Sab. Giu 20th, 2020

La storia dei processori Intel

Il Primo Microprocessore fu venduto da intel fu il 4004 a 4 bit uscito nel 1971. Fu progettato per lavorare ad altri microchip cioè la Rom 4001, Ram 4002 e lo Shift Register 4003. Il 4004 fu progettato principalmente per svolgere calcoli, mentre gli altri erano fondamentalmente per far funzionare il processore. Il microprocessore 4004 venne utilizzato per calcolatori e dispositivi dello stesso tipo, ma non era mai pensato di farlo finire all’interno dell’computer e il picco della sua frequenza massima si aggirava sui 740 KHz. Al 4004 seguì subito odpo un processore simile, il 4040 era una “variante” migliorata con prestazioni migliorate. Intel riuscì a farsi un nome nel settore dei microprocessori, intel subito dopo fece uscire una nuova linea di processori a 8 bit. Infatti subito dopo nel 1972 uscì l’8008 seguito subito dopo dal 8080 che usci nel 1974 e anche l’uscita del 8085 che avvenne nel 1975. Anche se l’8008 fu il primo processore prodotto da intel appartenente alla categoria di 8 bit, ma non fu molto importante come il suo predecessore e anche il suo successore, ma era più veloce del 4004 grazie alla sua caratteristica di processare dati a 8 bit ma aveva una frequenza relativamente bassa, era compresa tra “200 e 800 KHz” infatti le prestazioni non convinsero tutti. L’8008 era prodotto con transistor a 10 micrometri. Questo permise all’azienda intel di provare a raddoppiare le frequenze: infatti i chip 8080 migliori arrivarono nel 1974 con una frequenza di ben oltre la media, cioè di ben 2 MHz. Infatti l’8080 venne raggiunto in moltissimi dispositivi, infatti portò moltissimi sviluppatori di software, come la giovane microsoft si concentrarono sui processori intel. L’8086 fu il primo processore x86. Questo chip a 16 bit riusciva a gestire 1 MB di memoria usando un bus esterno a 20 bit. La frequenza di clock era di ben 4,77 MHz, decisamente bassa perchè alla fine della sua “carriera” raggiunse i 10 MHz. Grazie ai suoi 16 bit riusciva a gestire due istruzioni a 8 bit simultaneamente. L’8086 usava la revisione dell’isa x86 usata tuttora da amd e intel. All’ 8086 seguirono altri processori basati sempre sull’architettura a 16 bit. Il primo fu l’80186, infatti intel migrò diversi componenti hardware situati sulla motherboard all’interno della cpu come il generatore di clock, il controller interrupt e il timer. Con l’aggiunta di questi componenti, il processore 80186 dimostrò di essere diverse volte più veloce dell’8086. Intel presentò nello stesso anno del 8186, l’80286 era ben tre volte più veloce dell’8086, ma alla stessa frequenza infatti poteva gestire 16 MB di memoria grazie a un addres bus a 24 bit. Fu il primo x86 con un’unita di gestione della memoria chiamata anche (MMU) che gli permetteva di amministrare la memoria virtuale, ma come l’8086 aveva una pecca, cioè non aveva un’ unità Floating-Point (FPU): infatti si affidava ad un Co-Processore x87. La frequenza massima furono i 12,5 MHz. Successivamente intel fece uscire l’iAPX 432 che fu il primo tentativo di separarsi dall’x86. Da questa “soluzione” si aspettavano prestazioni diverse volte maggiori rispetto alle soluzioni x86. Ma ci fu un problema per il processore cioè ebbe dei grandi problemi nell’architettura. I processori x86 erano molto complessi ma iAXP432 portò CISC a un nuovo livello di complessità, iAXP 432 riuscì a superare l’8080 e 8086 quanto a prestazioni, ma bastò molto poco per gli x86 di ritornare in testa. Nel 1984 intel riusci a creare il suo primo processore RISC. Non fu pensato come concorrente dei processori x86 infatti era un microcontrollore per applicazioni embedded. Al interno aveva un