Для поліпшення цієї статті бажано ?: Додати ілюстрації. Вікіфіціровать статтю. Архітектура обчислювальної машини (архітектура ... Вікіпедія
ARM процесор виробництва Conexant, ставиться в основному в маршрутизаторах (раніше Advanced RISC Machine вдосконалена ARM Limited. Ця архітектура широко використовується в розробці вбудованих систем. Це пов'язано з тим, що дані ... ... Вікіпедія
Запит про восьми бітах міг ставитися до наступних значень: октет (інформатика), він же байт 8 бітний колір 8 біт (комп'ютерна архітектура) Третє покоління ігрових систем про 8 бітних приставках. Про естетику ігор для 8 бітних приставок ... ... Вікіпедія
Цей термін має також інші значення див. MIPS. MIPS (англ. Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) мікропроцесор, розроблений компанією MIPS Computer Systems (в даний час MIPS Technologies) відповідно ... ... Вікіпедія
Ця стаття про архітектуру комп'ютера. Про рік (MMIX в запису римськими цифрами) см. 2009. MMIX (вимовляється ем мікс) 64 бітна RISC архітектура комп'ютера, розроблена Дональдом Кнутом з істотним внеском Джона ... ... Вікіпедія
Intel 80486DX2 в керамічному корпусі PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковому корпусі PPGA, вид знизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковому корпусі PPGA, вид зверху ... Вікіпедія
Щоб досканально розібратися що таке Біти, що таке Байти і навіщо все це потрібно, давайте спочатку варто трохи зупинимося на понятті «Інформація», так як саме на ній побудована робота обчислювальної техніки і мереж передачі даних, в тому числі і нашого улюбленого Інтернету.
Для людини, Інформація - це такі собі знання або відомості, якими обмінюються люди в процесі спілкування. Спочатку знаннями обмінювалися усно, передаючи один одному, потім з'явилася писемність і інформацію стали передавати вже за допомогою рукописів, а потім вже і книг. Для обчислювальних систем Інформація - це дані які збираються, обробляються, зберігаються і передаються далі між ланками системи, або між різними комп'ютерними системами. Але якщо раніше інформація містилася в книги і її обсяг можна було хоч якось наочно оцінити, наприклад в бібліотеці, то в умовах цифрових технологій вона стала вірутальних і її не можна виміряти за допомогою звичайної і звичної метричної системи, до якої ми звикли. Тому були введені одиниці вимірювання інформації - Біти і Байти.
біт інформації
У комп'ютері інформація зберігається на спеціальних носіях. Ось самі основні і знайомі більшості з нас:
Жорсткий диск (HDD, SSD) - оптичний диск (CD, DVD) - знімні USB-диски (флешки, USB-HDD) - карти пам'яті (SD, microSD і т.п.)
Ваш персональний комп'ютер або ноутбук отримує інформацію, в основному у вигляді файлів з різним об'ємом даних. Кожен з цих файлів будь-який носій даних на апаратному рівні отримує, обробляє, зберігає і передає у вигляді послідовності сигналів. Є сигнал - одиниця, немає сигналу - нуль. Таким чином вся храняшаяся на жорсткому диску інформація - документи, музика, фільми, ігри - предствалена в вигляді нулів: 0 і одиниць: 1. Ця система числення називається двійковій (використовується всього два числа).
Ось одна одиниця інформації (без різниці 0 це або 1) і називається біт. саме слово bitприйшло до нас як абревіатура від bi nary digi t- двійкове число. Що примітно, в англійській мові є слово bit - трохи, шматочок. Таким чином, біт - це сама найменша одиниця обсягу інформації.
Скільки бітів в Байті
Як Ви вже зрозуміли вище, сам по собі, біт - це найменша одиниця в системі вимірювання інформації. Тому й користуватися нею зовсім незручно. У підсумку, в 1956 році Володимир Бухгольц ввів ще одну одиницю виміру - байт, Як пучок з 8 біт. Ось наочний приклад байта в двійковій системі:
00000001 10000000 11111111
Таким чином, ось ці 8 біт і є Байт. Він являє собою комбінацію з 8 цифр, кожна з яких може бути або одиницею, або нулем. Всього виходить 256 комбінацій. От якось так.
Кілобайт, мегабайт, Гігабайт
Згодом, обсяги інформації росли, причому в останні роки в геометричній прогресії. Тому, вирішено було використовувати приставки метричної системи СІ: Кіло, Мега, Гіга, Тера і т.п.
Приставка «кіло» означає 1000, приставка «мега» має на увазі мільйон, «гіга» - мільярд і т.д. При цьому не можна проводити аналогії між звичайним кілобітах і кілобайт. Справа в тому, що кілобайт - це аж ніяк не тисяча байт, а 2 в 10-й ступеня, тобто 1024 байт.
Відповідно, мегабайт - це 1024 кілобайт або 1048576 байт.
Гігабайт виходить дорівнює 1024 мегабайт або 1048576 кілобайт або 1073741824 байт.
