أربعة. ثمانية. ستة

أول معالج إنتاج ضخم بكثافة ترانزستور تصل إلى مليون ترانزستور غير مظهره فكرة أداء الكمبيوتر إلى الأبد. دارين ييتس يتحدث عن معالج Intel الأسطوري وتاريخه.

يعد سوق وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية اليوم آلة تصنيع وتوزيع راسخة. يتم تحسين هذه العمليات سنويًا ويمكن مقارنتها بآلية الساعة. في الواقع ، أي تأجيل لتاريخ الإصدار مضمون ليكون خبرًا.



ومع ذلك ، فلننتقل سريعًا إلى عام 1989 ، بعد أربع سنوات من الانتظار ، أصدرت إنتل أخيرًا أحد أهم طرازات المعالجات. إنها أول وحدة معالجة مركزية منتجة بكميات كبيرة تصل إلى علامة المليون ترانزستور ، وأول شريحة بوحدة فاصلة عائمة متكاملة (FPU). بعد ذلك ، سيصبح أحد المعالجات الدقيقة الأولى مع بنية x86 لكسر حاجز 100 ميجاهرتز. كما أن لديها واحدة من أعنف معارك براءات الاختراع التكنولوجية في التاريخ. هذا معالج Intel 80486.

الحاجة للسرعة

بحلول أواخر الثمانينيات ، تم تأكيد أفكار IBM لتطوير "الكمبيوتر الشخصي". أصبح الجمع بين البرامج والأجهزة مع المكونات المتوافقة مع IBM شائعًا بشكل متزايد في سوق أجهزة الكمبيوتر. لقد وجه هذا المزيج ضربة مدمرة لأجهزة الكمبيوتر المنزلية ذات 8 بتات.



تم إصدار معالجات إنتل 80386 في عام 1985 ، وقد حققت أيضًا نجاحًا باهرًا ، ليس أقلها بفضل العلامة التجارية لأجهزة الكمبيوتر التي تم إطلاقها حديثًا ، Compaq. مع إصدار أول كمبيوتر شخصي في عام 1981 ، كان من الممكن أن تصبح IBM مركز الثقل لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. ومع ذلك ، فإن وصول Deskpro 386 ، أول جهاز كمبيوتر يستند إلى 80386 من Compaq ، يشير إلى تغيير في الريادة في سوق أجهزة الكمبيوتر. لأول مرة ، تحتوي الشريحة على معالجة بيانات 32 بت ، وهذا يمكن أن يدفع الصناعة بأكملها إلى الأمام 20 عامًا. لكن على الرغم من هذا النجاح ، كان لا يزال بعيدًا عن الهندسة المعمارية التي نعرفها اليوم. زاد عدد العمليات في الثانية في 80386 بنسبة 50٪ مقارنة بـ 80286 (0.33 مقابل 0.21). ولكن نظرًا لأنه لا يحتوي على معالج مساعد وذاكرة تخزين مؤقت مدمجة ، وكان الطلب على زيادة الأداء يتزايد ،386 ، مع 275000 ترانزستور ، لم يكن لديها شيء آخر لتقدمه.





Compaq Deskpro 386 — , IBM



تلقى المعالج 80486 ، الذي تم إصداره في عام 1989 ، مجموعة تعليمات محسنة قليلاً. كانت السمة المميزة الرئيسية لها هي سرعتها الخارقة في ذلك الوقت. في اختبارات الأداء عند 25 ميجاهرتز معتدلة نسبيًا ، تفوق أداء المعالج 80386 الذي تم رفع تردد التشغيل عنه إلى 33 ميجاهرتز. بفضل إدخال ذاكرة التخزين المؤقت L1 (متواضع 8 كيلوبايت) ووحدة FPU المدمجة ، زاد متوسط ​​عدد العمليات في الثانية من 80486 أكثر من الضعف وبلغ ذروته عند 1 MIPS / ميغاهرتز. أسرع معالجات 80386386DX-33 وصلت إلى 10 MIPS. أولئك الذين كانوا قادرين على تحمل تكلفة 25MHz 80486 (عندما تم طرحه للبيع لأول مرة ، كان سعره ثلاثة أضعاف سعر 386) ، استخدموا متوسط ​​20 MIPS بحد أقصى 25 MIPS. 80486 كان لديه العديد من ارسالا ساحقا أخرى في جعبته. على سبيل المثال ، وضع تحميل ذاكرة دفعة أسرع ،تم خلالها نقل 16 بايت من ذاكرة التخزين المؤقت خلال 5 دورات على مدار الساعة. هذه 3 دورات أسرع من سابقتها. مثل المعالج 80386 ، يمكن أن تتعامل معالجة 32 بت من 80486 مع 4 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، ولكن نظرًا للأسعار في ذلك الوقت ، اقتصرت معظم الأنظمة على 16 ميجابايت فقط من ذاكرة الوصول العشوائي.