architettura a 32 bit che sfruttava i concetti del progetto Berkeley RISC. I primi processori i960 avevano una frequenza molto bassa, il modello più lento che funzionava a 10 MHz, ma col passare del tempo migliorò e si passarono a processori più avanzati che riuscirono a toccare i 100MHz, riuscivano ad avere 4GB di memoria protetta. L’i960 venne usata nei sistemi militari. L’80386 fu il primissimo processore x86 con una architettura a 32 bit che debuttò nel 1985. A differenza delle CPU moderne, in quel periodo piu Ram, si traduceva in aumento delle prestazioni. Successivamente intel aggiunge diversi miglioramenti all’architetture che riuscirono a superare le prestazioni dell’80286, ma con la stessa quantita di ram. Nel 1989 intel provò nuovamente ad abbandonare l’x86, infatti creò una nuova CPU RISC nota con il nome i860. Ma a differenza dell’i960, venne creato questo progetto per essere una soluzione con prestazioni elevate in grado di competere nel settore desktop. Nel 1993 si inizio a parlare del primo pentium, internamente il pentium utilizzava un’architettura nota come P5, anche se il pentium era generalmente più veloce dell’80486 sotto qualunque aspetto, ma la caratteristica più importante era l’FPU nettamente migliorata. L’FPU del pentium era ben 10 volte più veloce di quella dell’80486. Al pentium seguì subito dopo il pentium pro con un’architettura diverda da quella del pentium chiamata P6. Era considerevolmente più veloce del pentium nelle operazioni a 32 bit grazie al Design Out-Of-Order (OoO). L’architettura interna venne profondamente rivista per provare a decodificare istruzioni in micro-operazioni. I primi processori pentium pro si riferiscono al mercato dei server, infatti intel estese l’addres bus a 36 bit e venne aggiunta una tecnologia chiamata “Pae” che riusciva a supportare fino a 64 GB di Ram. Anche le memorie cache vennero riviste, infatti la cache L1 venne limitata con due cache da 8 KB, che venivano utilizzate una per i dati e una per le istruzioni. Inizialmente intel voleva spingersi più in la con il pentium pro provando ad entrare nel settore consumer, ma successivamente decise di limitarsi al mondo server. I vecchi pentium erano decisamente molto più veloci con operazioni a 16 bit (si usavano operazioni a 16 bit perchè era il software che andava ancora per la maggiore). nel 1997 fu il turno del pentium II, un processore dove il “compito” principale diciamo era risolvere quasi tutti i problemi inerenti al pentium pro. Per questioni economiche intel passò a chip più convenienti per la cache, erano collegati a un package più ampio. Era un modo molto buono per abbattere il costo, ma sorgeva un problema, cioè questi moduli di memoria non riuscivano ad operare alla massima velocità della CPU. La cache L2 purtroppo operava a una frequenza dimezzata, ma basto ad aumentare le prestazioni. Successivamente intel raggiunse un supporto al set di istruzioni chiamata MMX. Intel aveva già sviluppato una nuova architettura chiamata Netburst ma non era ancora pronta. Cosi intel presentò il pentium III, i primi processori erano abbastanza simili di “cartuccia” con una cache L2 di minore qualità che operava sempre a metà della frequenza dell CPU. Dopo l’uscita dei vari pentium videro anche altre linee di prodotto che vennero chiamate “Celeron e Xeon”. Queste soluzioni usavano lo stesso core del pentium II e successivamente nel 2000 l’architettura Netburst fu finalmente ultimata e fu messa sul mercato con il nome di pentium 4. La prima soluzione venne chiamata “Willamette che durò per circa 2 anni. Fu il chip fatidico per superare il pentium III, infatti Netburst raggiunse frequenze molto più alte infatti Willamette tocco i 