektóre różniły się od oryginału, np. najszybsza wersja procesora 486 - Am5x86 firmy AMD był taktowany zegarem 133 (150 i 160 MHz w wersjach ADZ) czyli 3 x 33MHz (3 x 50MHz lub 4 x 40MHz). Posiadał 16kB L1 cache z opóźnionym zapisem (write back).
Powstał także procesor Cyrix 486DLC z 1kB cache przeznaczony dla płyt głównych 386, pracujący z zegarem 40MHz, i układ i487DLC będący poprawionym koprocesorem 80387.
Dla procesora i486 opracowano także dodatkowy koprocesor Weitek 4167, będący szybszą wersja przeznaczonego dla 80386 koprocesora 3167. Koprocesory Weitek były bardzo drogie, jednak dawały kilkunastokrotny przyrost prędkości w porównaniu z koprocesorami serii x87, pozwalając dodatkowo na równoległe wykorzystanie 3 jednostek arytmetycznych (CPU + 2 rózne FPU).

Pentium OverDrive - (nazwa kodowa P24T) to procesor Intel Pentium przeznaczony do płyt głównych zbudowanych dla platformy 486 posiadających złącza Socket 2 lub Socket 3. Pojawił się w dwóch wersjach: 63 (25 2.5) MHz i 83 (33 2.5) MHz.
Miał być rozwiązaniem dla użytkowników chcących uzyskać wydajność Pentium na płytach 486, jednak był mniej wydajny od konkurentów jak AMD Am5x86 czy Cyrix Cx5x86 oraz zbyt późno pojawił się na rynku. Charakterystyczną cechą tego procesora było nadmierne wydzielanie ciepła, które wymagało aktywnego chłodzenia oraz praktycznie uniemożliwiało przetaktowywanie układu.

