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 , 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 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 / 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 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 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 ürettiği işlemcilerin ucuz oluşu nedeniyle son kullanıcılarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmalarıdır.  Bu kuşakta yer alan 486 işlemcisi 386 nın mimari yönden biraz daha geliştirilmiş bir tipidir.  En önemli gelişmelerden birisi, 80486 mantığına 80387 matematik işlemcisinin entegre edilmesiydi.  Günümüzde FPU(Floating Point Unit- Yuvarlanmış sayılarla iş yapan birim) olarak yerinin alacak bu matematik işlemcisi olmadan bazı programlar oldukça 39 pahalı donanımlar gerektiriyordu. D9 4.Kuşak İşlemciler

 80386 ya nispet olarak 80486 işlemcilerinde türevleri çıkarıldı.  Bunlardan 486 SX, DX modelinin daha ucuz bir versiyonu idi.  SX modeli DX modeli ile aynı veri yolu ve adres hattı sayısına sahip olmakla birlikte, matematik işlemcisi bulunmuyordu.

40 D9 4.Kuşak İşlemciler

 Bu durumda ortaya çıkan yazılım uyumsuzluğunu gidermek için SX modellerine daha sonra 80387 matematik işlemcisi eklenmiştir.  Mobil bilgisayarlarda az güç harcayan SL modelleri çıkarıldı.  Anakart üzerindeki çekirdek frekansın saat çarpan ayarları değiştirilerek DX2 ve DX4

41 modelleri çıkarıldı. D9 4.Kuşak İşlemciler

 Örneğin, çekirdek saat frekansı 33 MHz olan bir 486 işlemcisin çarpanı 3 yapılarak 100 MHz e çıkarılabiliyordu.  Bu modeller piyasada fazlaca rağbet görmüş olup PC lerin son kullanıcılara yayılmasına öncelik etmişlerdir.

42 D9 4.Kuşak İşlemciler

 Benzer şekilde AMD ve CYRIX firmaları X86 uyumlu 486 adıyla işlemciler çıkarmışlardır.  AMD firmasının AM486, Cyrix firmasının Cyrix5X86 işlemcileri Intel’in 486 işlemcileri ile aynı özelliklere sahip daha ekonomik işlemcilerdir.

43 D9 4.Kuşak İşlemciler

 486’larda paralel çalışma mantığı kullanılarak saat başına işlem gören komut sayısı artırılmıştır.  İlk defa 8KB lık L1 Ön-Bellekler 486 larda kullanılmıştır.  Matematik işlemci içerisine ilk defa bu işlemcilerde FPU eklenmiştir.

44 D9

45 D9

46 D9

47 D9

48 D9 Intel 3101 (C3101) Intel 3002 Engineering Sample (C3002 ES) Intel 3002 (D3002) (D4004) Intel 4004 (C4004) Intel 4004 Grey Trace/Gold (C4004) (C4040) Intel 4040 (D4040) (C8008) Intel 8008 (C8008-1) Intel 8008 (D8008) Purple (C8080A) Intel 8080 (C8080A) Intel 8080 (P8080A) (C8085A) Intel 8085 (P8085AH) Intel 8085 (P8085AH-1) Intel 8085 Military Spec (MD8085AH/B) Intel 8085 (D8085A) 49 Intel 8085 (P8085AH-1) D9

5Mhz (C8086) Intel 8086 5Mhz (QD8086) Intel 8086 5Mhz (D8086) Intel 8086 8Mhz (D8086-2) Intel 8086 8Mhz (P8086-2) (C8087) 5Mhz (P8088) Intel 8088 8Mhz (P8088-2) (C80186) Intel 80186 3Mhz (C80186-3) Intel 80186 6Mhz (C80186-6) Intel 80186 8Mhz Military (MG80186 8/B) Intel 80186 (R80186) Intel 80186 Reversed Print (R80186) Intel 80186 (N80186) Intel 80186 (80186-N) Intel 80186 Engineering Sample (FA80C186CP) Intel 80188 3Mhz (C80188-3) Intel 80188 8Mhz (A80188) 50 Intel 80188 8Mhz (R80188) D9

Intel 80286 6Mhz (C80286-6) 6Mhz (CG80286-6 C) Intel 80286 8Mhz LCC (R80286-8) Intel 80286 8Mhz (N80286-8) Intel 80286 8Mhz (CG80286-8 E) Intel 80286 10Mhz (A80286-10) Intel 80286 10Mhz (N80286-10) Intel 80286 12Mhz (N80286-12) Intel 80286 20Mhz Harris (CS80C286-20) Intel 80287 XL (C80287XL) Intel 80287 10Mhz (D80287-10) Intel 80386 Military Mechanical Sample (MG80386) Intel 80386 16Mhz (A80386-16) SX025 W/ BUG Intel 80386 16Mhz (A80386-16) Intel 80386 20Mhz (A80386-20) Intel 80386 SX 16Mhz (NG 80386SX-16) Intel 80386 SX 20Mhz (NG 80386SX-20) Intel 80386 DX 16Mhz (A80386DX-16) Intel 80386 DX 20Mhz (A80386DX-20) Intel 80386 DX 25Mhz No Logo (A80386DX-25) Intel 80386 DX 25Mhz (A80386DX-25) Intel 80386 DX 33Mhz (A80386DX-33) Intel 80386 DX 33Mhz White Print (A80386DX33) Intel 80386 SL 20Mhz (KU80386SLB1A-20) Intel 80386 SL 25Mhz (KU80386SLB1A-25) Intel 80386 EX 25Mhz (KU80386EX25) Intel 80387 20Mhz (A80387-20) Intel 80387 DX 16Mhz (A80387DX-16) Intel 80387 DX (A80387DX 16-33) Intel 80387 SX (N80387SX-20) Intel 80376 16Mhz (A80376-16) Intel RAPIDCAD-1 Intel RAPIDCAD-2 Intel 80486 SX 16Mhz (A80486SX-16) Intel 80486 SX 20Mhz (A80486SX-20) Intel 80486 SX 25Mhz (A80486SX-25) Intel 80486 SX 25Mhz QFP (SB80486SX-25) Intel 80486 SX 33Mhz (A80486SX-33) Intel 80486 SX2 50Mhz (A80486SX2-50) Intel 80486 SX 33Mhz PGA (FA80486SX-33) Intel 80486 SX 33Mhz QFP (KU80486SX-33) Intel 80486 SL 25Mhz QFP (KU80486SL-25) Intel 80486 DX Engineering Sample (A80486DX ES) Intel 80486 DX 25Mhz (A80486DX-25) Intel 80486 DX 33Mhz (A80486DX-33) 51 Intel 80486 DX 33Mhz by IBM (486DX-33) Intel 80486 DX 50Mhz (A80486DX 50)