2GHz, ma il pentium III con una frequenza di 1,4 era più veloce in alcune operazioni, ma Netburst non era un architettura pensata per gli oggetti mobili (principalmente per i notebook) infatti nel 2003 intel creò la sua primissima architettura per i notebook, precisamente i processori pentium M. I chip erano basati su una nuova architettura chiamata “P6” successivamente fu il turno di Prescott, fu una nuova soluzione con tanti miglioramenti, intel introdusse anche l’interfaccia LGA 775 con supporto DDR2 e un miglioramento FSB Quad-Pumped. Prescott fu anche il primo processore intel x86 a 64 bit, ma nel 2005 tutti erano concentrati a sviluppare un processore Dual-Core. Infatti AMD rispose annunciando il “Dual-Core Athlon 64”, ma intel anticipò AMD portando per prima sul mercato un “Multi-Core Module” (MCM). L’azienda chiamò il suo primo Dual-Core “Pentium D” con un nome in codice, cioè Smithfield, ma anche se intel portò un processore Dual-Core prima di AMD, il pentium D non venne accolto benissimo, perchè aveva gli stessi problemi di Prescott infatti il calore e i consumi dei due die limitarono la frequenza a 32 GHz. Intel dopo vari problemi abbandonò l’architettura Netburst creandone una diversa basandosi sui progetti P6 e Pentium M. Cosi nacque il progetto “Core”, intel portò sul mercato i Core 2 Duo e i Core 2 Quad, con il mercato in pieno fermento intel tornò a lavorare sull’architettura “Core” dando vita a Nehalem, il controller della cache venne riprogettando da capo e la cache L2 furono portarono a 256 KB per core, una decisione che non andò a influire le prestazioni in quanto intel aggiunge tra i 4e i 12 MB di cache L3 condivisa con tutti i core. Le CPU che erano basate sulla l’architettura Nehalem che includedevano tra uno e quattro core. Successivamente dopo l’uscita di Nehamlem uscì un ulteriore architettura, cioè quella del Die shrink a 32 nanometri Westmere di base cambiava poco, ma intel riuscì a sfruttare la dimensione minore del dio per aggiungere componenti alla CPU, cioè invece di avere solo quattro core x86 , Westmere poteva contenere fino a 10 (Westmere- EX) e la cache L3 condivisa con ben 30 MB, intel col passare del tempo aggiornò anche il chip grafico integrato, invece di avere una singola HD Graphics intel pensò di creare tre versioni su tutti i modelli di CPU. La prima fu L’HD Graphics 3000 era la versione miglione avendo 12 EU (Execution Units), aveva una frequenza massima di 1,35 GHz con una particolarità cioè conteneva un engine per trascodifica Quick Sync. Successivamente l’HD Graphics 2000 era uguale a l’HD Graphics 3000 ma invece di 12 Eu ne aveva soltanto 6 invece l’ultima l’HD Graphics aveva sempre 6 Eu, ma era priva di alcune caratteristiche a valore aggiunto. Successivamente arrivò Haswell, e ancora una volta parliamo di un evoluzione e non di una rivoluzione, anche con l’arrivo di Haswell l’azienda si concentrò su un efficenza energetica migliore e anche alla CPU integrata. Haswell integrava all’interno del suo processore un regolatore di tensione che dava la possibbilità alla CPU di gestire nel miglior modo il consumo. Il regolatore di tensione portò la CPU a produrre un quantitativo maggiore di calore, ma la piattaforma Haswell nel complesso era più efficente. Nel 2015 finalmente arriva un ulteriore architettatura chiamata SkyLake, infatti l’architettatura SkyLake fu la prima CPU consumer conpatibile con le famose DDR4, le DDR4 permettevano un bandwidth maggiore rispetto alle DDR3, col passare del tempo usci un altra architettatura chiamata Kaby Lake che fu subito vista come una variante ottimizzata di quella SkyLake. L’architettura è cambiata molto poco ma riesce a supportare DDR4 a 2400 MHzIl