Для простоти можна використовувати таку таблицю:
Для прикладу хочу привести ось такі цифри:
Стандартний аркуш А4 з друкованим текстом займає в середу близько 100 кілобайт
Звичайна фотографія на простий цифровий фотоапарат - 5-8 мегабайт
Фотографії, зроблені на професійний фотоапарат - 12-18 мегабайт
Музичний трек формату mp3 середньої якості на 5 хвилин - близько 10 мегабайт.
Звичайний фільм на 90 хвилин, стиснений в звичайному якості - 1,5-2 гігабайти
Той же фільм в HD-якості - від 20 до 40 гігабайт.
P.S .:
Тепер відповім на питання, які мені найбільш часто задають новачки.
1. Скільки Кілобіт в мегабіт? Відповідь - 1000 кілобіт (по системі СІ)
2. Скільки Кілобайтів в Мегабайті? Відповідь - 1024 кілобайт
3. Скільки Кілобіт в Мегабайті? Відповідь - 8192 кілобита
4. Скільки Кілобайтів в гігабайті? Відповідь посилання - 1 048 576 Кілобайтів.
23.06.2011 00:00
Думаєте, школяр Денис Попов - зразок для наслідування? Ні, зразковий школяр, який, ймовірно, розумніші переважної більшості населення планети - це Джек Ейзенманом, що зібрав з нуля свій власний восьмібітних комп'ютер. А також написав для нього hex-редактор, власну ОС, прості програмиі навіть іграшки на зразок Donkey Kong'а і Pong'а.
Джек за покликанням - програміст, він зовсім недавно закінчив середню школу. При складанні комп'ютера він вирішив не слідувати стандартним сценарієм (який має на увазі покупку вже готових компонентів), а зібрати комп'ютер з нуля, використовуючи радіодеталі, купу TTL-чіпів, стару клавіатуру і простий телевізор.
Юний любитель електроніки та програмування заздалегідь ( «на папері») спроектував процесор, відеопроцесор та інші допоміжні схеми - кожну деталь, кожен проводок. А потім самостійно зібрав свій комп'ютер на монтажній платі. Коли збірка комп'ютера була завершена, він почав написання власної операційної системи, Простих програмок і навіть ігрових додатків.
Новий комп'ютер отримав ім'я Duo Adept, його специфікації можна порівняти з якою-небудь консоллю «Денді», проте він працює і виконує дані йому завдання. Комп'ютер оснащений 64 кілобайтами пам'яті, з яких 6 кілобайт віддані під відеопам'ять саморобного відеоадаптера, здатного виводити чорно-біле зображення в дозволі 240 х 208 пікселів.
Після написання власного шістнадцятирічного редактора автор проекту зайнявся створенням для Duo Adept програмного забезпечення: «Програми-рисовалки», «калькулятора» та ігор «Понг», «Життя» і Donkey Kong-подібної іграшки-платформера під назвою "Get Muffin".
А ви говорите Денис Попов ...
P.S. Якщо вам цікава ця тема, почитайте про інше саморобному комп'ютері, про який ми писали ще на початку травня.
Друзі, я знаю, Ви не раз чули терміни гігабайти, терабайти або петабайт. Але що саме вони означають, і найголовніше - це багато чи мало в тих реаліях в яких ми живемо сьогодні? Давайте докладніше розглянемо це питання в сьогоднішній статті.
Такі поняття, як байт, мегабайт, гігабайт і петабайт - це обсяг цифрового сховища. Безумовно, корисно знати, що означають ці терміни, особливо, коли мова йде про порівняння обсягів інформації займаної на жорсткому диску, планшеті і флеш-пам'ять.
Це також корисно знати при порівнянні швидкості передачі даних.
Біти, Байти і кілобайт
Почнемо з основ, з самого маленького і незначного в сучасних реаліях. Складно уявити сьогодні, але буквально 10 років тому, інформація була дуже "важкою", пристрої зберігання інформації, дуже маленькими, і з цим потрібно було як то жити.
Найменша одиниця зберігання називається біт (позначається як - б). Він здатний зберігати тільки одну двійкову цифру - або 1, або 0. Коли ми посилаємося на біт, особливо як частина більшого значення, ми часто використовуємо нижній регістр "б". Наприклад, кілобіт - одна тисяча біт, а мегабіт - одна тисяча кілобіт. Коли ми скорочуємо 40 мегабіт, ми будемо використовувати наступну конструкцію - 40 Мб (Мбіт).
Слідуючи за бітом йде байт (Б). Байт містить вісім біт. Скорочена форма байта це буква "Б". Наприклад, в середньому для зберігання одного слова потрібно близько 10 Б.
Наступний крок від байта - кілобайт (КБ), що еквівалентно 1024 байтам даних (або 8192 біта). Ми скорочуємо кілобайти до кбайт. Для зберігання однієї сторінки звичайного тексту потрібно близько 10 кбайт.
