المعالج الدقيق

الموسوعة الحرة

تكساس إنسترومنتس TMS1000
إنتل 4004
موتورولا 6800 (MC6800)
معالج حديث 64 بت x86-64 (AMD Ryzen Threadripper 7970X، استنادًا إلى Zen 4 ، 2023)
معالج AMD Ryzen 7 1800X (2017، استنادًا إلى Zen ) في مقبس AM4 على اللوحة الأم

المعالج الدقيق هو معالج حاسوبي يتم فيه تضمين منطق معالجة البيانات والتحكم في دائرة متكاملة واحدة (IC)، أو عدد صغير من الدوائر المتكاملة. يحتوي المعالج الدقيق على الدوائر الحسابية والمنطقية ودوائر التحكم المطلوبة لأداء وظائف وحدة المعالجة المركزية (CPU) للحاسوب. الدائرة المتكاملة قادرة على تفسير وتنفيذ تعليمات البرنامج وإجراء العمليات الحسابية. [1] المعالج الدقيق هو دائرة متكاملة رقمية متعددة الأغراض، مدفوعة بالساعة ، قائمة على السجلات ، تقبل البيانات الثنائية كمدخلات، وتعالجها وفقًا للتعليمات المخزنة في ذاكرتها ، وتوفر النتائج (أيضًا في شكل ثنائي) كمخرجات. تحتوي المعالجات الدقيقة على كل من المنطق التركيبي والمنطق الرقمي المتسلسل ، وتعمل على الأرقام والرموز الممثلة في نظام الأرقام الثنائية .

أدى دمج وحدة المعالجة المركزية بالكامل على دائرة متكاملة واحدة أو عدد قليل من الدوائر المتكاملة باستخدام التكامل واسع النطاق للغاية (VLSI) إلى تقليل تكلفة طاقة المعالجة بشكل كبير. يتم إنتاج معالجات الدوائر المتكاملة بأعداد كبيرة من خلال عمليات تصنيع أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية (MOS) عالية الأتمتة ، مما يؤدي إلى سعر وحدة منخفض نسبيًا . تزيد المعالجات أحادية الشريحة من الموثوقية لأن هناك عددًا أقل من التوصيلات الكهربائية التي يمكن أن تفشل. مع تحسن تصميمات المعالجات الدقيقة ، تظل تكلفة تصنيع الشريحة (بمكونات أصغر مبنية على شريحة أشباه الموصلات بنفس الحجم) كما هي وفقًا لقانون روك .

قبل ظهور المعالجات الدقيقة، كانت أجهزة الكمبيوتر الصغيرة تُبنى باستخدام رفوف من لوحات الدوائر الإلكترونية مع العديد من الدوائر المتكاملة متوسطة وصغيرة الحجم ، وعادةً ما تكون من نوع TTL . وكانت المعالجات الدقيقة تجمع هذا في دائرة متكاملة واحدة أو عدد قليل من الدوائر المتكاملة كبيرة الحجم . وفي حين يوجد خلاف حول من يستحق الفضل في اختراع المعالج الدقيق، فإن أول معالج دقيق متاح تجاريًا كان Intel 4004 ، الذي صممه فيديريكو فاجين وتم تقديمه في عام 1971. [2]

لقد أدت الزيادة المستمرة في سعة المعالجات الدقيقة منذ ذلك الحين إلى جعل الأشكال الأخرى من أجهزة الكمبيوتر قديمة تمامًا تقريبًا (انظر تاريخ أجهزة الكمبيوتر )، مع استخدام معالج دقيق واحد أو أكثر في كل شيء بدءًا من أصغر الأنظمة المضمنة والأجهزة المحمولة إلى أكبر الحواسيب المركزية وأجهزة الكمبيوتر العملاقة .

يختلف المعالج الدقيق عن المتحكم الدقيق الذي يتضمن نظامًا على شريحة . [3] [4] يرتبط المعالج الدقيق بمعالج الإشارة الرقمية ولكنه يختلف عنه ، وهو شريحة معالج دقيق متخصصة، تم تحسين بنيتها لتلبية الاحتياجات التشغيلية لمعالجة الإشارة الرقمية . [5] : 104–107  [6]

بناء

رسم تخطيطي لبنية المعالج الدقيق Z80 ، يوضح قسم الحساب والمنطق ، وملف السجل ، وقسم منطق التحكم ، والمخازن المؤقتة لخطوط العناوين والبيانات الخارجية

إن تعقيد الدائرة المتكاملة محدود بالقيود المادية على عدد الترانزستورات التي يمكن وضعها على شريحة واحدة، وعدد نهايات الحزمة التي يمكنها ربط المعالج بأجزاء أخرى من النظام، وعدد الترابطات التي يمكن إجراؤها على الشريحة، والحرارة التي يمكن للشريحة تبديدها . إن التقدم التكنولوجي يجعل من الممكن تصنيع شرائح أكثر تعقيدًا وقوة.

قد يتضمن المعالج الدقيق الافتراضي البسيط وحدة منطق حسابية (ALU) وقسم منطق تحكم فقط . تقوم وحدة المنطق الحسابي بإجراء عمليات الجمع والطرح والعمليات مثل AND أو OR. تحدد كل عملية من عمليات وحدة المنطق الحسابي علامة واحدة أو أكثر في سجل الحالة ، والتي تشير إلى نتائج آخر عملية (قيمة صفرية أو رقم سلبي أو فيض أو غير ذلك). يسترد منطق التحكم أكواد التعليمات من الذاكرة ويبدأ تسلسل العمليات المطلوبة لوحدة المنطق الحسابي لتنفيذ التعليمات. قد يؤثر رمز عملية واحد على العديد من مسارات البيانات الفردية والسجلات والعناصر الأخرى للمعالج.

مع تقدم تكنولوجيا الدوائر المتكاملة، أصبح من الممكن تصنيع معالجات أكثر تعقيدًا على شريحة واحدة. أصبح حجم كائنات البيانات أكبر؛ حيث سمح السماح بمزيد من الترانزستورات على الشريحة بزيادة أحجام الكلمات من كلمات ذات 4 و 8 بت إلى كلمات اليوم ذات 64 بت . تمت إضافة ميزات إضافية إلى بنية المعالج؛ حيث أدى المزيد من السجلات الموجودة على الشريحة إلى تسريع البرامج، ويمكن استخدام التعليمات المعقدة لإنشاء برامج أكثر إحكاما. على سبيل المثال، غالبًا ما لم تكن العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة متاحة على المعالجات الدقيقة ذات 8 بت، ولكن كان يجب تنفيذها في البرامج . أدى دمج وحدة الفاصلة العائمة ، أولاً كدائرة متكاملة منفصلة ثم كجزء من نفس شريحة المعالج الدقيق، إلى تسريع العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة.

في بعض الأحيان، كانت القيود المادية للدوائر المتكاملة تجعل ممارسات مثل نهج شريحة البتات ضرورية. فبدلاً من معالجة كلمة طويلة بالكامل على دائرة متكاملة واحدة، كانت الدوائر المتعددة تعالج بشكل متوازٍ مجموعات فرعية من كل كلمة. وفي حين تطلب هذا منطقًا إضافيًا للتعامل، على سبيل المثال، مع الحمل والفائض داخل كل شريحة، كانت النتيجة نظامًا يمكنه التعامل، على سبيل المثال، مع كلمات مكونة من 32 بتًا باستخدام دوائر متكاملة بسعة أربعة بتات فقط لكل منها.

إن القدرة على وضع عدد كبير من الترانزستورات على شريحة واحدة تجعل من الممكن دمج الذاكرة على نفس الشريحة التي يوجد بها المعالج. تتمتع ذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية هذه بميزة الوصول السريع مقارنة بالذاكرة خارج الشريحة وتزيد من سرعة معالجة النظام للعديد من التطبيقات. لقد زادت سرعة ساعة المعالج بشكل أسرع من سرعة الذاكرة الخارجية، لذا فإن ذاكرة التخزين المؤقت ضرورية إذا لم يكن المعالج ليتأخر بسبب الذاكرة الخارجية الأبطأ.

أصبح تصميم بعض المعالجات معقدًا بما يكفي ليصبح من الصعب اختباره بالكامل ، وقد تسبب هذا في حدوث مشكلات لدى موفري الخدمات السحابية الكبار. [7]

تصميمات ذات أغراض خاصة

المعالج الدقيق هو كيان معالجة عام الغرض. وقد تبعه العديد من أجهزة المعالجة المتخصصة:

اعتبارات السرعة والقوة

Intel Core i9-9900K (2018، استنادًا إلى Coffee Lake )

يمكن اختيار المعالجات الدقيقة لتطبيقات مختلفة بناءً على حجم الكلمات، وهو مقياس لتعقيدها. تسمح أحجام الكلمات الأطول لكل دورة ساعة للمعالج بإجراء المزيد من العمليات الحسابية، ولكنها تتوافق مع قوالب الدوائر المتكاملة الأكبر حجمًا فعليًا مع استهلاك أعلى للطاقة في وضع الاستعداد والتشغيل . [8] يتم دمج المعالجات ذات 4 أو 8 أو 12 بت على نطاق واسع في المتحكمات الدقيقة التي تعمل على الأنظمة المضمنة. عندما يُتوقع من النظام التعامل مع أحجام أكبر من البيانات أو يتطلب واجهة مستخدم أكثر مرونة ، يتم استخدام معالجات 16 أو 32 أو 64 بت. يمكن اختيار معالج 8 أو 16 بت على معالج 32 بت لتطبيقات النظام على الشريحة أو المتحكم الدقيق التي تتطلب إلكترونيات منخفضة الطاقة للغاية ، أو تكون جزءًا من دائرة متكاملة مختلطة الإشارات مع إلكترونيات تناظرية حساسة للضوضاء على الشريحة مثل المحولات التناظرية إلى الرقمية عالية الدقة، أو كليهما. يقول بعض الناس أن تشغيل العمليات الحسابية ذات 32 بت على شريحة ذات 8 بت قد يؤدي في النهاية إلى استخدام المزيد من الطاقة، حيث يجب على الشريحة تنفيذ برامج تحتوي على تعليمات متعددة. [9] ومع ذلك، يقول آخرون أن شرائح 8 بت الحديثة تكون دائمًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من شرائح 32 بت عند تشغيل روتينات برمجية مكافئة. [10]

التطبيقات المضمنة

تتضمن آلاف العناصر التي لم تكن مرتبطة بالكمبيوتر تقليديًا المعالجات الدقيقة. وتشمل هذه الأجهزة المنزلية والمركبات (وملحقاتها) والأدوات وأجهزة الاختبار والألعاب ومفاتيح الإضاءة/المخفتات وقواطع الدوائر الكهربائية وأجهزة إنذار الدخان وحزم البطاريات ومكونات الصوت/الفيديو عالية الدقة (من مشغلات أقراص DVD إلى أقراص الفونوغراف الدوارة ). تتطلب المنتجات مثل الهواتف الخلوية ونظام فيديو DVD وأنظمة البث التلفزيوني عالي الدقة بشكل أساسي أجهزة استهلاكية مزودة بمعالجات دقيقة قوية ومنخفضة التكلفة. تتطلب معايير مكافحة التلوث الصارمة بشكل متزايد من مصنعي السيارات استخدام أنظمة إدارة محرك المعالجات الدقيقة للسماح بالتحكم الأمثل في الانبعاثات في ظل ظروف التشغيل المتنوعة على نطاق واسع للسيارة. تتطلب عناصر التحكم غير القابلة للبرمجة تنفيذًا ضخمًا أو مكلفًا لتحقيق النتائج الممكنة باستخدام المعالج الدقيق.