Pentium Pro - to mikroprocesor szóstej generacji należący do rodziny x86 zaprojektowany i produkowany przez firmę Intel. W oryginalnym zamierzeniu miał on zastąpić Pentium \"Classic\" jako główny procesor Intela, ale z różnych powodów był używany jako procesor do serwerów i w rzadkich tylko wypadkach jako procesor komputerów \"z wyższej półki\", używał bardzo dużej, podłużnej podstawki Socket 8. Zadebiutował w październiku 1995. W późniejszym czasie został zastąpiony procesorem Xeon. Pomimo swojej nazwy, wewnętrzna architektura Pentium Pro bardzo różniła się od wcześniejszych Pentium, był on bazowany na nowym rdzeniu P6 (który później w zmodyfikowanej formie został wykorzystany jako podstawa do Pentium II, Pentium III i Pentium M). Nowe cechy dodane do rdzenia P6, to:
• \"Out of order execution\" – umiejętność wykorzystania \"wolnego czasu\" procesora (kiedy czeka on na przykład na jakieś dane z pamięci) na przetworzenie innych, czekających w kolejce instrukcji. Procesor przechowuje wyniki z takich operacji w ukrytych rejestrach do momentu aż są one potrzebne.
• \"Speculative execution\" – zdolność procesora do przetwarzania kolejnej instrukcji czekając na wynik instrukcji skoku który nie został jeszcze zrealizowany.
• Dodatkowy potok (\"pipeline\") dla prostych instrukcji.
\"Speculative execution\" pozwala w wielu przypadkach na znaczne podniesienie wydajności procesora, ale jeżeli procesor \"nie trafi\" zgadując w jakim kierunku ma się potoczyć wykonanie programu może też poważnie zwolnić jego pracę – Pentium Pro otrzymał dużo bardziej skomplikowany i zaawansowany algorytm przewidywania rozgałęzień {ang. \"branch prediction\"} w porównaniu z pierwszym Pentium. Dodano też dodatkową instrukcję cmov która w niektórych przypadkach pozwalała zrezygnować z instrukcji rozgałęzieniowych w ogóle. Wydajność pracy z kodem 32-bitowego była znakomita, ale Pentium Pro był często wolniejszy od zwykłego Pentium przy wykonywaniu kodu 16-bitowego. Był to jeden z głównych powodów dlaczego Pentium Pro nie stał się bardziej popularny, większość domowych komputerów używała wtedy jeszcze 16-bitowego systemu operacyjnego Microsoft Windows 3.x.
Pentium Pro miał w zależności od modelu 256 lub 512 KiB cache (późniejszy model miał aż 1 MiB). zaprojektowanej w unikalny sposób, procesor i cache były produkowane na osobnych rdzeniach i łączone je dopiero w momencie wkładanie ich w obudowy. Niemożliwe było testowanie obu tych części osobno, możliwe było to dopiero po ich połączeniu, co oznaczało że ukryta wada jednej z części zmuszała do odrzucenia całości. Przez to produkcja Pentium Pro była bardzo kosztowna, wydajność bardzo niska, a ceny sklepowe bardzo wysokie (szczególnie modelu z 1 MiB cache).
Stosunkowa powolność Pentium Pro w wykonywaniu 16-bitowych programów była spowodowana umyślną decyzją Intela o zoptymalizowaniu tego procesora pod kod 32-bitowy po przeprowadzonych rozmowach z firmą Microsoft o przyszłych produktach tej firmy. Kiedy jednak okazało się, że Windows 95 jest głównie 16-bitowe, Pentium Pro zostało ustawione w raczej kiepskiej pozycji. Intel postanowił sprzedawać go jako procesor do serwerów i komputerów z systemami operacyjnymi Unix i Windows NT.
Pentium Pro były dostępne w wersjach 150, 166, 180 i 200 MHz, z magistralą FSB taktowaną 60 lub 66 MHz. Wielu użytkowników \"podkręcało\" swoje procesory – wersja 200 MHz nie miała problemu z pracą przy taktowaniu 220 Mhz, a 150 MHz – jako 166 MHz. Pentium Pro był bardzo popularny w zastosowaniach SMP (symetryczne przetwarzanie wieloprocesorowe) – dwu- i czteroprocesorowych serwerach. Wiele z nich używanych jest do tej pory.
Był to pierwszy procesor Intela który zapewniał komfortową pracę w systemach graficznych 32-bitowych takich jak Windows NT czy NextStep.
Następcą Pentium Pro był Pentium II, była to nowsza, ulepszona wersja Pentium Pro z dodanymi instrukcjami MMX i poprawioną wydajnością przetwarzania kodu 16-bitowego. Powstała także specjalna wersja Pentium II 333 MHz w obudowie Socket 8 aby umożliwić użytkownikom Pentium Pro łatwy upgrade.

Pentium II - to mikroprocesor bazujący na architekturze serii x86, zaprojektowany i wytwarzany przez firmę Intel, oficjalnie zaprezentowany 7 maja 1997. Bazowany jest na rdzeniu P6 który po raz pierwszy został użyty w Pentium Pro, ma dodatkowe instrukcje MMX i poprawioną obsługę programów 16-bitowych.
Pierwsze wersje Pentium II \"Klamath\" taktowane zegarem 233 i 266 MHz, były produkowane w technologii 0.35 µm i były bardzo gorące (w porównaniu z innymi procesorami z tamtego okresu czasu). Używały magistrali FSB taktowanej 66 MHz co było niewystarczające do uzyskania pełnego potencjału tych procesorów. Nieco później pojawiła się odmiana z zegarem 300 MHz.
Następna wersja, \"Deschutes\" zadebiutowała w styczniu 1998 i dzięki temu że zmieniono technologie produkcji na 0.25 µm wydzielały one zdecydowanie mniej ciepła. Pierwsza wersja procesora o szybkosci 333 MHz wciąż używała magistrali FSB 66 MHz, jednak przyspieszono ją później do 100 MHz co znacznie poprawiło wydajność. W 1998 ukazały się wersje o szybkości 350, 400 i 450 MHz. W tym samym czasie co Pentium II na rynku komputerowym pojawiły się także takie nowości jak SDRAM i magistrala graficzna AGP co jeszcze bardziej poprawiło osiągi procesora.
W odróżnieniu od poprzednich wersji Pentium, Pentium II nie miał obudowy typu \"socket\" (gniazdo) ale \"slot\" (łącze krawędziowe). Takie rozwiązanie było wymagane z dwóch powodów: po pierwsze ułatwiało pozbycie się dużych ilości ciepła generowanych przez Pentium II, a po drugie umożliwiło odseparowanie cache L2 od procesora ale nadal pozwalało na bliskie położenie tych dwóch komponentów. Zewnętrzny cache Pentium II był wolniejszy od rozwiązania użytego w Pentium Pro (cache był dwukrotnie wolniejszy od procesora) ale to rozwiązanie pozwoliło zwiększyć wydajność produkcji, co obniżyło ceny.
Tańsza, nisko budżetowa wersja Pentium II (z mniejszym cache lub całkowicie bez cache) była sprzedawana pod nazwą \"Celeron\". Wersja serwerowa była sprzedawana pod nazwą Pentium II Xeon.
Pentium II zostało zostąpione przez Pentium III na początku 1999 roku.