Мегабайти (Мбайт)
Тепер ми знаємо, що 1024 Кбайт міститься в одному мегабайті (Мбайт). Тепер є що візуалізувати, і тут у мене для Вас дуже цікава інформація. В кінці 90-х років споживчі товари (масове виробництво), такі як жорсткі диски, вимірювалися в мегабайтах. Ось кілька прикладів того, скільки ви можете зберігати в Мегабайтах:
1 Mб = 400 сторінок книги
5 Мб = Середня 4-хвилинна mp3-пісня
650 МБ = 1 CD-ROM з 70-хвилин звуку
1024 байт = один кілобайт;
1024 кілобайт = один мегабайт;
Гігабайти (Гб, Гбайт)
Тут ми підбираємося до більш реальним цифрам. Незважаючи на те, що пристрої зберігання інформації, зробили крок досить далеко. Найбільш поширеним обсягом виступають пристрої з розміром в Гігабайти. Так, більша частина жорстких дисків сьогодні вимірюються в терабайт, але всі інші пристрої, поки, зберігають інформацію на гігабайтовий хранителів (до них можна віднести - карти пам'яті, пам'ять смартфонів, SSD диски)
Приклади з життя:
1 ГБ = 9 метрів книг на полиці
4.7 ГБ = Ємність одного диска DVD-ROM
7 ГБ = Стільки даних Ви обміняєте в годину при перегляді стрімів в HD якості
Терабайти (ТБ)
В одному терабайте (Тб, Тбайт) міститься 1024 Гб. В даний час Тб виступають в якості найбільш поширеною одиниці виміру інформації, коли мова йде про стандартних розмірахжорстких дисків (НЕ SSD).
Приклади з життя:
1 Тб = 200 000 5-хвилинних пісень; 310 000 знімків; або 500 годин фільмів.
10 Тб = Кількість даних, отриманих Космічним телескопом Хаббл в рік
24 Тб = кількість відеоданих, що завантажуються на YouTube щодня в 2016 році.
Петабайт (Пб, Пбайт)
В одному петабайте (Пб) є 1024 Тб (або близько мільйона Гб). Не так багато часу пройде, зовсім скоро Ми побачимо, як петабайт, замінять терабайти в якості стандартного вимірювання для зберігання на рівні споживача в майбутньому.
Приклади з життя:
1 Пб = 500 мільярдів сторінок стандартного тексту (або 745 мільйонів гнучких дисків)
1.5 Пб = 10 мільярдів фотографій на Facebook
20 Пб = Обсяг даних, які обробляються Google щодня у 2008 році !!!
Ексабайт (Еб, Ебайт)
Є +1024 Пб в одному Ексабайте (Ебайт). Тут Ми підійшли до гігантам бізнесу, а саме Amazon, Google, Яндекс, Facebook, ВКонтакте (які обробляють немислимі обсяги даних). Саме в цих компаніях люди знають про такі обсяги, і можуть уявити - скільки це. На рівні споживачів деякі (але не всі) файлові системи, Використовувані операційними системами сьогодні, мають межа десь в ексабайт
Приклади з життя:
1 Еб = 11 мільйонів 4K відео;
5 Еб = Всі слова відомі людству;
Список неповний, ще є зеттабайт і йоттабайт. Але чесно кажучи, ексабайт - це вже астрономічна цифра, яка зараз, практично не має реального застосування.
Що таке інформація в комп'ютерній сфері?
Зараз досить популярні електронно-обчислювальні машини з об'ємом пам'яті в 1 терабайт. Скільки це в Гб або Мб? Щоб розуміти, що таке інформація і як переводити її з однієї міри до іншої, перш за все, необхідно усвідомити, що в комп'ютерному середовищі будь-які символи представляються в двійковій формі у вигляді нулів і одиниць. Комп'ютерна машина, отримуючи команди і дані з пристроїв введення, здатна запам'ятовувати, обробляти і перекладати інформацію в звичний для нас вигляд на механізм виведення, такий, як монітор, екран телефону, планшета або іншого технічного пристрою.
Для перекладу будь-якого з видів інформації - текстової, графічної, аудіо або відео - використовується перетворення даних, зване кодуванням. Так, можна дані з десятковоїсистеми перевести в двійкову, і навпаки. Інформація буде обчислюватися в байтах, мегабайтах, терабайт. Ви можете запитати, скільки в терабайте гігабайт. Про це ми розповімо трохи пізніше, як тільки опишемо систему перекладу інформації.
Приклад перекладу інформації з десятковоїсистеми числення в двійкову і міра їх зберігання
Нехай у нас є число 156 в десятковій системі. Нам необхідно перевести його в цифровий формат. Як це зробити вручну? Необхідно ділити його на 2 до тих пір, поки це не стане неможливим.
- Перша дія: 156/2 = 78. Залишок від ділення дорівнює 0, це буде остання цифра в двійковій системі вимірювання інформації, а, відповідно, вона заноситься в певні осередки пам'яті комп'ютерного пристрою і запам'ятовується у вигляді бітів - мінімальної заходи вимірювання інформації.
- Далі - 78/2 = 39. Залишок від ділення знову дорівнює 0. Передостання цифра двійкового коду знову буде 0. Вона займає дуже мало місця, тому буде обчислюватися в бітах. Але щоб записати величезна кількість відеоінформації, необхідний великий обсяг пам'яті комп'ютерного пристрою, наприклад, терабайт. Скільки це біт, запитаєте ви? Дійдемо і до цього питання.