ومع ذلك ، بفضل 80486 ، يمكن للمستخدمين تذوق المستقبل. حدث هذا بفضل إصدار Windows 3.1 الجديد من Microsoft ، والألعاب ثلاثية الأبعاد ، وعناوين مثل Wolfenstein 3D. تمت ترقية العديد من أجهزة الكمبيوتر أيضًا إلى Windows 95 بمرور الوقت.

حقوق متساوية

اختارت شركة IBM تجميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية من مكونات جاهزة من الموردين وسمحت للشركاء الرئيسيين Intel و Microsoft بإعادة بيع هذه المكونات إلى علامات تجارية أخرى. هكذا ظهر تعبير "متوافق مع IBM" والذي تم استخدامه في معجم كل مشتر للكمبيوتر. عادة ، يمكن تثبيت عدد كبير من البرامج على أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM. وبما أنه لم يكن من الممكن تثبيت كل البرامج على جهاز كمبيوتر منزلي في الثمانينيات ، يمكن القول أن أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM أحدثت ثورة في السوق.



حقق IBM 5150 الجديد نجاحًا فوريًا. بالإضافة إلى ذلك ، حقق Blue Giant ذلك في وقت قياسي. ومع ذلك ، مع نجاح كبير جاءت مخاوف سلسلة التوريد ، وفي عقد مع Intel لتزويد وحدة المعالجة المركزية ، طالبت شركة IBM بتوفير مصدر ثانٍ للرقائق في حالة عدم تمكنها من التعامل معها بمفردها. اختارت إنتل AMD. نتيجة لهذه الصفقة ، تم منح AMD الوصول إلى معالجات 8086/88 ، بالإضافة إلى تقنية الإنتاج الجديدة لوحدة المعالجة المركزية 80286. ومع ذلك ، أدت هذه الشراكة لاحقًا إلى واحدة من أعنف الدعاوى التكنولوجية في التاريخ.





كمبيوتر شخصي IBM 51502



في تلك الأيام ، كان العميل الرئيسي لشركة Intel هو IBM ، الذي سيطر على سوق أجهزة الكمبيوتر. على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM قد أخرجت أجهزة الكمبيوتر ذات 8 بتات من السوق ، إلا أن Blue Giant كان لا يزال يفقد قوته. بدأ Compaq يخطو على عقبه ، خاصة بعد إصدار معالج Intel 80386 في عام 1985. كان إصدار Compaq Deskpro 386 في العام التالي حدثًا بارزًا في العالم الجديد المتوافق مع IBM. لقد أدرك المستهلكون الآن أن وحدة المعالجة المركزية داخل الصندوق تعني أكثر من الشعار الذي تم لصقه عليه. علاوة على ذلك ، بالتحكم الفردي في عملية تصنيع وحدة المعالجة المركزية ، أدركت Intel أن لديها ورقة رابحة في يديها - وكانت جاهزة لتشغيلها.

لا تتحدث عن الحرب

مع ضعف موقف IBM ، وتقوية Intel ، قررت الأخيرة عدم مشاركة تفاصيل AMD حول كنزها الجديد - المعالج 80386.



اعتبرت AMD هذا انتهاكًا لاتفاقية التبادل التكنولوجي الحالية وطلبت من المحكمة حل النزاع في عام 1987. انتهت الحرب بعد 22 عامًا فقط في عام 2009 ، عندما دفعت شركة إنتل 1.25 مليار دولار في التسوية النهائية. لذا انسَ أمر Apple مقابل Samsung - تظل معركة "Intel vs AMD" هي المعيار الذهبي نظرًا لطول فترة التقاضي. ومن المثير للاهتمام أن مؤسسي Intel و AMD عملوا في نفس الوقت في شركة الرقائق الرائدة Fairchild Semiconductor. بعد مغادرة فيرتشايلد ، أسس جوردون مور وروبرت نويس شركة إنتل في عام 1968 ، وأسس جيري ساندرز شركة AMD.