يمكن تصميم برنامج التحكم في المعالج الدقيق ( البرنامج المضمن ) ليناسب احتياجات خط الإنتاج، مما يسمح بترقية الأداء مع الحد الأدنى من إعادة تصميم المنتج. يمكن تنفيذ ميزات فريدة في نماذج خط الإنتاج المختلفة بتكلفة إنتاج لا تذكر.

يمكن أن يوفر التحكم في نظام ما بواسطة المعالج الدقيق استراتيجيات تحكم قد يكون من غير العملي تنفيذها باستخدام أدوات التحكم الكهروميكانيكية أو أدوات التحكم الإلكترونية المصممة خصيصًا. على سبيل المثال، يمكن لنظام التحكم في محرك الاحتراق الداخلي ضبط توقيت الإشعال بناءً على سرعة المحرك والحمل ودرجة الحرارة وأي ميل ملحوظ للطرق - مما يسمح للمحرك بالعمل على مجموعة من درجات الوقود.

تاريخ

لقد أدى ظهور أجهزة الكمبيوتر منخفضة التكلفة على الدوائر المتكاملة إلى تحويل المجتمع الحديث . تُستخدم المعالجات الدقيقة للأغراض العامة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية للحوسبة وتحرير النصوص وعرض الوسائط المتعددة والاتصال عبر الإنترنت . تعد العديد من المعالجات الدقيقة الأخرى جزءًا من الأنظمة المضمنة ، مما يوفر التحكم الرقمي في عدد لا يحصى من الأشياء من الأجهزة إلى السيارات إلى الهواتف الخلوية والتحكم في العمليات الصناعية . تقوم المعالجات الدقيقة بإجراء عمليات ثنائية بناءً على المنطق البولياني ، المسمى على اسم جورج بول . تم إثبات القدرة على تشغيل أنظمة الكمبيوتر باستخدام المنطق البولياني لأول مرة في أطروحة عام 1938 لطالب الماجستير كلود شانون ، والذي أصبح فيما بعد أستاذًا. يعتبر شانون "أب نظرية المعلومات". في عام 1951، اخترع موريس ويلكس البرمجة الدقيقة في جامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة، من إدراك أنه يمكن التحكم في المعالج المركزي بواسطة برنامج متخصص في ذاكرة قراءة فقط مخصصة . [11] يُنسب إلى ويلكس أيضًا فكرة العلامات الرمزية والماكرو ومكتبات البرامج الفرعية. [12]

بعد تطوير رقائق الدوائر المتكاملة MOS في أوائل الستينيات، وصلت رقائق MOS إلى كثافة ترانزستور أعلى وتكاليف تصنيع أقل من الدوائر المتكاملة ثنائية القطب بحلول عام 1964. زادت رقائق MOS في التعقيد بمعدل تنبأ به قانون مور ، مما أدى إلى التكامل واسع النطاق (LSI) مع مئات الترانزستورات على شريحة MOS واحدة بحلول أواخر الستينيات. كان تطبيق رقائق MOS LSI على الحوسبة هو الأساس لأول معالجات دقيقة، حيث بدأ المهندسون يدركون أنه يمكن احتواء معالج كمبيوتر كامل على العديد من رقائق MOS LSI. [13] كان المصممون في أواخر الستينيات يسعون جاهدين لدمج وظائف وحدة المعالجة المركزية (CPU) لجهاز كمبيوتر على حفنة من رقائق MOS LSI، والتي تسمى شرائح وحدة المعالج الدقيق (MPU).

على الرغم من وجود خلاف حول من اخترع المعالج الدقيق، [2] [14] كان أول معالج دقيق متاح تجاريًا هو Intel 4004 ، والذي تم إصداره كشريحة MOS LSI واحدة في عام 1971. [15] أصبح المعالج الدقيق أحادي الشريحة ممكنًا مع تطوير تقنية بوابة السيليكون MOS (SGT). [16] كانت أقدم ترانزستورات MOS تحتوي على بوابات معدنية من الألومنيوم ، والتي استبدلها الفيزيائي الإيطالي فيديريكو فاجين ببوابات ذاتية المحاذاة من السيليكون لتطوير أول شريحة MOS ذات بوابة سيليكون في شركة فيرتشايلد سيميكونداكتور في عام 1968. [16] انضم فاجين لاحقًا إلى شركة إنتل واستخدم تقنية MOS ذات البوابة السيليكونية لتطوير 4004، جنبًا إلى جنب مع مارسيان هوف وستانلي مازور وماساتوشي شيما في عام 1971. [17] تم تصميم 4004 لشركة Busicom ، التي اقترحت في وقت سابق تصميمًا متعدد الرقائق في عام 1969، قبل أن يغيره فريق فاجين في إنتل إلى تصميم جديد بشريحة واحدة. قدمت شركة إنتل أول معالج تجاري صغير، وهو معالج إنتل 4004 رباعي البتات ، في عام 1971. وتبعه بعد فترة وجيزة معالج إنتل 8008 ثماني البتات في عام 1972. كما تم الاستشهاد بشريحة MP944 المستخدمة في جهاز الكمبيوتر المركزي لبيانات الطائرات F-14 في عام 1970 باعتبارها معالجًا صغيرًا مبكرًا، ولكن لم يكن معروفًا للجمهور حتى تم رفع السرية عنه في عام 1998.

تبع ذلك بعد فترة وجيزة استخدامات أخرى مدمجة للمعالجات الدقيقة ذات 4 بت و8 بت، مثل المحطات الطرفية والطابعات وأنواع مختلفة من الأتمتة وما إلى ذلك. كما أدت المعالجات الدقيقة ذات 8 بت ذات العنونة ذات 16 بت والتي يمكن تحمل تكلفتها إلى ظهور أول أجهزة كمبيوتر دقيقة للأغراض العامة منذ منتصف سبعينيات القرن العشرين فصاعدًا.

يعود أول استخدام لمصطلح "المعالج الدقيق" إلى شركة Viatron Computer Systems [18] التي تصف الدائرة المتكاملة المخصصة المستخدمة في نظام الكمبيوتر الصغير System 21 الذي أعلنت عنه في عام 1968.

منذ أوائل سبعينيات القرن العشرين، اتبعت الزيادة في سعة المعالجات الدقيقة قانون مور ؛ الذي اقترح في الأصل أن عدد المكونات التي يمكن تركيبها على شريحة واحدة يتضاعف كل عام. ومع التكنولوجيا الحالية، يحدث هذا في الواقع كل عامين، [19] [ مصدر قديم ] ونتيجة لذلك، غيّر مور الفترة لاحقًا إلى عامين. [20]

المشاريع الأولى

وقد أنتجت هذه المشاريع معالجًا دقيقًا في نفس الوقت تقريبًا: جهاز كمبيوتر بيانات الهواء المركزي (CADC) من شركة Garrett AiResearch (1970)، وTMS 1802NC من شركة Texas Instruments (سبتمبر 1971)، و 4004 من شركة Intel (نوفمبر 1971، استنادًا إلى تصميم سابق لشركة Busicom عام 1969 ). ومن الممكن القول إن المعالج الدقيق AL1 من شركة Four-Phase Systems تم إنتاجه أيضًا في عام 1969.

الأنظمة رباعية الطور AL1 (1969)

كانت أنظمة الطور الأربع AL1 عبارة عن شريحة بتات مكونة من 8 بتات تحتوي على ثمانية سجلات ووحدة حسابية منطقية. [21] وقد صممها لي بويزيل في عام 1969. [22] [23] [24] في ذلك الوقت، كانت تشكل جزءًا من وحدة معالجة مركزية مكونة من تسع شرائح و24 بتًا مع ثلاثة AL1s. وقد أطلق عليها لاحقًا اسم المعالج الدقيق عندما قام بويزيل، استجابةً لدعوى قضائية في التسعينيات من قبل شركة Texas Instruments ، ببناء نظام عرض حيث شكلت AL1 واحدة جزءًا من نظام كمبيوتر عرض قاعة المحكمة، جنبًا إلى جنب مع ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط وجهاز إدخال وإخراج. [25]

غاريت أي ريسيرتش CADC (1970)

في عام 1968، تمت دعوة شركة Garrett AiResearch (التي وظفت المصممين Ray Holt وSteve Geller) لإنتاج كمبيوتر رقمي للتنافس مع الأنظمة الكهروميكانيكية التي كانت قيد التطوير آنذاك لجهاز الكمبيوتر الرئيسي للتحكم في الطيران في مقاتلة F-14 Tomcat الجديدة التابعة للبحرية الأمريكية . اكتمل التصميم بحلول عام 1970، واستخدم مجموعة شرائح تعتمد على MOS كوحدة معالجة مركزية أساسية. كان التصميم أصغر بكثير (حوالي 20 مرة) وأكثر موثوقية بكثير من الأنظمة الميكانيكية التي تنافس معها واستُخدم في جميع طرازات Tomcat المبكرة. احتوى هذا النظام على " معالج دقيق متعدد الدقائق متوازي ومتسلسل بطول 20 بت ". رفضت البحرية السماح بنشر التصميم حتى عام 1997. تم إصدار الوثائق الخاصة بـ CADC ومجموعة شرائح MP944 في عام 1998 ، وهي معروفة جيدًا. تم تقديم قصة راي هولت الذاتية لهذا التصميم والتطوير في كتاب: المهندس العرضي. [26] [27]

تخرج راي هولت من جامعة بوليتكنيك ولاية كاليفورنيا، بومونا في عام 1968، وبدأ حياته المهنية في تصميم الكمبيوتر مع CADC. [28] منذ إنشائه، كان محاطًا بالسرية حتى عام 1998 عندما سمحت البحرية الأمريكية للوثائق بالدخول إلى المجال العام بناءً على طلب هولت. ادعى هولت أنه لم يقارن أحد هذا المعالج الدقيق بالمعالجات التي جاءت لاحقًا. [29] وفقًا لـ Parab et al. (2007)،

تكشف الأوراق العلمية والأدبيات المنشورة حوالي عام 1971 أن المعالج الرقمي MP944 المستخدم في طائرة F-14 Tomcat التابعة للبحرية الأمريكية يعتبر أول معالج دقيق. على الرغم من أنه مثير للاهتمام، إلا أنه لم يكن معالجًا أحادي الشريحة، كما لم يكن Intel 4004 - فقد كان كلاهما أشبه بمجموعة من كتل البناء المتوازية التي يمكن استخدامها لإنشاء شكل عام الغرض. يحتوي على وحدة معالجة مركزية وذاكرة وصول عشوائي وذاكرة للقراءة فقط وشريحتين داعمتين أخريين مثل Intel 4004. تم تصنيعه من نفس تقنية قناة P ، ويعمل وفقًا للمواصفات العسكرية وكان به شرائح أكبر - تصميم هندسي كمبيوتر ممتاز بأي معيار. يشير تصميمه إلى تقدم كبير على Intel، وقبل عامين. لقد نجح بالفعل وكان يحلق في F-14 عندما تم الإعلان عن Intel 4004. يشير ذلك إلى أن موضوع الصناعة اليوم المتمثل في تقارب بنيات متحكمات DSP الدقيقة بدأ في عام 1971. [30]

يُعرف هذا التقارب بين معماريات DSP والميكروكنترولر باسم وحدة تحكم الإشارة الرقمية . [31]