- Наступний етап поділу - більш цікавий. У нас є число 39. Воно без остачі не ділиться на число 2. Що необхідно зробити? 39/2 = 19. Залишок від ділення - 1. Ця цифра буде третьою з кінця двійкового коду.
- Подальше дію - 19/2 = 9 (із залишком 1). Записуємо залишок перед трьома існуючими цифрами з відповіді.
- 9/2 = 4 з залишком 1. Записуємо цю одиницю п'ятої від кінця відповідного двійкового коду.
- 4/2 = 2 без залишку. Тому дописуємо до бінарним кодом 0.
- 2/2 = 1. Залишок від ділення - 0, вписуємо його в код і не забуваємо додати решту одиницю.
Ось і вийшло у нас перевести просте десяткове число в бінарний машинний код, з яким комп'ютер справляється за частки мілісекунд, переводячи його в біти. Але просте число займає дуже мало пам'яті в порівнянні з графічними об'єктами або відеозаписами в HD-якості. Багато хто задається наступним питанням: «1 терабайт - скільки гігабайт, і як багато файлів можна зберегти на диск з таким обсягом?». З огляду на, що терабайт - одна з максимальних заходів вимірювання, це досить багато.
Існуючі одиниці виміру обсягу цифрової інформації
Найменшою одиницею міри об'єму інформації в комп'ютерній сферівважається біт, який може мати значення 0 або 1. Наступним за ним йде байт. Він дорівнює восьми бітам. У наш час флешки, карти пам'яті і знімні носії вже не створюють менше 1 гігабайта. Та й це вважається занадто маленьким обсягом. Вже практично не купують комп'ютерні пристрої, у яких обсяг внутрішньої пам'ятіменше, ніж 1 терабайт. Це скільки в гигабайтах? В одному терабайте вміщається 1 024 гігабайт. Значна цифра, чи не так? Але і це не гранична величина. Максимальною величиною міри об'єму інформації вважається на Наразійоттабайт.
Переклад однієї одиниці вимірювання в іншу
Щоб перевести з меншою одиниці в більшу величину інформації, і навпаки, з більшою в меншу, необхідно знати основні величини і їх переклад. Мінімальна величина містить всього два символи і називається бінарною.
Наступна за величиною міра вимірювання має схожу назву - байт. Він вміщує в себе 8 бітів, а, відповідно, 16 символів. Далі використовують уже відомі префікси кіло, мега, гіга-, тера- і т.д., які відповідають цифрам в двійковій системі: 2 10 = 10 2, 2 20 = 10 3, 2 30 = 10 4, 2 40 = 10 5.
Вище описаний метод перекладу десяткових чисел в двійкові. Якщо комусь незрозуміло, скільки гигов в терабайте, використовуйте онлайн-калькулятор, який автоматично зможе підрахувати будь-яку величину і одиницю виміру.
Як користуватися онлайн-калькулятором для перекладу одиниць виміру?
Існує безліч програм з перекладу чисел з однієї одиниці вимірювання в іншу. Щоб перевести будь-яку величину інформації, необхідно знайти конвертер одиниць інформації. Якщо вам потрібно підрахувати, 1 терабайт, скільки це Мб, Гб або біт, тоді впишіть в порожню осередок «1», виберіть зі списку величину, з якої необхідно перевести (в даному випадку - Тб). В іншому списку, що випадає - одиницю, в яку необхідно здійснити переклад. Це може бути як менша, так і велика величина заходи вимірювання. Відповідь ви отримаєте відразу ж.
Скільки знімних флеш-накопичувачів може замінити 1 жорсткий диск об'ємом 1 Тб?
Чи не задавалися ви питанням про те, як багато інформації може вміщати в себе жорсткий дискоб'ємом 1 терабайт? Скільки це флеш-накопичувачів із середнім об'ємом 32 Гб? 1024/32 = 32 флешки. А якщо це флешки по 64 гіга? Тоді 1024/64 = 16 накопичувачів інформації. Досить багато, чи не так? Чи не легше купити комп'ютерний пристрій такої величезної величини і більше ніколи не хвилюватися, що вам ніде зберігати фотографії, відео, необхідні програмидля роботи та ігор?
Як запам'ятати одиниці виміру обсягу інформації?
Щоб легко і швидко запам'ятати, 1 терабайт - скільки гігабайт, необхідно всього один раз прочитати цікавий анекдот про програмістів. Він звучить приблизно так: «Чим відрізняється звичайна людина від програміста? Він думає, що в 1 кг сосисок 1000 г, а програміст оцінює його в 1024 р ».
), Починаючи від перших графічних адаптерів MDA і CGA і закінчуючи новітніми архітектурою AMD і NVIDIA. Тепер настала черга простежити за тим, як розвивалися центральні процесори - не менш важлива складова будь-якого комп'ютера. У цій частині матеріалу мова піде про 1970-х роках, а отже, перше 4- і 8-бітних рішеннях.