مؤسسو شركة Intel (من اليسار إلى اليمين): أندرو جروف وروبرت نويس وجوردون مور (1978)

إنتل في الداخل

أحدث التصميم الجديد لجهاز 80486 تغييرات شكلت وجه أجهزة الكمبيوتر الحديثة. تلقى الإصدار 486DX2 ، الذي ظهر في مارس 1992 ، أول تحديث رئيسي بالإضافة إلى المعالج المدمج وذاكرة التخزين المؤقت L1. الآن لا تعتمد سرعة ساعة وحدة المعالجة المركزية الأساسية على ناقل النظام الأمامي ، وبفضل عامل الضرب الذي يساوي اثنين ، يمكن للرقائق الجديدة 486DX2-40 و -50 أن تحل محل وحدات المعالجة المركزية القديمة 5 فولت ، وبالتالي زيادة سرعة الكمبيوتر بشكل كبير. ظهر 486DX2-66 ذو ​​الشعبية الكبيرة في أغسطس من نفس العام.





معالج Intel 486DX2-66 بلوري



على الرغم من إطلاق الجيل الخامس من معالجات Pentium الجديدة في عام 1993 ، لم تتوقف Intel عن إنتاج 486 معالجًا ، وفي أوائل عام 1994 أصدرت سلسلة DX4. تضاعفت ذاكرة التخزين المؤقت L1 في DX4-100 ، لتصل إلى 16 كيلوبايت ، ووصل تردد الساعة لأول مرة إلى 100 ميجاهرتز - وكان نفس الرقم في Pentium-100. بالإضافة إلى ذلك ، كان 80486 محور الحملة التسويقية الشهيرة "Intel Inside" التي تم إطلاقها في عام 1991.

هجوم المستنسخات

أعطى قرار عدم مشاركة تقنية وحدة المعالجة المركزية 80386 مع AMD لشركة Intel حرية التصرف في سوق أجهزة الكمبيوتر المزدهر. ومع ذلك ، اعتبرت AMD أن اتفاقية تبادل التكنولوجيا المبرمة سابقًا تمتد إلى 80386 ، لأنها مشتق من 80286. لذلك ، من خلال الهندسة العكسية ، أنشأت AMD شريحة "Am386" الخاصة بها. من المفترض أن العملية استغرقت 1.5 عام ، ولكن بسبب المشاكل القانونية ، لم تصل الرقائق إلى أرفف المتاجر حتى عام 1991. ومع ذلك ، كانت المعالجات ناجحة لأنها كانت أسرع 40 ميجاهرتز من أفضل وحدة معالجة مركزية من Intel ، والتي يمكن أن تنتج 33 ميجاهرتز فقط ، وكانت أيضًا أرخص وتستهلك طاقة أقل.

يتبع الجيل الأول Am486 من AMD أيضًا تصميم معالجات Intel. تم إنتاج رقائق "Am486DX" في أبريل 1993 ، وقد تم تصنيفها على 25 و 33 و 40 ميجا هرتز. الجيل الثاني ، "DX2" ، الذي صدر في العام التالي ، كان رقائق 50 و 66 و 80 ميجاهرتز. يمثل أحدث جيل من الرقائق ، "DX4" ، منذ عام 1995 ، أعلى أداء مع 120 ميجاهرتز.





Am486 من AMD مع أداء مشابه لوحدة المعالجة المركزية Intel الأصلية



ومع ذلك ، فإن مسار 486 CPU من AMD إلى المستهلك لم يكن سهلاً. أدت دعوى التحكيم التي رفعتها AMD ، والتي تم رفعها في الأصل عام 1987 ، إلى معركة قانونية استمرت 8 سنوات بين صانعي الرقائق. على الرغم من حقيقة أن AMD تمكنت من استعادة Am386 من Intel ، استمرت معركة 80486 حتى اتفق الجانبان على اتفاقية تسوية وحصلت AMD على إمكانية الوصول إلى نظام Intel 486 microinstruction. من المفترض أن هذا الظرف أدى إلى ظهور نسختين من المعالج 486 من AMD: الأول يحاكي الرمز الصغير Intel ، والثاني يستخدم نظام AMD microinstruction من خلال عملية تسمى "تصميم الغرفة النظيفة". بالنسبة لشركة Intel ، كان الأهم هو أن اتفاقية التسوية أكدت أن 80486 كان آخر معالج تم استنساخه من AMD.