جيلبرت هايات (1970)

في عام 1990، حصل المهندس الأمريكي جيلبرت هايات على براءة اختراع أمريكية رقم 4,942,516، [32] والتي كانت مبنية على جهاز كمبيوتر تسلسلي 16 بت بناه في منزله في نورثريدج، كاليفورنيا ، في عام 1969 من لوحات رقائق ثنائية القطب بعد ترك وظيفته في تيليدين في عام 1968؛ [2] [33] على الرغم من تقديم براءة الاختراع في ديسمبر 1970 وقبل تقديم شركة تكساس إنسترومنتس لملفات TMX 1795 وTMS 0100، لم يتم تصنيع اختراع هايات أبدًا. [33] [34] [35] ومع ذلك، أدى هذا إلى ادعاءات بأن هايات كان مخترع المعالج الدقيق ودفع إتاوات كبيرة من خلال شركة تابعة لشركة فيليبس إن في ، [36] حتى سادت شركة تكساس إنسترومنتس في معركة قانونية معقدة في عام 1996، عندما ألغى مكتب براءات الاختراع الأمريكي أجزاء رئيسية من براءة الاختراع، مع السماح لشركة هايات بالاحتفاظ بها. [2] [37] قال هايات في مقالة نشرتها صحيفة لوس أنجلوس تايمز عام 1990 إن اختراعه كان ليُصنع لو دعمه مستثمروه المحتملون، وأن المستثمرين المغامرين سربوا تفاصيل شريحته إلى الصناعة، رغم أنه لم يوضح ذلك بالأدلة التي تدعم هذا الادعاء. [33] في نفس المقال، نُقل عن مؤلف The Chip تي آر ريد قوله إن المؤرخين قد يضعون هايات في النهاية باعتباره مخترعًا مشاركًا للمعالج الدقيق، بالطريقة التي يتقاسم بها نويس من إنتل وكيلبي من تي آي الفضل في اختراع الشريحة في عام 1958: "كان كيلبي أول من توصل إلى الفكرة، لكن نويس جعلها عملية. وفي النهاية فضل الحكم القانوني نويس، لكنهما يُعتبران مخترعين مشاركين. ويمكن أن يحدث نفس الشيء هنا". [33] واصل هايات خوض معركة قانونية استمرت عقودًا من الزمان مع ولاية كاليفورنيا بشأن الضرائب غير المدفوعة المزعومة على مكاسب براءات الاختراع الخاصة به بعد عام 1990، والتي بلغت ذروتها في قضية تاريخية للمحكمة العليا تناولت حصانة الولايات السيادية في مجلس ضريبة الامتياز في كاليفورنيا ضد هايات (2019) .

آلة تكساس إنسترومنتس TMX 1795 (1970–1971)

جنبًا إلى جنب مع شركة إنتل (التي طورت 8008 )، طورت شركة تكساس إنسترومنتس في عامي 1970 و1971 وحدة معالجة مركزية أحادية الشريحة بديلة لطرفية Datapoint 2200 ، وهي TMX 1795 (لاحقًا TMC 1795). ومثل 8008، تم رفضه من قبل العميل Datapoint. ووفقًا لغاري بون، لم يصل TMX 1795 إلى مرحلة الإنتاج أبدًا. ومع ذلك، فقد وصل إلى حالة النموذج الأولي العامل في 24 فبراير 1971، وبالتالي فهو أول معالج دقيق 8 بت في العالم. [38] نظرًا لأنه تم بناؤه وفقًا لنفس المواصفات، كانت مجموعة التعليمات الخاصة به مشابهة جدًا لـ Intel 8008. [39] [40]

جهاز TMS 1802NC من شركة Texas Instruments (1971)

تم الإعلان عن TMS1802NC في 17 سبتمبر 1971، وتم تنفيذ حاسبة ذات أربع وظائف. لم تكن TMS1802NC، على الرغم من تسميتها، جزءًا من سلسلة TMS 1000 ؛ تم إعادة تسميتها لاحقًا كجزء من سلسلة TMS 0100، والتي تم استخدامها في حاسبة TI Datamath. على الرغم من تسويقها كحاسبة على شريحة، كانت TMS1802NC قابلة للبرمجة بالكامل، بما في ذلك وحدة معالجة مركزية على الشريحة بكلمة تعليمات مكونة من 11 بت، و3520 بت (320 تعليمة) من ذاكرة القراءة فقط و182 بت من ذاكرة الوصول العشوائي. [ 39] [41] [40] [42]

بيكو/أداة عامة (1971)

تم تقديم شريحة PICO1/GI250 في عام 1971: تم تصميمها بواسطة شركة Pico Electronics (جلينروثيس، اسكتلندا) وتم تصنيعها بواسطة شركة General Instrument of Hicksville NY.

في عام 1971، قدمت شركة Pico Electronics [43] وشركة General Instrument (GI) أول تعاون بينهما في مجال الدوائر المتكاملة، وهي دائرة متكاملة كاملة لآلة حاسبة أحادية الشريحة لآلة حاسبة Monroe/ Litton Royal Digital III. يمكن القول أيضًا أن هذه الشريحة يمكن أن تدعي أنها واحدة من أولى المعالجات الدقيقة أو المتحكمات الدقيقة التي تحتوي على ذاكرة للقراءة فقط (ROM) وذاكرة وصول عشوائي ( RAM) ومجموعة تعليمات RISC على الشريحة. تم رسم تخطيط الطبقات الأربع لعملية PMOS يدويًا بمقياس x500 على فيلم مايلار ، وهي مهمة كبيرة في ذلك الوقت نظرًا لتعقيد الشريحة.

كانت Pico شركة فرعية لخمسة مهندسين تصميم من شركة GI كانت رؤيتهم هي إنشاء دوائر متكاملة لحاسبة ذات شريحة واحدة. وكان لديهم خبرة تصميمية سابقة كبيرة على شرائح حاسبة متعددة مع كل من GI و Marconi-Elliott . [44] تم تكليف أعضاء الفريق الرئيسيين في الأصل من قبل شركة Elliott Automation بإنشاء كمبيوتر 8 بت في MOS وساعدوا في إنشاء مختبر أبحاث MOS في Glenrothes ، اسكتلندا في عام 1967.

أصبحت الآلات الحاسبة أكبر سوق منفردة لأشباه الموصلات، لذا حققت شركتا Pico وGI نجاحًا كبيرًا في هذه السوق الناشئة. واصلت شركة GI الابتكار في المعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة بمنتجات تشمل CP1600 وIOB1680 وPIC1650. [45] في عام 1987، تم فصل أعمال شركة GI Microelectronics إلى أعمال وحدات التحكم الدقيقة Microchip PIC .

إنتل 4004 (1971)

4004 مع إزالة الغطاء (على اليسار) وكما هو مستخدم بالفعل (على اليمين)

غالبًا ما يُنظر إلى Intel 4004 (خطأً) على أنه أول معالج دقيق حقيقي مبني على شريحة واحدة، [46] [47] بسعر 60 دولارًا أمريكيًا (ما يعادل 450 دولارًا في عام 2023). [48] إن الادعاء بكونه الأول خاطئ بالتأكيد، حيث كان TMS1802NC الأقدم أيضًا معالجًا دقيقًا حقيقيًا مبنيًا على شريحة واحدة وينطبق الشيء نفسه على TMX 1795 - النموذج الأولي فقط - 8 بت. [38] أول إعلان معروف عن 4004 مؤرخ في 15 نوفمبر 1971، وظهر في Electronic News . [ بحاجة لمصدر ] تم تصميم المعالج الدقيق بواسطة فريق يتكون من المهندس الإيطالي فيديريكو فاجين والمهندسين الأمريكيين مارسيان هوف وستانلي مازور والمهندس الياباني ماساتوشي شيما . [49]

نشأ المشروع الذي أنتج 4004 في عام 1969، عندما طلبت Busicom ، وهي شركة يابانية لتصنيع الآلات الحاسبة، من Intel بناء مجموعة شرائح للآلات الحاسبة المكتبية عالية الأداء . دعا التصميم الأصلي لشركة Busicom إلى مجموعة شرائح قابلة للبرمجة تتكون من سبع شرائح مختلفة. كانت ثلاث من الرقائق لصنع وحدة معالجة مركزية لأغراض خاصة مع تخزين برنامجها في ذاكرة القراءة فقط وتخزين بياناتها في ذاكرة القراءة والكتابة ذات السجل المحول. يعتقد تيد هوف ، مهندس Intel المكلف بتقييم المشروع، أن تصميم Busicom يمكن تبسيطه باستخدام تخزين ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية للبيانات، بدلاً من ذاكرة السجل المحول، وهندسة وحدة المعالجة المركزية للأغراض العامة الأكثر تقليدية. توصل هوف إلى اقتراح معماري بأربع شرائح: شريحة ذاكرة القراءة فقط لتخزين البرامج، وشريحة ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية لتخزين البيانات، وجهاز إدخال /إخراج بسيط ، ووحدة معالجة مركزية (CPU) ذات 4 بت. على الرغم من أنه ليس مصمم شرائح، إلا أنه شعر أنه يمكن دمج وحدة المعالجة المركزية في شريحة واحدة، ولكن نظرًا لأنه يفتقر إلى المعرفة الفنية، ظلت الفكرة مجرد أمنية في الوقت الحالي.

أول معالج دقيق من إنتاج شركة إنتل، وهو 4004

في حين جاءت بنية ومواصفات MCS-4 من تفاعل هوف مع ستانلي مازور ، مهندس برمجيات يقدم تقاريره إليه، ومع مهندس Busicom ماساتوشي شيما ، خلال عام 1969، انتقل مازور وهوف إلى مشاريع أخرى. في أبريل 1970، وظفت إنتل المهندس الإيطالي فيديريكو فاجين كقائد للمشروع، وهي الخطوة التي جعلت في النهاية التصميم النهائي لوحدة المعالجة المركزية أحادية الشريحة حقيقة واقعة (صمم شيما في الوقت نفسه البرامج الثابتة لآلة حاسبة Busicom وساعد فاجين خلال الأشهر الستة الأولى من التنفيذ). كان لدى فاجين، الذي طور في الأصل تقنية بوابة السيليكون (SGT) في عام 1968 في شركة Fairchild Semiconductor [50] وصمم أول دائرة متكاملة تجارية في العالم باستخدام SGT، وهي Fairchild 3708، الخلفية الصحيحة لقيادة المشروع إلى ما سيصبح أول معالج دقيق تجاري للأغراض العامة. نظرًا لأن SGT كان اختراعه الخاص، فقد استخدمه Faggin أيضًا لإنشاء منهجيته الجديدة لتصميم المنطق العشوائي التي جعلت من الممكن تنفيذ وحدة معالجة مركزية أحادية الشريحة بالسرعة المناسبة وتبديد الطاقة والتكلفة. كان مدير قسم تصميم MOS في شركة Intel هو Leslie L. Vadász في وقت تطوير MCS-4، لكن انتباه Vadász كان مركّزًا تمامًا على الأعمال التجارية السائدة لذواكر أشباه الموصلات، لذلك ترك القيادة وإدارة مشروع MCS-4 لـ Faggin، الذي كان مسؤولاً في النهاية عن قيادة مشروع 4004 إلى تحقيقه. تم تسليم وحدات الإنتاج من 4004 لأول مرة إلى Busicom في مارس 1971 وتم شحنها إلى عملاء آخرين في أواخر عام 1971. [ بحاجة لمصدر ]