Перші центральні процесори були багатоніжками
1940-1960-і роки
Перш ніж заглиблюватися в історію розвитку центральних процесорів, необхідно сказати кілька слів про розвиток комп'ютерів в цілому. Перші CPU з'явилися ще в 40-х роках XX століття. Тоді вони працювали за допомогою електромеханічних реле і вакуумних ламп, а застосовувані в них ферритові сердечники виконували роль запам'ятовуючих пристроїв. Для функціонування комп'ютера на базі таких мікросхем була потрібна величезна кількість процесорів. Подібний комп'ютер був величезний корпус розміром з досить велику кімнату. При цьому він виділяв велика кількістьенергії, а його швидкодія залишало бажати кращого.
Комп'ютер, що використовує електромеханічні реле
Однак уже в 1950-х роках в конструкції процесорів стали застосовуватися транзистори. Завдяки їх застосуванню інженерам вдалося домогтися більш високої швидкості роботи чіпів, а також знизити їх енергоспоживання, але підвищити надійність.
У 1960-х роках почала розвиватися технологія виготовлення інтегральних схем, Що дозволило створювати мікрочіпи з розташованими на них транзисторами. Сам процесор складався з декількох таких схем. З плином часу технології дозволили розміщувати все більшу кількість транзисторів на кристалі, в зв'язку з чим кількість використовуваних в CPU інтегральних схем скорочувалася.
Проте архітектура процесорів була все ще дуже і дуже далека від того, що ми бачимо сьогодні. Але вихід в 1964 році IBM System / 360 трохи наблизив дизайн тодішніх комп'ютерів і CPU до сучасного - перш за все в плані роботи з програмним забезпеченням. Справа в тому, що до появи цього комп'ютера все системи і процесори працювали лише з тим програмним кодом, який був написаний спеціально для них. У своїх ЕОМ компанія IBM вперше використовувала іншу філософію: вся лінійка різних за продуктивністю CPU підтримувала один і той же набір інструкцій, що дозволяло писати ПО, яке працювало б під управлінням різних модифікацій System / 360.
Комп'ютер IBM System / 360
Повертаючись до теми сумісності System / 360, потрібно підкреслити, що IBM приділила дуже багато уваги даному аспекту. наприклад, сучасні комп'ютерилінійки zSeries досі підтримують роботу програмного забезпечення, написаного для платформи System / 360.
Не варто забувати і про компанії DEC (Digital Equipment Corporation), а саме про її лінійці комп'ютерів PDP (Programmed Data Processor). Фірма була заснована в 1957 році, і в 1960 році випустила свій перший міні-комп'ютер PDP-1. Пристрій був 18-бітну систему і за розмірами було менше, ніж мейнфрейми того часу, займаючи «всього лише» кімнатний кут. У комп'ютер був інтегрований ЕПТ-монітор. Цікаво, що перша в світі комп'ютерна грапід назвою Spacewar! була написана саме під платформу PDP-1. Вартість комп'ютера в 1960 році становила 120 тисяч доларів США, що було значно нижче ціни інших мейнфреймів. Проте PDP-1 не користувався особливою популярністю.
Комп'ютер PDP-1
Першим комерційно успішним пристроєм DEC став комп'ютер PDP-8, випущений в 1965 році. На відміну від PDP-1, нова системабула 12-бітної. Вартість PDP-8 становила 16 тисяч доларів США - це був найдешевший миникомпьютер того часу. Завдяки такій низькій ціні пристрій стало доступно промисловим підприємствам і науковим лабораторіям. В результаті було продано близько 50 тисяч таких комп'ютерів. Відмінною архітектурної особливістю процесора PDP-8 стала його простота. Так, в ньому було всього чотири 12-бітних регістра, які використовувалися для задач різного типу. При цьому PDP-8 містив всього 519 логічних вентилів.
Комп'ютер PDP-8. Кадр з фільму «Три дні Кондора»
Архітектура процесорів PDP безпосередньо вплинула на пристрій 4- і 8-бітових процесорів, про яких і піде мова далі.
Intel 4004
1971 рік увійшов в історію як рік появи перших мікропроцесорів. Так-так, таких рішень, які використовуються сьогодні в персональних комп'ютерах, ноутбуках і інших пристроях. І однією з перших заявила про себе тоді ще тільки-тільки заснована компанія Intel, випустивши на ринок модель 4004 - перший в світі комерційно доступний однокристальний процесор.
Перш ніж перейти безпосередньо до процесору 4004, варто сказати пару слів про саму компанію Intel. Її в 1968 році створили інженери Роберт Нойс і Гордон Мур, які до того моменту працювали на благо компанії Fairchild Semiconductor, і Ендрю Гроув. До речі, саме Гордон Мур опублікував всім відомий «закон Мура», згідно з яким кількість транзисторів в процесорі подвоюється щороку.
Уже в 1969-му, через всього лише рік після заснування, компанія Intel отримала замовлення від японської компанії Nippon Calculating Machine (Busicon Corp.) на виробництво 12 мікросхем для високопродуктивних настільних калькуляторів. Початковий дизайн мікросхем було запропоновано самій Nippon. Однак така архітектура не сподобалася інженерам Intel, і співробітник американської компанії Тед Хофф запропонував скоротити число мікросхем до чотирьох за рахунок використання універсального центрального процесора, Який би відповідав за арифметичні і логічні функції. Крім центрального процесора, архітектура мікросхем включала оперативну пам'ять для зберігання даних користувача, а також ПЗУ для зберігання програмного забезпечення. Після затвердження остаточної структури мікросхем продовжилася робота над дизайном мікропроцесора.
У квітні 1970 року до команди інженерів Intel приєднався італійський фізик Федеріко Фаджін, який до цього також працював в компанії Fairchild. У нього був великий досвід роботи в області логічного проектування комп'ютерів і технологій МОН (метал-оксид-напівпровідник) з кремнієвими затворами. Саме завдяки внеску Федеріко інженерам Intel вдалося об'єднати всі мікросхеми в один чіп. Так побачив світ перший в світі мікропроцесор 4004.
Процесор Intel 4004
Що стосується технічних характеристик Intel 4004, то, за сьогоднішніми мірками, звичайно, вони були більш ніж скромні. Чіп проводився по 10-мкм техпроцесу, містив 2300 транзисторів і працював на частоті 740 кГц, що означало можливість виконання 92 600 операцій в секунду. Як форм-фактора використовувалася упаковка DIP16. Розміри Intel 4004 становили 3x4 мм, а з боків розташовувалися ряди контактів. Спочатку все права на чіп належали компанії Busicom, яка мала намір використовувати мікропроцесор виключно в калькуляторах власного виробництва. Однак в підсумку вони дозволили Intel продавати свої чіпи. У 1971 році кожен охочий міг придбати процесор 4004 за ціною приблизно 200 доларів США. До слова, трохи пізніше Intel викупила всі права на процесор у Busicom, пророкуючи важливу роль чіпа в подальшій мініатюризації інтегральних схем.
Незважаючи на доступність процесора, його область застосування обмежилася калькулятором Busicom 141-PF. також довгий часходили чутки, що Intel 4004 застосовувався в конструкції бортового комп'ютера безпілотного космічного апарату «Піонер-10», який став першим міжпланетним зондом, які вчинили проліт поблизу Юпітера. Ці чутки безпосередньо спростовуються тим, що бортові комп'ютери«Піонера» мали 18- або 16-бітну розрядність, тоді як Intel 4004 був 4-бітовим процесором. Втім, варто відзначити, що інженери NASA розглядали можливість його використання в своїх апаратах, однак порахували чіп недостатньо випробуваним для таких цілей.
Процесор Intel 4040
Через три роки після виходу процесора Intel 4004 побачив світ його наступник - 4-бітний Intel 4040. Чіп проводився за тим же 10-мкм техпроцесу і працював на тій же тактовій частоті 740 кГц. Проте, процесор став трохи «складніше» і отримав більш багатий набір функцій. Так, 4040 містить 3000 транзисторів (на 700 більше, ніж у 4004). Форм-фактор процесора залишився колишнім, однак замість 16-пинового стали використовувати 24-піновий DIP. Серед поліпшень 4040 варто відзначити підтримку 14 нових команд, збільшену до 7 рівнів глибину стека, а також підтримку переривань. «Сороковий» використовувався в основному в тестових пристрої і управління обладнанням.
Intel 8008
Крім 4-бітових процесорів, на початку 70-х років в арсеналі Intel з'явилася і 8-бітна модель - 8008. За своєю суттю чіп був 8-бітну версію процесора 4004 з меншою тактовою частотою. Не варто цьому дивуватися, тому як розробка моделі 8008 велася паралельно з розробкою 4004. Так, в 1969 році компанія Computer Terminal Corporation (згодом Datapoint) доручила Intel створення процесора для терміналів Datapoint, надавши їм схему архітектури. Як і у випадку з моделлю 4004, Тед Хофф запропонував інтегрувати всі мікросхеми в один чіп, і в CTC погодилися з такою пропозицією. Розробка плавно йшла до свого завершення, але в 1970 році CTC відмовилися як від чіпа, так і від подальшої співпраці з Intel. Причини були банальні: інженери Intel не вклалися у встановлений термін розробки, а функціональність наданого «каменю» не відповідала запитам CTC. Договір між двома компаніями було розірвано, права на всі напрацювання залишилися у Intel. Новим чіпом зацікавилася японська компанія Seiko, інженери якої хотіли використовувати новий процесор в своїх калькуляторах.
Процесор Intel 8008
Так чи інакше, але після припинення співпраці з CTC Intel перейменувала розробляється чіп в 8008. У 1972 року цей процесор став доступний для замовлення за ціною 120 доларів США. Після того як Intel залишилася без підтримки CTC, в стані компанії обережно ставилися до комерційних перспективам нового чіпа, однак сумніви були марними - процесор добре продавався.
Технічні характеристики 8008 були багато в чому схожі з 4004. Процесор проводився в 18-піновим форм-факторі DIP по 10-мкм технологічним нормам і містив 3500 транзисторів. Внутрішній стек підтримував 8 рівнів, а обсяг підтримуваної зовнішньої пам'яті становив до 16 Кбайт. Тактова частота 8008 була встановлена на позначці 500 кГц (на 240 кГц нижче, ніж у 4004). За рахунок цього 8-бітний процесор Intelчасто програвав у швидкості 4-бітного.