Pentium III - to procesor w 32-bitowej architekturze Intela (IA-32). Projekt rozwijał się pod kryptonimem Katmai zanim został oficjalnie przemianowany przez firmę Intel na procesor Pentium III. Zestaw nowych instrukcji określany w fazie wstępnej mianem KNI (Katmai New Instructions) lub MMX-2 przemianowany został w ślad za tym na SSE (Streaming SIMD Extensions), przy czym element SIMD (Single Instruction Multiple Data) określa znane już z techniki MMX jednoczesne przetwarzanie grupy danych przy pomocy jednego rozkazu. Główna różnica pomiędzy SIMD w wersji MMX i SIMD w wersji SSE polega na tym, iż o ile MMX operuje na danych w formacie całkowitym, SSE stosuje tę samą technikę również w odniesieniu do liczb zmiennoprzecinkowych.
Pentium III jest pod wieloma względami bardzo podobny do swego poprzednika czyli modelu Pentium II. Podwyższenie częstotliwości taktowania stanowi naturalny krok na drodze ewolucji w tej dziedzinie.

Pentium 4 - to siódma generacja procesorów firmy Intel posiadająca architekturę x86 (wersje 6xx oraz niektóre 5xxx obsługują architekturę EM64T ). Produkowany w kilku kolejnych wersjach: Willamette, Northwood, Prescott, Gallatin, Smithfield, Presler, pracujących z częstotliwościami FSB 400, 533, 800 i 1066 MHz. Początkowo osadzony był w gnieździe Socket 423, następnie Socket 478, a obecnie LGA 775. Wyższą częstotliwość zegara zawdzięcza architekturze NetBurst. Wykorzystuje nowoczesne technologie takie jak wielowątkowość (HyperThreading), instrukcje SSE2, a w nowszych wersjach jądra - SSE3. Obecnie częstotliwość taktowania zegara procesorów Pentium 4 z serii Extreme Edition dochodzi do 3733MHz,łączna częstotliwość najszybszego procesora Pentium Extreme Edition 955 to dwa rdzenie po 3460MHz.