Primo Microprocessore fu venduto da intel fu il 4004 a 4 bit uscito nel 1971. Fu progettato per lavorare ad altri microchip cioè la Rom 4001, Ram 4002 e lo Shift Register 4003. Il 4004 fu progettato principalmente per svolgere calcoli, mentre gli altri erano fondamentalmente per far funzionare il processore. Il microprocessore 4004 venne utilizzato per calcolatori e dispositivi dello stesso tipo, ma non era mai pensato di farlo finire all’interno dell’computer e il picco della sua frequenza massima si aggirava sui 740 KHz. Al 4004 seguì subito odpo un processore simile, il 4040 era una “variante” migliorata con prestazioni migliorate. Intel riuscì a farsi un nome nel settore dei microprocessori, intel subito dopo fece uscire una nuova linea di processori a 8 bit. Infatti subito dopo nel 1972 uscì l’8008 seguito subito dopo dal 8080 che usci nel 1974 e anche l’uscita del 8085 che avvenne nel 1975. Anche se l’8008 fu il primo processore prodotto da intel appartenente alla categoria di 8 bit, ma non fu molto importante come il suo predecessore e anche il suo successore, ma era più veloce del 4004 grazie alla sua caratteristica di processare dati a 8 bit ma aveva una frequenza relativamente bassa, era compresa tra “200 e 800 KHz” infatti le prestazioni non convinsero tutti. L’8008 era prodotto con transistor a 10 micrometri. Questo permise all’azienda intel di provare a raddoppiare le frequenze: infatti i chip 8080 migliori arrivarono nel 1974 con una frequenza di ben oltre la media, cioè di ben 2 MHz. Infatti l’8080 venne raggiunto in moltissimi dispositivi, infatti portò moltissimi sviluppatori di software, come la giovane microsoft si concentrarono sui processori intel. L’8086 fu il primo processore x86. Questo chip a 16 bit riusciva a gestire 1 MB di memoria usando un bus esterno a 20 bit. La frequenza di clock era di ben 4,77 MHz, decisamente bassa perchè alla fine della sua “carriera” raggiunse i 10 MHz. Grazie ai suoi 16 bit riusciva a gestire due istruzioni a 8 bit simultaneamente. L’8086 usava la revisione dell’isa x86 usata tuttora da amd e intel. All’ 8086 seguirono altri processori basati sempre sull’architettura a 16 bit. Il primo fu l’80186, infatti intel migrò diversi componenti hardware situati sulla motherboard all’interno della cpu come il generatore di clock, il controller interrupt e il timer. Con l’aggiunta di questi componenti, il processore 80186 dimostrò di essere diverse volte più veloce dell’8086. Intel presentò nello stesso anno del 8186, l’80286 era ben tre volte più veloce dell’8086, ma alla stessa frequenza infatti poteva gestire 16 MB di memoria grazie a un addres bus a 24 bit. Fu il primo x86 con un’unita di gestione della memoria chiamata anche (MMU) che gli permetteva di amministrare la memoria virtuale, ma come l’8086 aveva una pecca, cioè non aveva un’ unità Floating-Point (FPU): infatti si affidava ad un Co-Processore x87. La frequenza massima furono i 12,5 MHz. Successivamente intel fece uscire l’iAPX 432 che fu il primo tentativo di separarsi dall’x86. Da questa “soluzione” si aspettavano prestazioni diverse volte maggiori rispetto alle soluzioni x86. Ma ci fu un problema per il processore cioè ebbe dei grandi problemi nell’architettura. I processori x86 erano molto complessi ma iAXP432 portò CISC a un nuovo livello di complessità, iAXP 432 riuscì a superare l’8080 e 8086 quanto a prestazioni, ma bastò molto poco per gli x86 di ritornare in testa. Nel 1984 intel riusci a creare il suo primo processore RISC. Non fu pensato come concorrente dei processori x86 infatti era un microcontrollore per applicazioni embedded. Al interno aveva un architettura a 32 bit che sfruttava i concetti del progetto Berkeley RISC. I primi processori i960 avevano una frequenza molto bassa, il modello più lento che funzionava a 10 MHz, ma col passare del tempo migliorò e si passarono a processori più avanzati che riuscirono a toccare i 100MHz, riuscivano ad avere 4GB di memoria protetta. L’i960 venne usata nei sistemi militari. L’80386 fu il primissimo processore x86 con una architettura a 32 bit che debuttò nel 1985. A differenza delle CPU moderne, in quel periodo piu Ram, si traduceva in aumento delle prestazioni. Successivamente intel aggiunge diversi miglioramenti all’architetture che riuscirono a superare le prestazioni dell’80286, ma con la stessa quantita di ram. Nel 1989 intel provò nuovamente ad abbandonare l’x86, infatti creò una nuova CPU RISC nota con il nome i860. Ma a differenza dell’i960, venne creato questo progetto per essere una soluzione con prestazioni elevate in grado di competere nel settore desktop. Nel 1993 si inizio a parlare del primo pentium, internamente il pentium utilizzava un’architettura nota come P5, anche se il pentium era generalmente più veloce dell’80486 sotto qualunque aspetto, ma la caratteristica più importante era l’FPU nettamente migliorata. L’FPU del pentium era ben 10 volte più veloce di quella dell’80486. Al pentium seguì subito dopo il pentium pro con un’architettura diverda da quella del pentium chiamata P6. Era considerevolmente più veloce del pentium nelle operazioni a 32 bit grazie al Design Out-Of-Order (OoO). L’architettura interna venne profondamente rivista per provare a decodificare istruzioni in micro-operazioni. I primi processori pentium pro si riferiscono al mercato dei server, infatti intel estese l’addres bus a 36 bit e venne aggiunta una tecnologia chiamata “Pae” che riusciva a supportare fino a 64 GB di Ram. Anche le memorie cache vennero riviste, infatti la cache L1 venne limitata con due cache da 8 KB, che venivano utilizzate una per i dati e una per le istruzioni. Inizialmente intel voleva spingersi più in la con il pentium pro provando ad entrare nel settore consumer, ma successivamente decise di limitarsi al mondo server. I vecchi pentium erano decisamente molto più veloci con operazioni a 16 bit (si usavano operazioni a 16 bit perchè era il software che andava ancora per la maggiore). nel 1997 fu il turno del pentium II, un processore dove il “compito” principale diciamo era risolvere quasi tutti i problemi inerenti al pentium pro. Per questioni economiche intel passò a chip più convenienti per la cache, erano collegati a un package più ampio. Era un modo molto buono per abbattere il costo, ma sorgeva un problema, cioè questi moduli di memoria non riuscivano ad operare alla massima velocità della CPU. La cache L2 purtroppo operava a una frequenza dimezzata, ma basto ad aumentare le prestazioni. Successivamente intel raggiunse un supporto al set di istruzioni chiamata MMX. Intel aveva già sviluppato una nuova architettura chiamata Netburst ma non era ancora pronta. Cosi intel presentò il pentium III, i primi processori erano abbastanza simili di “cartuccia” con una cache L2 di minore qualità che operava sempre a metà della frequenza dell CPU. Dopo l’uscita dei vari pentium videro anche altre linee di prodotto che vennero chiamate “Celeron e Xeon”. Queste soluzioni usavano lo stesso core del pentium II e successivamente nel 2000 l’architettura Netburst fu finalmente ultimata e fu messa sul mercato con il nome di pentium 4. La prima soluzione venne chiamata “Willamette che durò per circa 2 anni. Fu il chip fatidico per superare il pentium III, infatti Netburst raggiunse frequenze molto più alte infatti Willamette tocco i 2GHz, ma il pentium III con una frequenza di 1,4 era più veloce in alcune operazioni, ma Netburst non era un architettura pensata per gli oggetti mobili (principalmente per i notebook) infatti nel 2003 intel creò la sua primissima architettura per i notebook, precisamente i processori pentium M. I chip erano basati su una nuova architettura chiamata “P6” successivamente fu il turno di Prescott, fu una nuova soluzione con tanti miglioramenti, intel introdusse anche l’interfaccia LGA 775 con supporto DDR2 e un miglioramento FSB Quad-Pumped. Prescott fu anche il primo processore intel x86 a 64 bit, ma nel 2005 tutti erano concentrati a sviluppare un processore Dual-Core. Infatti AMD rispose annunciando il “Dual-Core Athlon 64”, ma intel anticipò AMD portando per prima sul mercato un “Multi-Core Module” (MCM). L’azienda chiamò il suo primo Dual-Core “Pentium D” con un nome in codice, cioè Smithfield, ma anche se intel portò un processore Dual-Core prima di AMD, il pentium D non venne accolto benissimo, perchè aveva gli stessi problemi di Prescott infatti il calore e i consumi dei due die limitarono la frequenza a 32 GHz. Intel dopo vari problemi abbandonò l’architettura Netburst creandone una diversa basandosi sui progetti P6 e Pentium M. Cosi nacque il progetto “Core”, intel portò sul mercato i Core 2 Duo e i Core 2 Quad, con il mercato in pieno fermento intel tornò a lavorare sull’architettura “Core” dando vita a Nehalem, il controller della cache venne riprogettando da capo e la cache L2 furono portarono a 256 KB per core, una decisione che non andò a influire le prestazioni in quanto intel aggiunge tra i 4e i 12 MB di cache L3 condivisa con tutti i core. Le CPU che erano basate sulla l’architettura Nehalem che includedevano tra uno e quattro core. Successivamente dopo l’uscita di Nehamlem uscì un ulteriore architettura, cioè quella del Die shrink a 32 nanometri Westmere di base cambiava poco, ma intel riuscì a sfruttare la dimensione minore del dio per aggiungere componenti alla CPU, cioè invece di avere solo quattro core x86 , Westmere poteva contenere fino a 10 (Westmere- EX) e la cache L3 condivisa con ben 30 MB, intel col passare del tempo aggiornò anche il chip grafico integrato, invece di avere una singola HD Graphics intel pensò di creare tre versioni su tutti i modelli di CPU. La prima fu L’HD Graphics 3000 era la versione miglione avendo 12 EU (Execution Units), aveva una frequenza massima di 1,35 GHz con una particolarità cioè conteneva un engine per trascodifica Quick Sync. Successivamente l’HD Graphics 2000 era uguale a l’HD Graphics 3000 ma invece di 12 Eu ne aveva soltanto 6 invece l’ultima l’HD Graphics aveva sempre 6 Eu, ma era priva di alcune caratteristiche a valore aggiunto. Successivamente arrivò Haswell, e ancora una volta parliamo di un evoluzione e non di una rivoluzione, anche con l’arrivo di Haswell l’azienda si concentrò su un efficenza energetica migliore e anche alla CPU integrata. Haswell integrava all’interno del suo processore un regolatore di tensione che dava la possibbilità alla CPU di gestire nel miglior modo il consumo. Il regolatore di tensione portò la CPU a produrre un quantitativo maggiore di calore, ma la piattaforma Haswell nel complesso era più efficente. Nel 2015 finalmente arriva un ulteriore architettatura chiamata SkyLake, infatti l’architettatura SkyLake fu la prima CPU consumer conpatibile con le famose DDR4, le DDR4 permettevano un bandwidth maggiore rispetto alle DDR3, col passare del tempo usci un altra architettatura chiamata Kaby Lake che fu subito vista come una variante ottimizzata di quella SkyLake. L’architettura è cambiata molto poco ma riesce a supportare DDR4 a 2400 MHz

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