تصميمات 8 بت

تبع Intel 4004 في عام 1972 Intel 8008 ، أول معالج دقيق 8 بت من Intel . [51] ومع ذلك، لم يكن 8008 امتدادًا لتصميم 4004، بل كان بدلاً من ذلك تتويجًا لمشروع تصميم منفصل في Intel، نشأ عن عقد مع شركة Computer Terminals Corporation ، في سان أنطونيو تكساس، للحصول على شريحة لجهاز طرفي كانوا يصممونه، [52] Datapoint 2200 - لم تأت الجوانب الأساسية للتصميم من Intel ولكن من CTC. في عام 1968، طور Vic Poor وHarry Pyle من CTC التصميم الأصلي لمجموعة التعليمات وتشغيل المعالج. في عام 1969، تعاقدت CTC مع شركتين، Intel و Texas Instruments ، لصنع تنفيذ شريحة واحدة، يُعرف باسم CTC 1201. [53] في أواخر عام 1970 أو أوائل عام 1971، انسحبت TI لعدم قدرتها على صنع جزء موثوق به. في عام 1970، ومع عدم تسليم إنتل للجزء بعد، اختارت CTC استخدام تنفيذها الخاص في Datapoint 2200، باستخدام منطق TTL التقليدي بدلاً من ذلك (وبالتالي فإن أول جهاز يقوم بتشغيل "كود 8008" لم يكن في الواقع معالجًا دقيقًا على الإطلاق وتم تسليمه قبل عام). وصلت نسخة إنتل من المعالج الدقيق 1201 في أواخر عام 1971، لكنها كانت متأخرة جدًا وبطيئة وتتطلب عددًا من شرائح الدعم الإضافية. لم يكن لدى CTC أي مصلحة في استخدامه. كانت CTC قد تعاقدت في الأصل مع إنتل على الشريحة، وكانت ستدين لهم بمبلغ 50000 دولار أمريكي (ما يعادل 376171 دولارًا أمريكيًا في عام 2023) مقابل عمل التصميم الخاص بهم. [53] لتجنب دفع ثمن شريحة لا يريدونها (ولا يمكنهم استخدامها)، أطلقت CTC سراح إنتل من عقدها وسمحت لهم بالاستخدام المجاني للتصميم. [53] قامت إنتل بتسويقها باسم 8008 في أبريل 1972، كأول معالج دقيق 8 بت في العالم. كان هذا هو الأساس لمجموعة الكمبيوتر الشهيرة " مارك-8 " التي تم الإعلان عنها في مجلة راديو إلكترونيكس في عام 1974. كان لهذا المعالج ناقل بيانات مكون من 8 بتات وناقل عناوين مكون من 14 بت. [54]

كان 8008 هو السلف لـ Intel 8080 الناجح (1974)، والذي قدم أداءً محسنًا على 8008 وتطلب شرائح دعم أقل. تصوره وصممه Federico Faggin باستخدام قناة N عالية الجهد MOS. كان Zilog Z80 (1976) أيضًا تصميمًا من Faggin، باستخدام قناة N منخفضة الجهد مع حمل استنفاد ومعالجات Intel 8 بت المشتقة: كلها مصممة بالمنهجية التي ابتكرها Faggin لـ 4004. أصدرت Motorola جهاز 6800 المنافس في أغسطس 1974، وتم إصدار MOS Technology المماثل 6502 في عام 1975 (تم تصميم كلاهما إلى حد كبير من قبل نفس الأشخاص). تنافست عائلة 6502 مع Z80 في الشعبية خلال الثمانينيات.

سمحت التكلفة الإجمالية المنخفضة والتغليف البسيط ومتطلبات ناقل الكمبيوتر البسيطة وأحيانًا دمج الدوائر الإضافية (مثل دوائر تحديث الذاكرة المدمجة في Z80 ) لـ "ثورة" الكمبيوتر المنزلي بالتسارع بشكل حاد في أوائل الثمانينيات. وقد أدى ذلك إلى إنتاج آلات غير مكلفة مثل Sinclair ZX81 ، والتي بيعت مقابل 99 دولارًا أمريكيًا (ما يعادل 331.79 دولارًا أمريكيًا في عام 2023). تم استخدام أحد أشكال 6502، MOS Technology 6510، في Commodore 64 ومتغير آخر، 8502، لتشغيل Commodore 128 .

قدمت شركة Western Design Center, Inc (WDC) معالج CMOS WDC 65C02 في عام 1982 وقامت بترخيص التصميم لعدة شركات. تم استخدامه كوحدة معالجة مركزية في أجهزة الكمبيوتر الشخصية Apple IIe و IIc وكذلك في أجهزة تنظيم ضربات القلب الطبية القابلة للزرع وأجهزة إزالة الرجفان وأجهزة السيارات والأجهزة الصناعية والاستهلاكية. كانت شركة WDC رائدة في ترخيص تصميمات المعالجات الدقيقة، وتبعتها لاحقًا ARM (32 بت) ومقدمي الملكية الفكرية للمعالجات الدقيقة الآخرين في التسعينيات.

قدمت موتورولا MC6809 في عام 1978. كان تصميمًا طموحًا ومدروسًا جيدًا مكونًا من 8 بتات ومتوافقًا مع مصدر 6800 ، وتم تنفيذه باستخدام منطق سلكي بحت (استخدمت معالجات 16 بت اللاحقة عادةً التعليمات البرمجية الدقيقة إلى حد ما، حيث أصبحت متطلبات تصميم CISC معقدة للغاية بالنسبة للمنطق السلكي البحت).

كان هناك معالج دقيق آخر مبكر ذو 8 بتات وهو Signetics 2650 ، والذي حظي باهتمام كبير بسبب بنية مجموعة التعليمات المبتكرة والقوية الخاصة به .

كان المعالج الدقيق الرائد في عالم رحلات الفضاء هو RCA 1802 (المعروف أيضًا باسم CDP1802 أو RCA COSMAC) (تم تقديمه في عام 1976)، والذي تم استخدامه على متن مسبار جاليليو إلى كوكب المشتري (أطلق عام 1989 ووصل عام 1995). كانت RCA COSMAC أول من طبق تقنية CMOS . تم استخدام CDP1802 لأنه يمكن تشغيله عند طاقة منخفضة للغاية ، ولأن هناك نوعًا متاحًا تم تصنيعه باستخدام عملية إنتاج خاصة، السيليكون على الياقوت (SOS)، والتي وفرت حماية أفضل بكثير ضد الإشعاع الكوني والتفريغ الكهروستاتيكي من أي معالج آخر في ذلك العصر. وبالتالي، قيل إن إصدار SOS من 1802 هو أول معالج دقيق مقوى بالإشعاع .

كان تصميم RCA 1802 ثابتًا ، مما يعني أنه يمكن خفض تردد الساعة بشكل تعسفي، أو حتى إيقافه. سمح هذا لمركبة جاليليو الفضائية باستخدام الحد الأدنى من الطاقة الكهربائية لفترات طويلة من الرحلة الخالية من الأحداث. تعمل المؤقتات أو المستشعرات على إيقاظ المعالج في الوقت المناسب للمهام المهمة، مثل تحديثات الملاحة، والتحكم في الموقف، وجمع البيانات، والاتصالات اللاسلكية. تحتوي الإصدارات الحالية من Western Design Center 65C02 و65C816 أيضًا على نوى ثابتة ، وبالتالي تحتفظ بالبيانات حتى عندما يتم إيقاف الساعة تمامًا.

تصميمات 12 بت

تتكون عائلة Intersil 6100 من معالج دقيق 12 بت (6100) ومجموعة من الدوائر المتكاملة للدعم المحيطي والذاكرة. يتعرف المعالج الدقيق على مجموعة تعليمات الكمبيوتر الصغير DEC PDP-8 . وعلى هذا النحو، يُشار إليه أحيانًا باسم CMOS-PDP8 . ولأنه تم إنتاجه أيضًا بواسطة شركة Harris Corporation، فقد عُرف أيضًا باسم Harris HM-6100 . وبفضل تقنية CMOS والفوائد المرتبطة بها، تم دمج 6100 في بعض التصميمات العسكرية حتى أوائل الثمانينيات.

تصميمات 16 بت

جزء من سلسلة عن
أوضاع المعالج الدقيق لعمارة x86
أول منصة مدعومة موضحة بين قوسين
  • ف
  • ت
  • هـ

كان أول معالج دقيق متعدد الشرائح 16 بت هو National Semiconductor IMP-16 ، والذي تم تقديمه في أوائل عام 1973. وتم تقديم نسخة 8 بت من مجموعة الشرائح في عام 1974 باسم IMP-8.

تشمل المعالجات الدقيقة الأخرى المبكرة متعددة الرقائق ذات 16 بت MCP-1600 التي استخدمتها شركة Digital Equipment Corporation (DEC) في مجموعة لوحات LSI-11 OEM والكمبيوتر الصغير PDP-11/03 المعبأ — و Fairchild Semiconductor MicroFlame 9440، وكلاهما تم تقديمه في الفترة 1975-1976. في أواخر عام 1974، قدمت شركة National أول معالج دقيق أحادي الرقاقة 16 بت، وهو National Semiconductor PACE ، [55] والذي تبعه لاحقًا إصدار NMOS ، وهو INS8900 .

الجهاز التالي في القائمة هو General Instrument CP1600 ، والذي تم إصداره في فبراير 1975، [56] والذي تم استخدامه بشكل أساسي في وحدة التحكم Intellivision .

كان TMS 9900 من شركة TI أحد المعالجات الدقيقة المبكرة أحادية الشريحة ذات 16 بت ، والذي كان متوافقًا أيضًا مع خط TI-990 من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة. تم استخدام 9900 في الكمبيوتر الصغير TI 990/4، والكمبيوتر المنزلي TI-99/4A ، وخط TM990 من لوحات أجهزة الكمبيوتر الصغيرة OEM. تم تعبئة الشريحة في حزمة DIP خزفية كبيرة ذات 64 سنًا ، بينما استخدمت معظم المعالجات الدقيقة ذات 8 بت مثل Intel 8080 حزمة DIP البلاستيكية الأكثر شيوعًا والأصغر والأقل تكلفة ذات 40 سنًا. تم تصميم شريحة لاحقة، TMS 9980، للتنافس مع Intel 8080، وكان لديها مجموعة تعليمات TI 990 الكاملة ذات 16 بت، واستخدمت حزمة بلاستيكية ذات 40 سنًا، ونقلت البيانات 8 بت في المرة الواحدة، لكنها لم تستطع معالجة سوى 16  كيلوبايت . كانت الشريحة الثالثة، TMS 9995، تصميمًا جديدًا. ثم توسعت العائلة لاحقًا لتشمل 99105 و99110.

قدم مركز التصميم الغربي (WDC) ترقية CMOS 65816 16 بت لـ WDC CMOS 65C02 في عام 1984. كان المعالج الدقيق 65816 16 بت هو جوهر Apple IIGS ولاحقًا نظام Super Nintendo Entertainment System ، مما يجعله أحد أكثر تصميمات 16 بت شيوعًا على الإطلاق.