На основі 8008 було побудовано кілька комп'ютерних систем. Першою з них став не дуже відомий проект під назвою The Sac State 8008. Ця система розроблялася в стінах університету Сакраменто під керівництвом інженера Білла Пентца. Незважаючи на те, що довгий час першим створеним мікрокомп'ютером вважалася система Altair 8800, саме The Sac State 8008 був таким. Проект був завершений в 1972 році і представляв повністю повноцінний комп'ютер для обробки і зберігання медичних записів пацієнтів. Комп'ютер включав в себе безпосередньо процесор 8008, жорсткий диск, 8 Кбайт оперативної пам'яті, Кольоровий дисплей, інтерфейс для підключення до мейнфреймам, а також власну операційну систему. Вартість такої системи була вкрай високою, тому The Sac State 8008 так і не зміг отримати належного поширення, хоча досить тривалий час конкурентів в плані продуктивності у нього не було.
Приблизно так виглядав The Sac State 8008
Проте, The Sac State 8008 - не єдиний комп'ютер, побудований на базі процесора 8008. Були створені й інші системи, такі як американська SCELBI-8H, французька Micral N і канадська MCM / 70.
Intel 8080
Як і у випадку з процесором 4004, через деякий час 8008 також отримав оновлення в особі чіпа 8080. Однак у випадку з 8-бітовим рішенням зміни, внесені в архітектуру процесора, були набагато більш суттєві.
Intel 8080 був представлений в квітні 1974 року. Перш за все, потрібно відзначити, що виробництво процесора перевели на новий 6-мкм техпроцес. Більш того, при виробництві використовувалася технологія N-МОП (n-канальні транзистори) - на відміну від 8008, який проводився за допомогою P-МОП-логіки. Використання нового техпроцесу дозволило розмістити на кристалі 6000 транзисторів. Як форм-фактора використовувався DIP з 40 контактами.
Модель 8080 отримала більш багатий набір команд, який включав 16 команд передачі даних, 31 команду для їх обробки, 28 команд для переходу з прямою адресацією, а також 5 команд управління. Тактова частота процесора склала 2 МГц - в 4 рази більше, ніж у попередника. Також 8080 мав 16-розрядну адресну шину, яка дозволяла виробляти адресацію 64 Кбайт пам'яті. Ці нововведення забезпечили високу продуктивність нового чіпа, яка приблизно в 10 разів перевищувала таку у 8008.
Процесор Intel 8080
Процесор 8080 в своїй першій ревізії містив серйозну помилку, яка могла приводити до зависання. Помилку було виправлено в оновленій ревізії чіпа, що отримала назву 8080А і випущеної тільки через півроку.
Завдяки високій продуктивності процесор 8080 став дуже популярним. Його застосовували навіть в системах управління вуличним освітленням і світлофорами. Однак в основному його використовували в комп'ютерних системах, найвідомішою з яких була розробка компанії MITS Altair-8800, представлена в 1975 році.
Altair-8800 працював на базі операційної системи Altair BASIC, а в якості шини використовувався інтерфейс S-100, який через кілька років став стандартом для всіх персональних комп'ютерів. Технічні характеристики комп'ютера були більш ніж скромні. Він володів всього лише 256 байт оперативної пам'яті, у нього були відсутні клавіатура і монітор. Користувач працював з комп'ютером шляхом введення програм і даних в двійковій формі, клацаючи набором маленьких ключів, які могли займати два положення: верхнє і нижнє. Результат зчитувався також в двійковій формі - по згаслим і світиться лампочкам. Проте, Altair-8800 став настільки популярним, що така маленька компанія, як MITS, просто не встигала задовольняти попит на комп'ютери. Популярності комп'ютера безпосередньо посприяла його невисока вартість - 621 долар США. При цьому за 439 доларів США можна було придбати комп'ютер в розібраному вигляді.
Комп'ютер Altair-8800
Повертаючись до теми 8080, потрібно відзначити, що на ринку присутня безліч його клонів. Тодішня маркетингова ситуація докорінно відрізнялася від того, що ми спостерігаємо сьогодні, і Intel було вигідно надавати стороннім компаніям ліцензії на виробництво копій 8080. Виробництвом клонів займалося безліч великих компаній, таких як National Semiconductor, NEC, Siemens і AMD. Так, в 70-і роки у AMD ще не було власних процесорів - фірма займалася виключно випуском «римейків» інших кристалів на власних потужностях.
Цікаво, що існувала і вітчизняна копія процесора 8080. Вона була розроблена Київським НДІ мікроприладів і носила назву КР580ВМ80А. Було випущено кілька варіантів цього процесора, в тому числі і для застосування у військових об'єктах.