لقاء - Cyrix

من ناحية أخرى ، أصبحت شركة Cyrix التي تم تشكيلها حديثًا ، والتي تخصصت في ذلك الوقت في رقائق المعالجات لأنظمة 80286/386 ، مهتمة بـ 486 وحدة معالجة مركزية. كانت Cyrix شركة مصنعة للرقائق بدون مرافق تصنيع خاصة بها. لتصنيع المعالجات ، استخدم SGS-Thomson (الآن ST Microelectronics) و Texas Instruments و IBM. ظهرت الإصدارات الأولى من شريحة 80486 من Cyrix تحت الاسم الرمزي 486SLC / DLS في عام 1992 وتم تثبيتها في الوحدة النمطية 80386. نظرًا لحقيقة أن أجهزة الكمبيوتر كانت أغلى بكثير مما هي عليه اليوم ، فقد كان هناك طلب كبير على المنتجات المخصصة لهؤلاء المستخدمين. الذين أرادوا الحفاظ على النظام الحالي بالترتيب وترقية المعالج ببساطة. ومع ذلك ، فإن Cyrix 486xLC مع ذاكرة التخزين المؤقت 1K L1 وعدم وجود FPU لم تكن متوافقة مع معالجات 486 الأصلية من Intel. في عام 1993 ، أصدرت Cyrix Cx486DX و DX2 ،وبدوا أشبه بوحدات المعالجة المركزية Intel.





سيريكس 486. أول معالج شهير من Cyrix.



ومع ذلك ، بدأ المصنعون في مقاضاة بعضهم البعض: رفعت Cyrix دعوى قضائية ضد الاحتكار ضد Intel ، واتهمت Intel Cyrix بانتهاك براءات الاختراع. في يناير 1994 ، بفضل العقود الجارية بين Intel وشركة Texas Instruments وشركة SGS Thomson ، فازت Cyrix بدعوى قضائية ، بينما تخلت عن دعوى مكافحة الاحتكار.



وفي الوقت نفسه ، أدى وصول Intel Pentium في عام 1993 بمقبس وحدة المعالجة المركزية الجديد إلى إجبار مالكي 486 معالجًا على البحث عن بدائل. مستوحاة من انتصار المحكمة ، بدأت Cyrix في التخصص في المنتجات لتحسين أداء وحدة المعالجة المركزية. تم إصدار المعالج 5x86 في عام 1995 ، حيث تم رفع تردد التشغيل إلى 120 ميجاهرتز وكان بديلاً مباشرًا لـ 486 نظامًا يعمل عند 3.3 فولت. كان معالج Cyrix 5x86 في الأساس بديلاً مبسطًا وموفرًا للطاقة لبنتيوم على أساس M1. كان مستوى الأداء 5x86 مشابهًا لبنتيوم 75.





وحدة المعالجة المركزية Cyrix crystal 486



بعد تسوية قضيتها مع Intel في عام 1995 ، نجحت AMD أيضًا في جلب مكونات ترقية الكمبيوتر الشخصي إلى السوق وإصدار Am5x86 في نوفمبر من ذلك العام. لقد كان معالج 80486 133 ميجاهرتز محسنًا بشكل كبير والذي قدم ذاكرة تخزين مؤقت مزدوجة L1 ومضاعف X4 مدمج للعمل على لوحة DX الأصلية.



ليس من المستغرب ، بعد رؤية صفقة AMD و Cyrix بمكونات محدثة ، سحبت Intel بندقيتها الكبيرة وأصدرت Pentium OverDrive في عام 1995. كان معالج Intel Pentium محسنًا بمضاعف 2.5 داخل وحدة 80486. يمكن أن يعمل على متن الطائرة بسرعة 5 و 3.3 واط والحافلات المدعومة عند 25 أو 33 ميجا هرتز. ولكن نظرًا للسرعة المنخفضة - الحد الأقصى للرقم 83 ميجا هرتز فقط - والسعر المرتفع ، لم يتم استخدام رقائق OverDrive على نطاق واسع.