قامت شركة إنتل بتوسيع تصميم 8080 إلى 16 بت إنتل 8086 ، أول عضو في عائلة x86 ، التي تعمل على تشغيل معظم أجهزة الكمبيوتر الشخصية الحديثة . قدمت إنتل 8086 كطريقة فعالة من حيث التكلفة لنقل البرامج من خطوط 8080، ونجحت في الفوز بالكثير من الأعمال على هذا الأساس. كان 8088 ، وهو إصدار من 8086 يستخدم ناقل بيانات خارجي 8 بت، هو المعالج الدقيق في أول جهاز كمبيوتر شخصي من إنتاج شركة IBM . ثم أصدرت إنتل 80186 و 80188 ، و 80286 ، وفي عام 1985، 80386 32 بت ، مما عزز هيمنتها على سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية من خلال التوافق مع الإصدارات السابقة لعائلة المعالجات. كان 80186 و80188 في الأساس إصدارات من 8086 و8088، معززة ببعض الأجهزة الطرفية المدمجة وبعض التعليمات الجديدة. على الرغم من عدم استخدام معالجي Intel 80186 و80188 في تصميمات أجهزة الكمبيوتر الشخصية من نوع IBM، [ مشكوك فيه - ناقش ] الإصدارات المصدرية الثانية من NEC، V20 وV30، بشكل متكرر. كان لدى 8086 وخلفائه طريقة مبتكرة ولكنها محدودة لتجزئة الذاكرة ، بينما قدم 80286 وحدة إدارة ذاكرة مجزأة كاملة الميزات (MMU). قدم 80386 نموذج ذاكرة مسطح 32 بت مع إدارة ذاكرة مقسمة.

لا تتضمن معالجات Intel x86 ذات 16 بت حتى 80386 وحدات فاصلة عائمة (FPUs) . قدمت Intel معالجات الرياضيات المساعدة 8087 و 80187 و 80287 و 80387 لإضافة قدرات الفاصلة العائمة المادية والوظائف المتعالية إلى وحدات المعالجة المركزية من 8086 إلى 80386. يعمل 8087 مع 8086/8088 و80186/80188، [57] يعمل 80187 مع 80186 ولكن ليس 80188، [58] يعمل 80287 مع 80286 ويعمل 80387 مع 80386. يشكل الجمع بين وحدة المعالجة المركزية x86 ومعالج مساعد x87 معالجًا دقيقًا واحدًا متعدد الرقائق؛ يتم برمجة الرقاقتين كوحدة واحدة باستخدام مجموعة تعليمات متكاملة واحدة. [59] يتم توصيل المعالجات المساعدة 8087 و 80187 بالتوازي مع حافلات البيانات والعناوين الخاصة بالمعالج الرئيسي وتنفذ التعليمات المخصصة لها مباشرة. يتم توصيل المعالجات المساعدة 80287 و 80387 بوحدة المعالجة المركزية من خلال منافذ الإدخال / الإخراج في مساحة عنوان وحدة المعالجة المركزية، وهذا شفاف للبرنامج، والذي لا يحتاج إلى معرفة أو الوصول إلى منافذ الإدخال / الإخراج هذه مباشرة؛ يصل البرنامج إلى المعالج المساعد وسجلاته من خلال أكواد التعليمات العادية.

تصميمات 32 بت

طبقات التوصيل العلوية على شريحة Intel 80486 DX2

كانت التصميمات ذات الـ 16 بت متاحة في السوق لفترة وجيزة فقط عندما بدأت تظهر تنفيذات ذات الـ 32 بت .

كان أهم تصميمات 32 بت هو Motorola MC68000 ، الذي تم تقديمه في عام 1979. كان 68k، كما كان معروفًا على نطاق واسع، يحتوي على سجلات 32 بت في نموذج برمجته ولكنه استخدم مسارات بيانات داخلية 16 بت، وثلاث وحدات منطق حسابية 16 بت، وناقل بيانات خارجي 16 بت (لتقليل عدد الدبابيس)، ويدعم خارجيًا عناوين 24 بت فقط (داخليًا كان يعمل بعناوين 32 بت كاملة). في أجهزة الكمبيوتر المركزية المتوافقة مع IBM المستندة إلى الكمبيوتر الشخصي، تم تعديل التعليمات البرمجية الداخلية الدقيقة MC68000 لمحاكاة جهاز الكمبيوتر الرئيسي System/370 IBM 32 بت. [60] وصفته Motorola عمومًا بأنه معالج 16 بت. جعل الجمع بين الأداء العالي ومساحة الذاكرة الكبيرة (16  ميجا بايت أو 2 24 بايت) والتكلفة المنخفضة إلى حد ما تصميم وحدة المعالجة المركزية  الأكثر شيوعًا في فئته. استخدمت تصميمات Apple Lisa و Macintosh معالج 68000، كما فعلت تصميمات أخرى في منتصف الثمانينيات، بما في ذلك Atari ST و Amiga .

كان أول معالج دقيق أحادي الشريحة في العالم 32 بتًا بالكامل، مع مسارات بيانات 32 بت وحافلات 32 بت وعناوين 32 بت، هو AT&T Bell Labs BELLMAC-32A ، مع العينات الأولى في عام 1980 والإنتاج العام في عام 1982. [61] [62] بعد التخارج من AT&T في عام 1984، تمت إعادة تسميته إلى WE 32000 (WE لـ Western Electric )، وكان له جيلان متتابعان، WE 32100 وWE 32200. تم استخدام هذه المعالجات الدقيقة في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة AT&T 3B5 و3B15؛ في 3B2، أول كمبيوتر صغير فائق سطح المكتب في العالم؛ في "Companion"، أول كمبيوتر محمول 32 بت في العالم ؛ وفي "ألكسندر"، أول حاسوب فائق الدقة بحجم كتاب في العالم، مزود بخراطيش ذاكرة ROM مماثلة لوحدات التحكم في الألعاب اليوم. وكانت كل هذه الأنظمة تعمل بنظام التشغيل UNIX System V.

كان أول معالج تجاري أحادي الشريحة، 32 بت بالكامل، متاحًا في السوق هو HP FOCUS .

كان أول معالج دقيق 32 بت من إنتاج شركة إنتل هو iAPX 432 ، والذي تم طرحه في عام 1981، ولكنه لم يحقق نجاحًا تجاريًا. كان يتمتع بهندسة متقدمة قائمة على القدرات وموجهة للكائنات ، ولكن أداءه كان ضعيفًا مقارنة بالهندسة المعمارية المعاصرة مثل معالج 80286 من إنتاج إنتل (الذي طرح في عام 1982)، والذي كان أسرع بأربع مرات تقريبًا في اختبارات المقارنة النموذجية. ومع ذلك، كانت نتائج iAPX432 ترجع جزئيًا إلى مُجمِّع Ada المتسرع وبالتالي غير الأمثل . [ بحاجة لمصدر ]

أدى نجاح موتورولا مع 68000 إلى ظهور MC68010 ، الذي أضاف دعم الذاكرة الافتراضية . أضاف MC68020 ، الذي تم تقديمه في عام 1984، حافلات بيانات وعناوين كاملة بطول 32 بت. أصبح 68020 شائعًا للغاية في سوق أجهزة الكمبيوتر العملاقة يونكس ، وأنتجت العديد من الشركات الصغيرة (على سبيل المثال، Altos و Charles River Data Systems و Cromemco ) أنظمة بحجم سطح المكتب. تم تقديم MC68030 بعد ذلك، والذي تم تحسينه على التصميم السابق من خلال دمج وحدة MMU في الشريحة. أدى النجاح المستمر إلى ظهور MC68040 ، الذي تضمن وحدة FPU لتحسين أداء الرياضيات. فشل 68050 في تحقيق أهداف الأداء الخاصة به ولم يتم إصداره، وتم إصدار MC68060 التالي في سوق مشبع بتصميمات RISC الأسرع بكثير. اختفت عائلة 68k من الاستخدام في أوائل التسعينيات.

صممت شركات كبيرة أخرى معالج 68020 والإصدارات اللاحقة له في المعدات المضمنة. في مرحلة ما، كان عدد معالجات 68020 في المعدات المضمنة أكبر من عدد معالجات Intel Pentium في أجهزة الكمبيوتر الشخصية. [63] إن نوى معالج ColdFire مشتقة من معالج 68020.

خلال هذا الوقت (من أوائل إلى منتصف الثمانينيات)، قدمت شركة National Semiconductor معالجًا داخليًا دقيقًا مشابهًا للغاية مكونًا من 16 بتًا و32 بتًا يسمى NS 16032 (تمت إعادة تسميته لاحقًا باسم 32016)، وتم تسمية الإصدار الكامل المكون من 32 بت باسم NS 32032. في وقت لاحق، أنتجت شركة National Semiconductor NS 32132 ، والذي سمح لوحدتي معالجة مركزية بالتواجد على نفس ناقل الذاكرة مع التحكيم المدمج. تفوقت NS32016/32 على MC68000/10، لكن NS32332 - التي وصلت في نفس وقت MC68020 تقريبًا - لم يكن لديها أداء كافٍ. كانت شريحة الجيل الثالث، NS32532، مختلفة. كان أداءها ضعف أداء MC68030، التي تم إصدارها في نفس الوقت تقريبًا. أثر ظهور معالجات RISC مثل AM29000 وMC88000 (كلاهما ميت الآن) على بنية النواة النهائية، NS32764. مع تقدم تقني - مع نواة RISC فائقة السرعة، وناقل 64 بت، وسرعة عالية داخليًا - لا يزال بإمكانها تنفيذ تعليمات Series 32000 من خلال الترجمة في الوقت الفعلي.

عندما قررت شركة ناشيونال سيميكوندكتور مغادرة سوق يونكس، أعيد تصميم الشريحة لتصبح معالج Swordfish Embedded مع مجموعة من الأجهزة الطرفية الموجودة على الشريحة. تبين أن الشريحة باهظة الثمن للغاية بالنسبة لسوق الطابعات الليزرية وتم التخلص منها. ذهب فريق التصميم إلى شركة إنتل وهناك صمموا معالج بنتيوم، وهو مشابه جدًا لنواة NS32764 داخليًا. كان النجاح الكبير لسلسلة 32000 في سوق الطابعات الليزرية، حيث كان سعر وأداء NS32CG16 مع تعليمات BitBlt المشفرة جيدًا للغاية وتم تبنيه من قبل شركات كبيرة مثل كانون. بحلول منتصف الثمانينيات، قدمت شركة سيكوينت أول كمبيوتر من فئة خادم SMP باستخدام NS 32032. كان هذا أحد انتصارات التصميم القليلة، واختفى في أواخر الثمانينيات. كانت معالجات MIPS R2000 (1984) و R3000 (1989) من معالجات RISC الدقيقة 32 بت ناجحة للغاية. تم استخدامها في محطات العمل والخوادم المتطورة من قبل شركة SGI وغيرها. وشملت التصميمات الأخرى Zilog Z80000 ، والتي وصلت متأخرة جدًا إلى السوق ولم يكن لديها فرصة للنجاح واختفت بسرعة.

ظهرت ARM لأول مرة في عام 1985. [64] هذا هو تصميم معالج RISC ، والذي أصبح منذ ذلك الحين يهيمن على مساحة معالجات الأنظمة المضمنة 32 بت بسبب كفاءته في استهلاك الطاقة، ونموذج الترخيص الخاص به ، ومجموعة واسعة من أدوات تطوير النظام. يقوم مصنعو أشباه الموصلات عمومًا بترخيص النوى ودمجها في منتجات نظامهم الخاص على الشريحة ؛ فقط عدد قليل من البائعين مثل Apple مرخص لهم بتعديل نوى ARM أو إنشاء نوى خاصة بهم. تتضمن معظم الهواتف المحمولة معالج ARM، كما هو الحال مع مجموعة متنوعة من المنتجات الأخرى. هناك نوى ARM موجهة للميكروكنترولر بدون دعم للذاكرة الافتراضية، بالإضافة إلى معالجات تطبيقات متعددة المعالجات متماثلة (SMP) مع ذاكرة افتراضية.