«Незалежності» КР580ВМ80А
У 1976 році з'явилася оновлена версія чіпа 8080, що отримала індекс 8085. Новий кристал виготовлявся по 3 мкм техпроцесу, що дозволило розмістити на чіпі 6500 транзисторів. Максимальна тактова частота процесора становила 6 МГц. Набір підтримуваних інструкцій містив 79 команд, серед яких були дві нові команди для управління переривань.
Zilog Z80
Головною подією після виходу 8080 стало звільнення Федеріко Фаджіна. Італієць не був згоден з внутрішньою політикою компанії і вирішив піти. Разом з колишнім менеджером Intel Ральфом Унгерманном і японським інженером Масатоши Шімойо він заснував компанію Zilog. Відразу після цього почалася розробка нового процесора, схожого за своєю архітектурою на 8080. Так, в липні 1976 року з'явився процесор Zilog Z80, бінарному єдність з 8080.
Федеріко Фаджін (зліва)
У порівнянні з Intel 8080 Zilog Z80 мав багато поліпшень, наприклад, розширений набір команд, нові регістри і інструкції для них, нові режими переривань, два окремі блоки регістрів, а також вбудовану схему регенерації динамічної пам'яті. Крім цього, вартість Z80 була набагато нижче, ніж 8080.
Що стосується технічних характеристик, то процесор проводився по 3-мкм технологічним нормам із застосуванням технологій N-МОП і КМОП. Z80 містив 8500 транзисторів, а його площа дорівнювала 22,54 мм 2. Тактова частота Z80 варіювалася в межах від 2,5 до 8 МГц. Розрядність шини даних становила 8 біт. Процесор мав 16-бітної адресною шиною, а обсяг пам'яті становив 64 Кбайт. Z80 проводився в декількох форм-факторах: DIP40 або 44-контактних PLCC і PQFP.
Процесор Zilog Z80
Z80 дуже швидко перевершив в популярності все конкуруючі рішення, в тому числі і 8080. Процесор застосовувався в комп'ютерах таких компаній, як Sharp, NEC і інших. Також Z80 «прописався» в консолях Sega і Nintendo. Крім цього, процесор використовувався в ігрових автоматах, модеми, принтерах, промислових роботів і багатьох інших пристроях.
ZX Spectrum
Окремої згадки гідно пристрій під назвою ZX Spectrum, незважаючи на те, що наше сьогоднішнє оповідання не стосується рішень 80-х років минулого століття. Комп'ютер розроблявся британською компанією Sinclair Research і був випущений в 1982 році. ZX Spectrum був далеко не першою розробкою SR. На початку 1970-х років глава компанії і її головний інженер Клайв Синклейр (Clive Sinclair) займалися тим, що продавали радіодеталі поштою. Ближче до середини 70-х Клайв створив кишеньковий калькулятор, який став першим успішним винаходом фірми. Відзначимо, що в компанії не займалися безпосередньо розробкою калькулятора. Їм вдалося знайти вдале поєднання дизайну, функціональності і вартості, завдяки якому пристрій відмінно продавалося. Наступним пристроєм Sinclair також став калькулятор, але з більш багатим набором функцій. Пристрій призначалося для більш «просунутої» аудиторії, але здобути особливого успіху йому не вдалося.
Клайв Синклейр - «батько» ZX Spectrum
Після калькуляторів Синклейр вирішив зосередитися на розробці повноцінних комп'ютерів, і в проміжку між 1980 і 1981 роками з'явилися домашні комп'ютери лінійки ZX: ZX80 і ZX81. Але найпопулярнішим рішенням стала випущена в 1982 році система під назвою ZX Spectrum. Спочатку вона повинна була вийти на ринок під назвою ZX83, але в останній момент було прийнято рішення про зміну назви девайс, щоб підкреслити підтримку комп'ютером кольорового зображення.
ZX Spectrum став популярним, перш за все, завдяки своїй простоті і дешевизні. Комп'ютер зовні нагадував ігрову приставку. До нього через зовнішні інтерфейси підключалися телевізор, який використовувався в якості монітора, і касетний магнітофон, що виконує функцію накопичувача. На корпусі «Спектрума» розташовувалася багатофункціональна клавіатура на 40 гумових клавіш. Кожна кнопка мала до семи значень при роботі в різних режимах.
Комп'ютер ZX Spectrum
Внутрішня архітектура ZX Spectrum також була досить простою. Завдяки використанню технології ULA (Uncommitted Logic Array) основну частину схеми комп'ютера вдалося розмістити на одній мікросхемі. В якості центрального процесора використовувався Zilog Z80 з тактовою частотою 3,5 МГц. Об'єм оперативної пам'яті становив 16 або 48 Кбайт. Правда, деякі сторонні виробники випускали модулі пам'яті об'ємом 32 Кбайт, які вставлялися в один з портів розширення «Спектрума». Обсяг ПЗУ становив 16 Кбайт, причому в пам'ять був вшитий діалект мови BASIC під назвою Sinclair BASIC. ZX Spectrum підтримував висновок лише однобітного звуку через вбудований динамік. Комп'ютер працював лише в графічному режимі (8 кольорів і 2 рівня яскравості). Отже, підтримки текстового режиму не було. Максимальна роздільна здатність при цьому становило 256x192 пікселів.
