Mikroişlemcilerin Tarihi
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
D9 Mikroişlemcilerin Tarihi 1 D9 Mikroişlemcilerin Tarihi Mikroişlemcili sistemlerin kalbi olarak kabul edilen mikroişlemciler, genel amaçlı elemanlardır ve farklı uygulamalarda amaca uygun olarak kullanılırlar. Kullandığımız bilgisayarlar ister masaüstü, ister sunucu isterse de dizüstü bilgisayar olsun tüm cihazlarda temel eleman mikroişlemcidir. 2 D9 Mikroişlemcilerin Tarihi Diğer taraftan kullandığımız mikroişlemci bir Pentium, Athlon, PowerPC, SPARC veya Alpha yada herhangi bir marka olabilir, ancak tüm işlemciler benzer yöntemlerle benzer işler gerçekleştirir. İşlemleri yerine getirmede mantıksal devreleri kullanan mikroişlemcilerde temel elektronik eleman olarak transistörler kullanılır. 3 D9 Mikroişlemcilerin Tarihi Mikroişlemcili sistemlerin ve bilgisayarların en önemli parçası olan bu eleman başlangıçtan günümüze kadar hızlı bir gelişim süreci sergilemiştir. 8086 işlemcisiyle beraber Intel ailesinin mikroişlemcilerde kullandığı mimariye Intel Mimarisi (Intel Architecture-IA) denilmiştir. 4 D9 Mikroişlemcilerin Tarihi Mikroişlemcileri bir kerede işleyebildikleri bit sayısına göre sınıflandırmaya tabi tutarsak; – 8 bitlik mikroişlemciler – 16 bitlik mikroişlemciler – 32 bitlik mikroişlemciler – 64 bitlik mikroişlemciler Şeklinde sınıflama yapabiliriz. 5 D9 Birinci Kuşak Mikroişlemciler Bu kuşak mikroişlemciler eski orijinal IBM PC, XT tipi ve benzer makinalarda kullanılmıştır. O günlerin şartlarına göre mükemmel fakat günümüze göre oldukça sınırlı yeteneklere sahip bu makinelerle günümüz makineleri kıyaslanırsa çok ilkel kaldıkları gözükecektir. 8086, 8088 işlemcileri bu kuşak 6 işlemcileri olarak sayılabilirler. D9 8086-8088 Mikroişlemciler IA mimarisine öncülük eden gelişmeler 1971 yılında üretilen ilk mikroişlemci olan 4 bitlik 4004 işlemcisine kadar uzanmaktadır. Bununla birlikte IA ailesindeki ilk gerçek mikroişlemci 8086 ve biraz daha düşük özelliklere sahip 8088 işlemcileridirler. Her ikisi de 20 adres hattına sahip işlemcilerdi. 7 D9 8086-8088 Mikroişlemciler 4004 içerisinde 2300 transistör mevcut olup 108 KHz hızında çalışıyordu. 0,06 MIPS gücüne sahip olan bu işlemci sadece 640 Bayt lık bellek adresleme kapasitesine sahipti. 1972 yılında üretilen 8008’i, 74’te 8080, 76’da 8085 takip etmiştir. 8 D9 İlk Mikroişlemciler 8008 4040 9 D9 8085 10 D9 8080 işlemcisinin iç dizaynı 11 D9 8088 8088 in iç yapısı 12 D9 8086-8088 Mikroişlemciler Adres hattı sayısı işlemcinin ne kadar bellek alanına ulaşabileceğini gösterir. 20 adres hattına sahip olan 8086 ve 8088 işlemcileri toplam 1MB lık alanı adresleyebilirler. Veri yolu kapasitesi ise; mikroişlemcinin bir çevrimde ne kadar baytlık bir veriyi okuyup yazabileceğinin ölçüsüdür. 8086 16 bit, 8088 8 bit veri yoluna sahip 13 işlemcilerdir. D9 İlk Mikroişlemciler 70 li yıllarda yaygın olarak kullanılan bir başka mikroişlemci ise, Motorola firmasının ürettiği 6800 işlemcisi idi. Ayrıca Zilog firmasının ürettiği Z80 ve Mostek firmasının ürettiği 6502 işlemcilerde o yıllarda kullanılmışlardır. NEC firması ise 8088 ile pin uyumlu V20, 8086 ile pin uyumlu V30 işlemcilerini piyasaya sürmüştür. 