من عام 1993 إلى عام 2003، أصبحت معماريات x86 ذات 32 بت مهيمنة بشكل متزايد في أسواق أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والخوادم، وأصبحت هذه المعالجات الدقيقة أسرع وأكثر كفاءة. قامت شركة Intel بترخيص إصدارات مبكرة من البنية لشركات أخرى، لكنها رفضت ترخيص Pentium، لذلك قامت AMD و Cyrix ببناء إصدارات لاحقة من البنية بناءً على تصميماتها الخاصة. خلال هذه الفترة، زادت هذه المعالجات في التعقيد (عدد الترانزستورات) والقدرة (التعليمات / الثانية) بما لا يقل عن ثلاثة أوامر من حيث الحجم. ربما يكون خط Pentium من Intel هو نموذج المعالج 32 بت الأكثر شهرة وتميزًا، على الأقل لدى الجمهور على نطاق واسع.

تصميمات 64 بت في أجهزة الكمبيوتر الشخصية

في حين تم استخدام تصميمات المعالجات الدقيقة 64 بت في العديد من الأسواق منذ أوائل التسعينيات (بما في ذلك وحدة تحكم الألعاب Nintendo 64 في عام 1996)، شهد أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين تقديم معالجات دقيقة 64 بت تستهدف سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

مع طرح AMD لهندسة 64 بت متوافقة مع x86، x86-64 (وتسمى أيضًا AMD64 )، في سبتمبر 2003، تليها ملحقات 64 بت المتوافقة تمامًا تقريبًا من Intel (التي كانت تسمى أولاً IA-32e أو EM64T، والتي أعيدت تسميتها لاحقًا باسم Intel 64 )، بدأ عصر سطح المكتب 64 بت. يمكن لكلا الإصدارين تشغيل تطبيقات قديمة 32 بت دون أي عقوبة أداء بالإضافة إلى برامج 64 بت جديدة. مع أنظمة التشغيل Windows XP x64 و Windows Vista x64 و Windows 7 x64 و Linux و BSD و macOS التي تعمل بنظام 64 بت بشكل أصلي، فإن البرنامج مهيأ أيضًا للاستفادة الكاملة من قدرات مثل هذه المعالجات. إن الانتقال إلى 64 بت هو أكثر من مجرد زيادة في حجم السجل من IA-32 لأنه يضاعف أيضًا عدد السجلات للأغراض العامة.

كان الانتقال إلى 64 بت بواسطة PowerPC مقصودًا منذ تصميم البنية في أوائل التسعينيات ولم يكن سببًا رئيسيًا لعدم التوافق. يتم توسيع سجلات الأعداد الصحيحة الموجودة مثل جميع مسارات البيانات ذات الصلة، ولكن كما كانت الحال مع IA-32، كانت وحدات الفاصلة العائمة والمتجهة تعمل عند أو أعلى من 64 بت لعدة سنوات. على عكس ما حدث عندما تم تمديد IA-32 إلى x86-64، لم تتم إضافة سجلات جديدة للأغراض العامة في PowerPC 64 بت، وبالتالي فإن أي أداء يتم اكتسابه عند استخدام وضع 64 بت للتطبيقات التي لا تستخدم مساحة العنوان الأكبر يكون ضئيلًا. [ بحاجة لمصدر ]

في عام 2011، قدمت ARM بنية ARM الجديدة ذات 64 بت.

ريسك

في منتصف الثمانينيات وحتى أوائل التسعينيات، ظهرت مجموعة من معالجات الكمبيوتر الجديدة عالية الأداء ذات التعليمات المخفضة ( RISC )، متأثرة بتصميمات وحدات المعالجة المركزية المنفصلة المشابهة لـ RISC مثل IBM 801 وغيرها. تم استخدام معالجات RISC في البداية في الأجهزة ذات الأغراض الخاصة ومحطات عمل يونكس ، ولكنها اكتسبت بعد ذلك قبولًا واسعًا في أدوار أخرى.

تم إصدار أول تصميم تجاري لمعالج RISC في عام 1984 بواسطة MIPS Computer Systems ، وهو R2000 32 بت (لم يتم إصدار R1000). في عام 1986، أصدرت HP أول نظام لها مع وحدة معالجة مركزية PA-RISC . في عام 1987، في أجهزة كمبيوتر Acorn غير Unix، أصبح Acorn Archimedes القائم على ARM2 32 بت، والذي لا يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت، أول نجاح تجاري باستخدام بنية ARM ، والتي كانت تُعرف آنذاك باسم Acorn RISC Machine (ARM)؛ أول ARM1 من السيليكون في عام 1985. جعل R3000 التصميم عمليًا حقًا، وقدم R4000 أول معالج RISC 64 بت متاح تجاريًا في العالم. ستؤدي المشاريع المتنافسة إلى ظهور بنيات IBM POWER و Sun SPARC . وبعد فترة وجيزة، بدأ كل بائع رئيسي في إصدار تصميم RISC، بما في ذلك AT&T CRISP ، وAMD 29000 ، و Intel i860 و Intel i960 ، وMotorola 88000 ، و DEC Alpha .

في أواخر تسعينيات القرن العشرين، كان يتم إنتاج اثنين فقط من معماريات RISC ذات 64 بت بكميات كبيرة للتطبيقات غير المضمنة: SPARC و Power ISA ، ولكن مع تزايد قوة ARM، أصبحت في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ثالث معمارية RISC في قطاع الحوسبة العامة.

تصميم SMP ومتعدد النواة

لوحة أم ثنائية الاتجاه
تدعم اللوحة الأم ABIT BP6 معالجين من نوع Intel Celeron بسرعة 366 ميجا هرتز، وتظهر الصورة مبددات الحرارة من شركة Zalman.
لوحة أم للكمبيوتر مع مشتتات حرارية من نوع زلمان
اللوحة الأم ثنائية المقبس Abit BP6 معروضة مع مشتتات الحرارة Zalman Flower

تعد المعالجة المتعددة المتناظرة SMP [65] عبارة عن تكوين يتكون من وحدتي معالجة مركزية أو أربع وحدات معالجة مركزية أو أكثر (في أزواج) تُستخدم عادةً في الخوادم ومحطات العمل المحددة وأجهزة الكمبيوتر الشخصية المكتبية منذ تسعينيات القرن العشرين. المعالج متعدد النواة هو وحدة معالجة مركزية واحدة تحتوي على أكثر من نواة معالج دقيق.

تم إصدار هذه اللوحة الأم الشهيرة ذات المقبسين من Abit في عام 1999 كأول لوحة أم للكمبيوتر الشخصي تدعم SMP، وكانت Intel Pentium Pro أول وحدة معالجة مركزية تجارية تُعرض على بناة الأنظمة والمتحمسين لها. تدعم Abit BP9 وحدتي معالجة مركزية من نوع Intel Celeron وعند استخدامها مع نظام تشغيل يدعم SMP (Windows NT/2000/Linux)، تحصل العديد من التطبيقات على أداء أعلى بكثير من وحدة معالجة مركزية واحدة. يمكن رفع تردد تشغيل وحدات المعالجة المركزية Celeron المبكرة بسهولة، وكان الهواة يستخدمون وحدات المعالجة المركزية غير المكلفة نسبيًا التي تعمل بتردد يصل إلى 533 ميجا هرتز - وهو ما يتجاوز مواصفات Intel كثيرًا. بعد اكتشاف سعة هذه اللوحات الأم، أزالت Intel إمكانية الوصول إلى المضاعف في وحدات المعالجة المركزية اللاحقة.

في عام 2001، أطلقت شركة IBM وحدة المعالجة المركزية POWER4 ، وهي معالج تم تطويره على مدار خمس سنوات من البحث، بدأ في عام 1996 باستخدام فريق من 250 باحثًا. وقد تم دعم الجهود المبذولة لإنجاز المستحيل من خلال تطوير التعاون عن بعد وتكليف المهندسين الأصغر سنًا بالعمل مع المهندسين الأكثر خبرة. حقق عمل الفريق نجاحًا مع المعالج الدقيق الجديد، Power4. إنه معالج 2 في 1 ضاعف الأداء بأكثر من الضعف بنصف سعر المنافسين، وهو تقدم كبير في الحوسبة. كتبت مجلة الأعمال eWeek : "يمثل Power4 المصمم حديثًا بسرعة 1 جيجاهرتز قفزة هائلة عن سابقه" . وقال محلل الصناعة، براد داي من Giga Information Group: "تصبح IBM عدوانية للغاية، وهذا الخادم هو تغيير لقواعد اللعبة".

فاز Power4 بجائزة "اختيار المحللين لأفضل معالج محطة عمل/خادم لعام 2001"، وحطم أرقامًا قياسية بارزة، بما في ذلك الفوز في مسابقة ضد أفضل اللاعبين في برنامج Jeopardy! [66] التلفزيوني الأمريكي.

تم إطلاق وحدات المعالجة المركزية Yonah من Intel في 6 يناير 2006، وتم تصنيعها بقالبين معبأين على وحدة متعددة الرقائق . في سوق متنافسة بشدة، أصدرت AMD وشركات أخرى إصدارات جديدة من وحدات المعالجة المركزية متعددة النواة، ووحدات المعالجة المركزية Athlon MP الممكّنة بتقنية SMP من AMD من خط AthlonXP في عام 2001، وأصدرت Sun معالجات Niagara و Niagara 2 ذات الثمانية أنوية، وتم إصدار معالج Athlon X2 من AMD في يونيو 2007. كانت الشركات منخرطة في سباق لا ينتهي من أجل السرعة، والواقع أن البرامج الأكثر تطلبًا تتطلب قوة معالجة أكبر وسرعات وحدة معالجة مركزية أسرع.

بحلول عام 2012، أصبحت المعالجات ثنائية ورباعية النواة مستخدمة على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والمعالجات الأحدث - المشابهة لمعالجات Intel Xeon ذات التكلفة الأعلى على المستوى الاحترافي - مع وجود أنوية إضافية تنفذ التعليمات بالتوازي بحيث يزيد أداء البرنامج عادةً، بشرط أن يكون البرنامج مصممًا للاستفادة من الأجهزة المتقدمة. قدمت أنظمة التشغيل الدعم للنوى المتعددة ووحدات المعالجة المركزية SMD، وتم برمجة العديد من تطبيقات البرامج بما في ذلك التطبيقات ذات أحمال العمل الكبيرة والموارد المكثفة - مثل الألعاب ثلاثية الأبعاد - للاستفادة من أنظمة النواة المتعددة ووحدات المعالجة المركزية المتعددة.

تتصدر Apple وIntel وAMD السوق حاليًا بوحدات المعالجة المركزية متعددة النواة لأجهزة سطح المكتب ومحطات العمل. على الرغم من أنهم يتفوقون على بعضهم البعض كثيرًا في فئة الأداء. تحتفظ Intel بترددات أعلى وبالتالي تتمتع بأسرع أداء للنواة الفردية، [67] بينما غالبًا ما تكون AMD هي الرائدة في الروتينات متعددة الخيوط بسبب ISA الأكثر تقدمًا وعقدة العملية التي يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية عليها.