Pentium M - to mikroprocesor należący do rodziny x86 zaprojektowany i produkowany przez firmę Intel, zadebiutował w marcu 2003 roku. Pentium M był oryginalnie przeznaczony wyłącznie do użytku w komputerach przenośnych, nazwa kodowa pierwszego modelu to \"Banias\". Wszystkie nazwy Pentium M pochodzą od nazw miejsc w Izraelu, gdzie mieści się zespół, który go zaprojektował.
Pentium M reprezentuje dużą zmianę filozofii Intela, nie jest to bowiem niskonapięciowa wersja Pentium 4, ale poważnie zmodyfikowany Pentium III (który z kolei wywodzi się od Pentium Pro). Pentium M został zoptymalizowany, aby zużywać jak najmniej prądu i wydzielać jak najmniej ciepła, co jest niezmiernie ważne w notebookach. Zużywając mniej energii, Pentium M jest taktowany znacznie wolniejszym zegarem niż współczesne mu Pentium 4, ale ma bardzo podobne osiągi, na przykład, wersja Pentium M z zegarem 1,6 GHz osiąga, a w niektórych testach nawet prześciga Pentium 4 \"Northwood\" z zegarem 2,4 GHZ (FSB 400 MHz, wyłączony Hyper Threading).
Pentium M łączy w sobie zmodyfikowany rdzeń Pentium III połączony z magistralą kompatybilną z Pentium 4, ma poprawioną funkcję branch prediction, dodatkowe instrukcje SSE i SSE2, a także większą pamięć cache. Cache drugiego poziomu, która jest zazwyczaj bardzo prądożercza, zbudowana jest w specjalny sposób, który pozwala na wyłączenie tych jej części, które nie są używane. Inne metody ograniczenia zużycia prądu pozwalają na dynamiczną zmianę szybkości taktowania i zasilania rdzenia, pozwalając Pentium M na znaczne spowolnienie (do około 600 MHz), kiedy nie jest wymagana cała moc procesora.
Procesor ten jest częścią platformy Intela Centrino.
Pomimo że początkowo Pentium M był przeznaczony wyłącznie do laptopów, na początku 2004 zaczęły się pojawiać płyty główne do komputerów stacjonarnych przeznaczone do użycia z Pentium M, a Intel rozpoczął prace nad modyfikacją procesora, przygotowując się do produkcji nowej wersji dla komputerów stacjonarnych.
d) IA-64: Itanium, Itanium 2

Itanium - to procesor klasy IA-64, opracowany przez firmy Hewlett-Packard i Intel.
Jego pierwsza wersja (kodowo: Merced), ukazała się w czerwcu 2001 roku. Wykonana była w technologii 180 nm, taktowana zegarem 733 lub 800 MHz. Dostępne były dwie wersje: z 2 MB i z 4MB pamięci cache L3. Ceny wahały się w granicach od 1200 do 4000 USD.
Mimo to wydajność tych procesorów była zawodem. W trybie IA-64 procesory Itanium osiągały niewiele lepsze wyniki, niż procesory klasy x86. W przypadku kodu x86 wydajność Itanium była wyjątkowo niska, wynosiła ok. 1/8 tego, co osiągały procesory x86. Głównym problemem Itanium była jednak bardzo wysoka częstotliwość pracy trzeciopoziomowej pamięci cache, co sprawiało, że pozostały do wykorzystania transfer był znacznie zmniejszony.

Intanium 2 - to następca serwerowej jednostki Itanium. Podobnie jak poprzednik oparty został na architekturze IA-64. Zastosowana w nim technologia EPIC przekazuje kontrolę nad równoległym przetwarzaniem instrukcji oraz zarządzanie jednostkami wykonawczymi kompilatorowi programu. Dzięki temu zaawansowany programista jest w stanie napisać aplikację wykorzystującą w pełni zasoby sprzętowe mikroprocesora.
Procesor został wyposażony w 6 potoków wykonawczych, od 1,5 do 9 MB pamięci cache trzeciego poziomu (L3) oraz zegar z zakresu 1,0 - 1,6 GHz. W stosunku do poprzednika poszerzona została również magistrala danych (z 64 do 128 bitów) dzięki czemu zwiększyła się przepustowość między pamięcią a procesorem.
Przy zastosowaniach numerycznych i bazach danych intensywnie korzystajacych z pamięci wydajność układu Itanium 2 z 3 MB cache i zegarem 1,6 GHz jest 6-7 krotnie wyższa niż najszybszych dostępnych na rynku układów Xeon. Procesory doskonale sprawdzają się we wszelkich zastosowaniach serwerowych (zwłaszcza w systemach Unix). Równocześnie są praktycznie nieużyteczne dla użytkowników popularnych systemów komputerowych (SOHO).
Na komputerach Itanium pracują systemy operacyjne Windows XP 64 oraz Unix (Linux, FreeBSD).

e) inne: iAPX 432 Intel i860, Intel i960