14 D9 Motorola 6800 15 D9 Motorola 6800 8 bitlik bir mikroişlemci olup, 16 bit adres hattına sahipti. İki akümülatör ve bir index registerı bulunan bu işlemci I/O komutlarına sahip olmamasından dolayı I/O işlemleri bellek üzerinde yapılabiliyordu. 16 D9 General information Type CPU / Microprocessor Frequency (MHz) 2.5 Package 40-pin ceramic side-brazed DIP Architecture / Microarchitecture Manufacturing process MOS LSI Data width 8 bit Physical memory (KB) 64 Electrical/Thermal parameters V core (V) ? 5 ± 5% Min/Max operating temperature 0 - 70 (°C) ? 17 Max power dissipation (W) ? 0.79 D9 İlk Mikroişlemciler İlk 16 bitlik işlemci unvanı 8086 ya aittir. 1978 yılında NMOS teknolojisi ile üretilmiştir. 8086 hem dahili hem harici veri iletiminde 16 bitlik veriyolu kullanıyordu. 8080 ve 8085 ile uyumlu değildi. 8086 yı 1979 da Motorola’nın ürettiği 6809 ve 68000 işlemcileri takip etti. 68000 işlemcisi eski işlemcilerle uyum problemini düşünmeden tamamen yeni bir mimariyle tasarlanmıştı. 18 D9 Microprocessor information Type Microprocessor Manufacturing process HMOS Data bus width 8 bit Package 40-pin side-brazed ceramic DIP Speed (MHz) 1 Physical memory (KB) 64 V core (V) 5 Min/Max operating 0 - 70 temperature (°C) 19 Max power dissipation (W) 1 D9 Motorola 68000 20 D9 80186 ve 80188 İşlemciler 8086 ve 8088 işlemciler bir adım daha geliştirilerek 80186 ve 80188 çipleri geliştirilmiştir. Belli başlı özellikleri eklenen yeni komutlar ve korumada yeni hata toleranslarıdır. Eklenen yeni komutlar assembly dilinde program yazan programcılara çok elverişli bir 21 ortam sağladı. D9 80186 ve 80188 İşlemciler Orijinal 8086 ve 8088 işlemciler geçersiz komut yürütüldüğünde kilitlenmekte idiler fakat 186 ve 188 de bu durum irdelenerek ve hataların bulunmasını sağlayan özellikler eklendi. Bu işlemciler o yıllarda fazla tutulmamışsa da gömülü işlemciler dünyasında kendine başarılı bir yer bulmuşlardır. 22 D9 80186 ve 80188 İşlemciler Günümüzde çoğu yüksek performanslı disk sürücüleri ve disk denetimcileri hala 80186 işlemcileri kullanmaktadırlar. Bu işlemciler 6-40 MHz arasında hızlarda çalışabiliyorlardı. 23 D9 24 D9 25 D9 İkinci Kuşak Mikroişlemciler •Bu modele giren işlemci sadece 80286 denebilir. •186 ve 188 modellerinin gerçek bir bilgisayarda kullanılmayışı, gömülü sistemlerde kullanım alanı bulmaları, bu modeli bu kuşağın tek temsilcisi kılmaktadır. •1982 yılında çıkarılan bu mikroişlemci önemli mikroişlemci uzantıları ile birlikte tanıtıldı. 26 D9 İkinci Kuşak Mikroişlemciler 27 D9 İkinci Kuşak Mikroişlemciler •Komut kümesinin genişletilmesinin yanısıra, dört yeni adres hattının eklenmesiyle 16 MB bellek adresleme kapasitesine ulaşılmıştır. •Bu yeni adres hatlarının eklenmesiyle ortaya çıkan duruma, Korumalı Mod (Protected Mode) adı verildi. •Gerçek Modda (Real Mode) bilgisayar hala 1MB lık alanı adresleyebilmektedir. 28 D9 İkinci Kuşak Mikroişlemciler •Yeni eklenen komutların çoğu bu korumalı modu desteklemek amacıyla geliştirilmişlerdir. •IBM’inde bu mimariye destek vermesiyle ev ve ofis bilgisayarlarında yaygın bir kullanım alanı bulmuş ve PC ler ilk defa son kullanıcı düzeyinde hızla yaygınlaşmaya başlamışlardır. • 80286 işlemcisiyle birlikte, bilgisayarlarda chipset kavramı da literatüre girmiştir. •16 bitlik bu işlemciler, 6-25 MHz aralığında üretilmişlerdir. 