ترتبط مفاهيم المعالجة المتعددة لتكوينات متعددة النواة/متعددة وحدات المعالجة المركزية بقانون أمدال .

إحصائيات السوق

في عام 1997، كان حوالي 55% من جميع وحدات المعالجة المركزية المباعة في العالم عبارة عن وحدات تحكم دقيقة 8 بت ، وقد تم بيع أكثر من 2 مليار منها. [68]

في عام 2002، كان أقل من 10% من جميع وحدات المعالجة المركزية المباعة في العالم ذات 32 بت أو أكثر. ومن بين جميع وحدات المعالجة المركزية ذات 32 بت المباعة، يتم استخدام حوالي 2% منها في أجهزة الكمبيوتر الشخصية المكتبية أو المحمولة. تُستخدم معظم المعالجات الدقيقة في تطبيقات التحكم المضمنة مثل الأجهزة المنزلية والسيارات والأجهزة الطرفية للكمبيوتر. وإذا نظرنا إلى الأمر ككل، فإن متوسط ​​سعر المعالج الدقيق أو المتحكم الدقيق أو معالج الإشارة الرقمية يزيد قليلاً عن 6 دولارات أمريكية (ما يعادل 10.16 دولارًا في عام 2023). [69]

في عام 2003، تم تصنيع وبيع معالجات دقيقة بقيمة 44 مليار دولار تقريبًا (أي ما يعادل حوالي 73 مليار دولار في عام 2023). [70] وعلى الرغم من إنفاق حوالي نصف هذه الأموال على وحدات المعالجة المركزية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية المكتبية أو المحمولة ، إلا أن هذه الوحدات لا تمثل سوى حوالي 2% من إجمالي وحدات المعالجة المركزية المباعة. [69] تحسن سعر معالجات الكمبيوتر المحمول المعدلة حسب الجودة بنسبة −25% إلى −35% سنويًا في الفترة من 2004 إلى 2010، وتباطأ معدل التحسن إلى −15% إلى −25% سنويًا في الفترة من 2010 إلى 2013. [71]

تم تصنيع حوالي 10 مليار وحدة معالجة مركزية في عام 2008. معظم وحدات المعالجة المركزية الجديدة التي يتم إنتاجها كل عام تكون مدمجة. [72]