أنشأت إنتل Overdrive كتحديث لـ 486 نظامًا

كم العدد؟

وفقًا لمعايير اليوم ، لم تكن أجهزة الكمبيوتر التي تم تصنيعها في أوائل التسعينيات رخيصة. جهاز كمبيوتر يستند إلى 486DX2-66 مزود بشاشة VGA وذاكرة وصول عشوائي سعتها 4 ميجابايت ومحرك أقراص ثابتة سعة 320 ميجابايت وقرص مضغوط مزدوج السرعة من علامات تجارية مثل Olivetti أو Compaq يُباع بحوالي 3500 دولار. في الوقت نفسه ، بلغت تكلفة جهاز الكمبيوتر المستند إلى Pentium-133 والذي يعمل بنظام التشغيل Windows 95 في عام 1995 ما يصل إلى 7800 دولار.



ومع ذلك ، كان أحد أهم قرارات المستهلك لشركة IBM فيما يتعلق بمفهوم الكمبيوتر الشخصي هو الحصول على إذن من Microsoft و Intel لإعادة بيع منتجاتهما إلى علامات تجارية أخرى. هذا يعني أن أي شخص لديه معرفة وشجاعة كافيين يمكن أن يعتبر نفسه صانع أجهزة كمبيوتر. بدأ الكثير منهم على هذا النحو: واحد أو اثنان في كل مرة. وتشمل هذه العلامات التجارية المعروفة مثل Gateway و Dell. بشراء مكونات من شركات مصنعة أصغر ، يمكنك توفير ما يصل إلى 40٪. أي أن سعر الكمبيوتر الشخصي سينخفض ​​من 3000 دولار إلى 1800 دولار. نعم ، ستتم إضافة المزيد من الوظائف.

اليوم 486

إذن ، كيف يبدو رقم 80486 بعد 30 عامًا على خلفية رقائق المعجزة الحالية؟ ليس هناك شك في أن أداء 486 بمعدل مليون تعليمات في الثانية متواضع للغاية ، لا سيما بالمقارنة مع AMD الحالي Ryzen Threadripper 3990X مع 64 مركزًا و 500 MIPS لكل مركز. ومع ذلك ، يمكنك العثور على جهاز كمبيوتر بأداء مماثل لـ 486 وحدة معالجة مركزية في السوق.



تذكر على الأقل STM32F103C8T6 - متحكم Cortex-M3 32 بت. تم تصميمه بواسطة ARM ، وهي شركة تصنع وحدات المعالجة المركزية للهواتف الذكية ، وتم تصنيعها بواسطة ST Microelectronics. تردد الساعة 72 ميجاهرتز ، والسرعة 1.25 MIPS. غالبًا ما يتم استخدام Cortex-M3 في مشاريع Arduino. يمكن شراؤها على موقع ئي باي مقابل 5 دولارات.





STM32F103 على اللوحة 5 دولارات أسرع قليلاً من 80486

التراث

مع أكثر من 70 طرازًا مختلفًا في الترسانة من إنتاج Intel و AMD و Cyrix (باستثناء إصدارات وحدة المعالجة المركزية من IBM و SGS-Thomson و Texas Instruments وغيرها من الشركات المصنعة) ، يمكن للطراز 80486 التنافس مع 8086 من حيث عدد الأصناف والتعديلات.



ومع ذلك ، على الرغم من العدد الهائل من التوائم والإصدارات المحسنة ، انخفض إنتاج 80486 عندما حدثت الثورة المسماة Windows 95. غيرت Microsoft مفهوم أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، ونجحت Intel بإصدار معالجات Pentium جديدة.



مع نمو شعبية Pentium ، بدأت Intel في إطلاق 486s للتطبيقات الصناعية ، وأوقفت الإنتاج مرة واحدة فقط في عام 2007 ، وبالتالي مهدت الطريق لسوق المعالجات المدمجة سريع النمو.



منذ ذلك الحين ، ظهر واختفى أكثر من جيل واحد من المعالجات ، لكن إرث 80486 - مضاعف الناقل ، وذاكرة التخزين المؤقت المدمجة و FPU - لا يزال على قيد الحياة حتى اليوم. عمل جيد ، رقم 80486.