29 D9 İkinci Kuşak Mikroişlemciler •80286’lar fiziki olarak 8088’den daha küçük bir alana çok daha fazla güç sığdırdığı için işlemcinin hızı 8, 10, 12, 16 Mhz. Aralığında değişirdi. 16 Mhz. Turbo moda ulaştığı için işlemcinin daha fazla ısınmasına sebep olurdu. Bu ısınmayı önlemek için mikro işlemcinin üzerine ısıyı dağıtan metal bir kaplama konuldu. Yaklaşık 130.000 transistor kullanılmıştır. 30 D9 Üçüncü Kuşak Mikroişlemciler •Bu kuşağa giren mikroişlemciler 386 serisinin tamamıdır. •Bu serinin en büyük avantajı 32 bitlik bir işlemci olmasıdır. •1984 yılında Motorola 68020, 1985 yılında ise Intel 80386 işlemcisini üretmişlerdir. •Intel işlemcilerini farklı yeteneklerine göre SX ve DX alt gruplarına ayırmıştır. •SX modeli 16 bit veri yolu 24 adres hattına sahip ucuz bir 386 versiyonudur. 31 D9 Üçüncü Kuşak Mikroişlemciler Üzerinde yaklaşık 250.000 transistör kullanılmış ve işlemcinin hızı SX modelinde 20-25 Mhz, DX modelinde 32- 40 Mhz aralığındadır. DX modeli; hem kendi içinde hem de dış birimlerle 32 bit veri iletişimi yapabiliyorken, SX modeli ise; kendi içinde 32 bit dış birimlerle 16 bit veri iletişimi yapabiliyordu. SX modeli 1 MB adresleyebilirken, DX modeli 32 4 GB bellek adresleyebiliyordu. D9 Type Microprocessor Manufacturing process High Speed CHMOS IV Technology 1 micron Data bus width 16 (external) / 32 (internal) bit Package 100-pin Plastic Quad Flatpack Package Speed (MHz) 25 Specification numbers SX628 SX701 Physical memory (MB) 16 Virtual memory (TB) 64 Floating Point Unit None V core (V) 5 ± 10% Min/Max operating temperature 0 - 100 (°C) Typical/Max power dissipation 1.05 / 1.54 33 (W) D9 34 D9 35 D9 386 çıkar çıkmaz bilgisayarlarda kullanılmaya başlamış, (ilk kullanan Compaq firması) ve uzun yıllar kullanılmaya devam etmiştir. Genişleyen bellek alanları geniş yazılımların geliştirilmesine imkan vermiştir. Bu işlemci çeşitli adres ve veri manevralarında kullanılmak üzere 32 bitlik kaydedicilere sahipti. 32 bitlik kaydedicinin düşük düzeyli 16 biti daha önceki işlemleri desteklemek amacıyla kullanılabiliyordu. 36 D9 80386 80386 işlemcisi 5 adet paralel aşama ile çalışan ilk işlemcisiydi. – BUS Interface Unit (diğer birimler için I/O ve hafızaya erişim birimi) – Code Prefetch Unit (Bus biriminden kodu alıp 16 bit kuyruğuna koyan birim) – Segment Unit (Mantıksal adresleri lineer adreslere çeviren ve koruma kontrolleri yapan kısım) – Paging Unit (Lineer adresleri fiziksel adreslere çeviren ve ençok erişilen sayfalar hakkında bilgi tutan birim. 37 D9 80386 Paging unit, daha sonraları IA mimarisinin temel taşlarından olacak olan önbellek kavramının öncüsüdür. 386 nın başarısı AMD, Cyrix ve Nexgen gibi firmaların X86 uyumlu 386 ismiyle işlemciler çıkarmasına yol açmıştır. AMD, AM386 işlemcisine overclock imkanıyla 16-40 MHz lik çalışma yanında iki kat hız imkanı sağlamıştır. IBM 386 SLC kodlu bir işlemci çıkardı. Bu işlemci 8 KB lık bir önbelleğe sahip olup oldukça az güç harcıyordu. Cyrix ise 386 kodlu işlemcilerle piyasada yer almıştır. 38 D9 4.Kuşak İşlemciler Bu kuşaktaki işlemciler güç ve yetenek bakımından hızlı bir çıkış yakalamışlardır. Nedeni AMD ve Cyrix gibi firmaların