انظر أيضا

ملحوظات

  1. ^ أوريون، فيريتاس (23 أغسطس 2024). "ما الذي يميز المعالج الدقيق عن المتحكم الدقيق؟". أمفيو إلكترونيكس . أوريون فيريتاس.
  2. ^ "القصة المدهشة لأول معالج دقيق". 30 أغسطس 2016. مؤرشف من الأصل في 4 أكتوبر 2022. استرجاع 4 أكتوبر 2022 .
  3. ^ Warnes, Lionel (2003). "Microprocessors and microcontrollers". Electronic and Electrical Engineering . London: Macmillan Education UK. pp. 443–477. doi :10.1007/978-0-230-21633-4_23. ISBN 978-0-333-99040-7. المعالج الدقيق ليس جهاز كمبيوتر مستقل، لأنه يفتقر إلى الذاكرة والتحكم في الإدخال/الإخراج. هذه هي الأجزاء المفقودة التي يوفرها المتحكم الدقيق، مما يجعله أقرب إلى جهاز كمبيوتر كامل على شريحة.
  4. ^ موريس، نويل م. (1985). الأنظمة القائمة على الإلكترونيات الدقيقة والمعالجات الدقيقة . لندن: ماكميلان للتعليم في المملكة المتحدة. ص. 16. doi :10.1007/978-1-349-06978-1. ISBN 978-0-333-36190-0إن المعالج الدقيق غير قادر على إجراء العمليات الحسابية بنفسه ويحتاج إلى نظام دعم للقيام بذلك. يتضمن نظام دعم وحدة المعالجة المركزية نظام تخزين لا يتم فيه تخزين تعليمات التشغيل فحسب، بل وأيضًا البيانات (المتغيرات).
  5. ^ داير، ستيفن أ.؛ هارمز، بريان ك. (13 أغسطس 1993). "معالجة الإشارات الرقمية". في يوفيتس، مارشال سي. (محرر). التقدم في الحاسبات الآلية . المجلد 37. أكاديميك بريس . ص. 59-118. doi :10.1016/S0065-2458(08)60403-9. ISBN 978-0120121373. ISSN  0065-2458. LCCN  59015761. OCLC  858439915. OL  10070096M.
  6. ^ Liptak, BG (2006). Process Control and Optimization. Instrument Engineers' Handbook. المجلد 2 (الطبعة الرابعة). CRC Press. ص 11-12. ISBN 978-0849310812- عبر كتب Google .
  7. ^ "للعلم: أصبحت شرائح الكمبيوتر اليوم متقدمة للغاية، فهي أكثر "تقلبًا" من الدقة - وهذا هو الدليل". مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2024 . تم الاسترجاع 13 فبراير 2024 .
  8. ^ CMicrotek. "8-bit vs 32-bit Micros" Archived 2014-07-14 at the Wayback Machine .
  9. ^ "إدارة تأثير زيادة استهلاك طاقة المعالج الدقيق" (PDF) . جامعة رايس . مؤرشف من الأصل (PDF) في 3 أكتوبر 2015. تم الاسترجاع في 1 أكتوبر 2015 .
  10. ^ واين فريمان. "11 خرافة حول وحدات التحكم الدقيقة 8 بت" مؤرشف في 12 أغسطس 2022 على موقع واي باك مشين . 2016. اقتباس: "بشكل أساسي، من خلال إنجاز عملك بشكل أسرع، يمكنك وضع وحدة المعالجة المركزية في وضع السكون لفترات زمنية أطول. وبالتالي، فإن وحدات التحكم الدقيقة 32 بت أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من وحدات التحكم الدقيقة 8 بت، أليس كذلك؟ خطأ."
  11. ^ Wilkes, MV (1969). "نمو الاهتمام بالبرمجة الدقيقة: دراسة استقصائية للأدبيات". ACM Computing Surveys . 1 (3): 139–145. doi : 10.1145/356551.356553 . S2CID  10673679.
  12. ^ "وفاة السير موريس ويلكس، أبو الحوسبة". Silicon UK . 3 ديسمبر 2010. تم الاسترجاع في 28 نوفمبر 2023 .
  13. ^ Shirriff, Ken (30 August 2016). "The Surprising Story of the First Microprocessors" . IEEE Spectrum . 53 (9). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات : 48–54. doi :10.1109/MSPEC.2016.7551353. S2CID  32003640. مؤرشف من الأصل في 24 نوفمبر 2017. تم الاسترجاع في 13 أكتوبر 2019 .
  14. ^ لوز، ديفيد (20 سبتمبر 2018). "من اخترع المعالج الدقيق؟". متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 19 يناير 2024. تم الاسترجاع 19 يناير 2024 .
  15. ^ "1971: المعالج الدقيق يدمج وظيفة وحدة المعالجة المركزية على شريحة واحدة". محرك السيليكون . متحف تاريخ الكمبيوتر . مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2021. تم الاسترجاع في 22 يوليو 2019 .
  16. ^ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة | محرك السيليكون | متحف تاريخ الكمبيوتر". www.computerhistory.org . مؤرشف من الأصل في 29 يوليو 2020 . تم الاسترجاع في 24 أكتوبر 2019 .
  17. ^ "1971: المعالج الدقيق يدمج وظيفة وحدة المعالجة المركزية على شريحة واحدة | محرك السيليكون | متحف تاريخ الكمبيوتر". www.computerhistory.org . مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2021 . تم الاسترجاع 24 أكتوبر 2019 .
  18. ^ أنظمة كمبيوتر فياترون. "النظام 21 الآن!" محفوظ في 2011-03-21 على موقع واي باك مشين (PDF).
  19. ^ مور، جوردون (19 أبريل 1965). "حشر المزيد من المكونات على الدوائر المتكاملة" (PDF) . إلكترونيات . 38 (8). مؤرشف من الأصل (PDF) في 18 فبراير 2008. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  20. ^ "مقتطفات من محادثة مع جوردون مور: قانون مور" (PDF) . إنتل. 2005. مؤرشف من الأصل (PDF) في 29 أكتوبر 2012. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 . {{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها |journal=( مساعدة )
  21. ^ Basset, Ross (2003). "متى لا يكون المعالج الدقيق معالجًا دقيقًا؟ البناء الصناعي لابتكار أشباه الموصلات". في Finn, Bernard (محرر). Exposing Electronics . Michigan State University Press. ص. 121. ISBN 978-0-87013-658-0. تم أرشفة النسخة الأصلية في 30 مارس 2014.
  22. ^ "1971 - المعالج الدقيق يدمج وظيفة وحدة المعالجة المركزية على شريحة واحدة". محرك السيليكون . متحف تاريخ الكمبيوتر. مؤرشف من الأصل في 8 يونيو 2010. تم الاسترجاع في 25 يوليو 2010 .
  23. ^ Shaller, Robert R. (15 April 2004). "Technological Innovation in the Semiconductor Industry: A Case Study of the International Technology Roadmap for Semiconductors" (PDF) . جامعة جورج ماسون. مؤرشف من الأصل (PDF) في 19 ديسمبر 2006. تم الاسترجاع في 25 يوليو 2010 .
  24. ^ RW (3 مارس 1995). "مقابلة مع جوردون إي مور". مجموعات تاريخ العلوم والتكنولوجيا في LAIR . لوس ألتوس هيلز، كاليفورنيا: جامعة ستانفورد. مؤرشف من الأصل في 4 فبراير 2012.
  25. ^ باسيت 2003. ص 115، 122.
  26. ^ "أول معالج دقيق". أول معالج دقيق | الذكرى الخمسين للمعالج الدقيق 2020. مؤرشف من الأصل في 6 يناير 2014.
  27. ^ Holt, Ray M. "World's First Microprocessor Chip Set". موقع Ray M. Holt. مؤرشف من الأصل في 6 يناير 2014. تم الاسترجاع في 25 يوليو 2010 .
  28. ^ فالون، سارة. "التاريخ السري لأول معالج دقيق، وطائرة إف-14، وأنا". Wired . ISSN  1059-1028. مؤرشف من الأصل في 18 يناير 2024 . تم الاسترجاع 21 يناير 2024 .
  29. ^ Holt, Ray (27 September 2001). Lecture: Microprocessor Design and Development for the US Navy F14 FighterJet (Speech). Room 8220, Wean Hall, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA, US. مؤرشف من الأصل في 1 أكتوبر 2011. تم الاسترجاع في 25 يوليو 2010 .{{cite speech}}: CS1 maint: location (link)
  30. ^ Parab, Jivan S.; Shelake, Vinod G.; Kamat, Rajanish K.; Naik, Gourish M. (2007). Exploring C for Microcontrollers: A Hands on Approach (PDF) . Springer. ص. 4. ISBN 978-1-4020-6067-0. مؤرشف من الأصل (PDF) في 20 يوليو 2011 . استرجاع 25 يوليو 2010 .
  31. ^ داير، إس إيه؛ هارمز، بي كيه (1993). "معالجة الإشارات الرقمية". في يوفيتس، إم سي (المحرر). التطورات في الحاسبات الآلية . المجلد 37. أكاديميك بريس. ص 104-107. doi :10.1016/S0065-2458(08)60403-9. ISBN 9780120121373. تم أرشفة النسخة الأصلية في 29 ديسمبر 2016.
  32. ^ US 4942516, Hyatt, Gilbert P, "Single chip integrated circuit computer architecture", released 1990-07-17  Archived 25 May 2012 at the Wayback Machine
  33. ^ abcd "مساعي مصمم الرقائق التي استمرت 20 عامًا: أجهزة الكمبيوتر: يبدو أن معركة جيلبرت هايات المنفردة للحصول على براءة اختراع للمعالج الدقيق قد أتت ثمارها، إذا كان بإمكانه الصمود في وجه التحديات القانونية. إليكم قصته". لوس أنجلوس تايمز . 21 أكتوبر 1990. مؤرشف من الأصل في 4 أكتوبر 2022. تم الاسترجاع في 4 أكتوبر 2022 .
  34. ^ ماركوف، جون (20 يونيو 1996). "لشركة تكساس إنسترومنتس بعض حقوق التفاخر". نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 28 سبتمبر 2022. تم الاسترجاع 4 أكتوبر 2022 .
  35. ^ "ولادة المعالج الدقيق". مؤرشف من الأصل في 4 أكتوبر 2022 . استرجاع 4 أكتوبر 2022 .
  36. ^ "حامل براءة اختراع المعالج الدقيق يوقع عقدًا: اختراع: مخترع لا بالما يوقع مع عملاق الإلكترونيات الهولندي، أول شركة تمنح صلاحية لبراءة اختراعه". لوس أنجلوس تايمز . 7 نوفمبر 1991. مؤرشف من الأصل في 4 أكتوبر 2022. تم الاسترجاع 4 أكتوبر 2022 .
  37. ^ "معركة المخترع من أجل الاعتراف مستمرة ولكنها ليست مستهلكة بالكامل - صحيفة لاس فيغاس صن". 21 ديسمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 20 أكتوبر 2022. تم الاسترجاع 4 أكتوبر 2022 .
  38. ^ "Texas Instruments TMX 1795: أول معالج دقيق منسي (تقريبًا)."
  39. ^ ab Seitz, Frederick; Einspruch, Norman G. (1998). "19. The 1970s and the Microprocessor § Texas Instruments". Electronic Genie: The Tangled History of Silicon . University of Illinois Press. pp. 228–9. ISBN 0252023838. مؤرشف من الأصل في 19 فبراير 2023 . استرجاع 14 أغسطس 2022 .
  40. ^ ab Shirriff, Ken (2016). "The Surprising Story of the First Microprocessors". IEEE Spectrum . 53 (9): 48–54. doi :10.1109/MSPEC.2016.7551353. S2CID  32003640. مؤرشف من الأصل في 14 أغسطس 2022. تم الاسترجاع في 14 أغسطس 2022 .
  41. ^ براءة اختراع أمريكية رقم 4,074,351 (TMS1802NC.)
  42. ^ "آلة حاسبة قياسية على شريحة أعلنت عنها شركة تكساس للأدوات"، بيان صحفي. TI، 19 سبتمبر 1971. كان هذا في الأصل على موقع ti.com ولكنه الآن محفوظ في archive.org.
  43. ^ McGonigal, James (20 September 2006). "Microprocessor History: Foundations in Glenrothes, Scotland". موقع McGonigal الشخصي . مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2011. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  44. ^ توت، نايجل. "أنيتا في أوجها". شركة بيل بانش وحاسبات أنيتا . مؤرشف من الأصل في 11 أغسطس 2010. تم الاسترجاع في 25 يوليو 2010 .
  45. ^ دليل المعالج الدقيق 16 بت بقلم جيري كين وآدم أوزبورن ISBN 0-07-931043-5 (0-07-931043-5) 
  46. ^ ماك، باميلا إي. (30 نوفمبر 2005). "ثورة الميكروكمبيوتر". مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2010. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  47. ^ "التاريخ في مناهج الحوسبة" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 19 يوليو 2011. تم الاسترجاع 23 ديسمبر 2009 . {{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها |journal=( مساعدة )
  48. ^ برايت، بيتر (15 نوفمبر 2011). "الذكرى الأربعين لظهور أول معالج دقيق، وهو إنتل 4004". arstechnica.com. مؤرشف من الأصل في 6 يناير 2017.
  49. ^ فاجين ، فيديريكو. هوف، مارسيان E. الابن. مازور، ستانلي. شيما ماساتوشي (ديسمبر 1996). “تاريخ 4004”. آي إي إي مايكرو . 16 (6): 10-20. دوى :10.1109/40.546561.
  50. ^ فاجين، ف.؛ كلاين، ت.؛ فاداسز، ل. (23 أكتوبر 1968). الدوائر المتكاملة للترانزستورات ذات تأثير المجال ذات البوابة المعزولة مع بوابات السيليكون (صورة بتنسيق JPEG) . الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية. مجموعة الأجهزة الإلكترونية بمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. مؤرشف من الأصل في 19 فبراير 2010. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  51. ^ "دليل مرجعي سريع لمعالجات Intel الدقيقة - السنة". www.intel.com . مؤرشف من الأصل في 6 أكتوبر 2021 . تم الاسترجاع 21 سبتمبر 2021 .
  52. ^ سيروزي ، بول إي. (مايو 2003). تاريخ الحوسبة الحديثة (الطبعة الثانية). مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 220-221. رقم ISBN 978-0-262-53203-7.
  53. ^ abc Wood, Lamont (August 2008). "Forgotten history: the true origins of the PC". Computerworld . مؤرشف من الأصل في 6 يونيو 2022 . تم الاسترجاع في 7 يناير 2011 .
  54. ^ ورقة بيانات Intel 8008.
  55. ^ "عائلة وحدة المعالجة المركزية PACE من National Semiconductor". مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2022 . تم الاسترجاع 25 نوفمبر 2022 .
  56. ^ طاقم عمل EDN (1 يناير 2000). "معالج دقيق من General Instrument يستهدف سوق أجهزة الكمبيوتر الصغيرة". EDN . مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2022 . تم الاسترجاع في 1 يناير 2023 .
  57. ^ ورقة بيانات Intel 8087، ص 1
  58. ^ يحتوي 80187 على ناقل بيانات 16 بت فقط لأنه يستخدم نواة 80387SX.
  59. ^ "في الأساس، يمكن التعامل مع 80C187 كمورد إضافي أو امتداد لوحدة المعالجة المركزية. ويمكن استخدام وحدة المعالجة المركزية 80C186 مع 80C187 كنظام موحد واحد." ورقة بيانات Intel 80C187، ص. 3، نوفمبر 1992 (رقم الطلب: 270640-004).
  60. ^ "تنفيذ نظام IBM 370 عبر المعالجات الدقيقة المساعدة/واجهة المعالج المساعد على موقع priorart.ip.com". 1 يناير 1986. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2015. تم الاسترجاع في 23 يوليو 2020 .
  61. ^ "Shoji, M. Bibliography". Bell Laboratories. 7 October 1998. مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2008. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  62. ^ "الخط الزمني: 1982–1984". العلوم الفيزيائية والاتصالات في مختبرات بيل . مختبرات بيل، ألكاتيل-لوسنت. 17 يناير 2001. مؤرشف من الأصل في 14 مايو 2011. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  63. ^ Turley, Jim (يوليو 1998). "MCore: هل تحتاج موتورولا إلى عائلة أخرى من المعالجات؟". تصميم الأنظمة المضمنة . TechInsights (United Business Media). مؤرشف من الأصل في 2 يوليو 1998. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  64. ^ جارنسي، إليزابيث؛ لورينزوني، جياني؛ فيرياني، سيمون (مارس 2008). "التطور من خلال المشروعات الفرعية الريادية: قصة Acorn-ARM" (PDF) . سياسة البحث . 37 (2): 210-224. doi :10.1016/j.respol.2007.11.006. S2CID  73520408. تم الاسترجاع في 2 يونيو 2011. [...] تم تشغيل أول وحدة سيليكون في 26 أبريل 1985 .
  65. ^ "الفرق بين المعالجة المتعددة المتماثلة وغير المتماثلة (مع مخطط المقارنة)". 22 سبتمبر 2016. مؤرشف من الأصل في 18 يوليو 2021. تم الاسترجاع 18 يوليو 2021 .
  66. ^ "IBM100 - A Computer Called Watson". IBM . 7 مارس 2012. مؤرشف من الأصل في 19 يوليو 2021 . تم الاسترجاع 19 يوليو 2021 .
  67. ^ تاراسوف، كاتي (22 نوفمبر 2022). "كيف أصبحت AMD عملاقًا في صناعة الرقائق وتجاوزت شركة Intel بعد سنوات من اللحاق بالركب". CNBC . مؤرشف من الأصل في 1 يونيو 2023 . تم الاسترجاع 17 مايو 2023 .
  68. ^ كانتريل، توم (1998). "Microchip on the March". مؤرشف من الأصل في 20 فبراير 2007.
  69. ^ ab Turley, Jim (18 December 2002). "The Two Percent Solution". Embedded Systems Design . TechInsights (United Business Media). مؤرشف من الأصل في 3 أبريل 2015 . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  70. ^ مجلس إدارة WSTS. "WSTS Semiconductor Market Forecast World Release Date: 1 June 2004 - 6:00 UTC". ميازاكي، اليابان، اجتماع التوقعات الربيعي 18-21 مايو 2004 (بيان صحفي). إحصاءات التجارة العالمية لأشباه الموصلات. مؤرشف من الأصل في 7 ديسمبر 2004.
  71. ^ صن، لي يانغ (25 أبريل 2014). "ما ندفعه مقابله: مؤشر أسعار مُعدل الجودة لمعالجات الكمبيوتر المحمول". كلية ويلسلي. مؤرشف من الأصل في 11 نوفمبر 2014. تم الاسترجاع في 7 نوفمبر 2014. ... مقارنة بـ -25% إلى -35% سنويًا خلال الفترة 2004-2010، استقر الانخفاض السنوي عند حوالي -15% إلى -25% خلال الفترة 2010-2013 .
  72. ^ Barr, Michael (1 أغسطس 2009). "Real men program in C". Embedded Systems Design . TechInsights (United Business Media). ص. 2. مؤرشف من الأصل في 22 أكتوبر 2012. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .

مراجع

  • راي، أيه كيه؛ بورشاند، كيه إم (2013). المعالجات الدقيقة والأجهزة الطرفية المتقدمة (الطبعة الثالثة). الهند: تاتا ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-1-259-02977-6. OCLC  878079623.
تحتوي ويكي الجامعة على مصادر تعليمية حول مقدمة في أجهزة الكمبيوتر/المعالج
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بـ المعالجات الدقيقة .
  • مشاكل براءات الاختراع
  • ديرك أوبلت. "مجموعة وحدة المعالجة المركزية" . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  • جينادي شفيتس. "CPU-World" . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  • جيروم كريميت. "مكتبة وحدة المعالجة المركزية لجيكو" . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  • "كيف تعمل المعالجات الدقيقة". أبريل 2000. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  • وليام بلير. "IC Die Photography" . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  • جون بايكو (ديسمبر 2003). "المعالجات الدقيقة العظيمة في الماضي والحاضر". مؤرشف من الأصل في 15 أبريل 2013. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2009 .
  • وايد وارنر (22 ديسمبر 2004). "لحظات عظيمة في تاريخ المعالجات الدقيقة". آي بي إم . تم الاسترجاع في 7 مارس 2013 .
  • آرثر دايمريتش وشيرون كلوتز (12 ديسمبر 2019). "جيلبرت هايات" (PDF) . مؤسسة سميثسونيان.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Microprocessor&oldid=1253992032"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate