Casa > Exposició > Contingut

Història dels microprocessadors Dissenys de 32 bits

Mar 09, 2019

Els dissenys de 16 bits només havien estat al mercat breument quan van començar a aparèixer les implementacions de 32 bits.


El més significatiu dels dissenys de 32 bits és el Motorola MC68000, introduït el 1979. El 68k, com era àmpliament conegut, tenia registres de 32 bits en el seu model de programació, però utilitzava camins de dades interns de 16 bits, tres aritmètica de 16 bits. Unitats lògiques i un bus de dades extern de 16 bits (per reduir el nombre de pines) i només admeten adreces de 24 bits externament (internament funcionava amb adreces completes de 32 bits). En els mainframes compatibles amb l'IBM basats en PC, es va modificar el microcodi intern MC68000 per emular el mainframe IBM System / 370 de 32 bits. Motorola ho va descriure generalment com a processador de 16 bits. La combinació d’espai de memòria d’alt rendiment, gran (16 megabytes o 224 bytes) i un cost bastant baix va fer que el disseny de CPU més popular de la seva classe. Els dissenys Apple Lisa i Macintosh van fer ús del 68000, igual que molts altres dissenys a mitjans dels anys vuitanta, incloent l'Atari ST i el Commodore Amiga.


El primer microprocessador de xip de 32 bits del món, amb trajectòries de dades de 32 bits, busos de 32 bits i adreces de 32 bits, va ser el AT&T Bell Labs BELLMAC-32A, amb primeres mostres el 1980 i producció general el 1982 . [42] [43] Després de la desinversió de AT&T el 1984, es va canviar el nom de WE 32000 (WE per Western Electric), i va tenir dues generacions següents: el WE 32100 i el WE 32200. Aquests microprocessadors van ser utilitzats en les minicomputadores AT&T 3B5 i 3B15; al 3B2, el primer microordinador de sobretaula del món; a "Companion", la primera computadora portàtil de 32 bits del món; i a "Alexander", el primer super microordinador de mida de llibre del món, amb cartutxos de memòria ROM-pack semblants a les consoles de jocs actuals. Tots aquests sistemes funcionaven amb el sistema operatiu UNIX System V.


El primer microprocessador completament comercial de 32 bits disponible al mercat va ser el HP FOCUS.


El primer microprocessador de 32 bits d'Intel era l'iAPX 432, que es va introduir el 1981, però no va ser un èxit comercial. Tenia una arquitectura orientada a objectes basada en la capacitat avançada, però un rendiment reduït en comparació amb arquitectures contemporànies com el propi 80286 d'Intel (introduït el 1982), que era gairebé quatre vegades més ràpid en proves de referència habituals. No obstant això, els resultats de l'iAPX432 es van deure en part a un compilador d'Ada precipitat i, per tant, subòptim. [Cita requerida]


L'èxit de Motorola amb el 68000 va suposar el MC68010, que va afegir suport de memòria virtual. El MC68020, introduït el 1984, va afegir busos de dades i adreces de 32 bits complets. El 68020 va esdevenir molt popular al mercat de supermercats Unix i moltes empreses petites (per exemple, Altos, Charles River Data Systems, Cromemco) van produir sistemes de mida de sobretaula. El MC68030 es va introduir a continuació, millorant el disseny anterior integrant la MMU al xip. El continu èxit va suposar el MC68040, que incloïa una FPU per a un millor rendiment en matemàtiques. El 68050 no va aconseguir els seus objectius de rendiment i no va ser llançat, i el seguiment MC68060 va ser llançat en un mercat saturat de dissenys RISC molt més ràpids. La família 68k es va esvair de la seva utilització a principis dels anys noranta.


Altres grans empreses van dissenyar el 68020 i els seguiments en equips incrustats. En un moment donat, hi havia més 68020 en equips incrustats del que hi havia Intel Pentiums en PC. Els nuclis de processador ColdFire són derivats del 68020.


Durant aquest temps (a principis de mitjans de la dècada de 1980), National Semiconductor va introduir un microprocessador intern de 32 bits, molt similar, anomenat NS 16032 (després renombrado 32016), la versió completa de 32 bits anomenada NS 32032. Més tard, National Semiconductor va produir la NS 32132, que permetia a dues CPU residir en el mateix bus de memòria amb l'arbitratge integrat. El NS32016 / 32 va superar el MC68000 / 10, però el NS32332, que va arribar aproximadament al mateix temps que el MC68020, no va tenir prou rendiment. El xip de tercera generació, el NS32532, era diferent. Tenia aproximadament el doble de rendiment del MC68030, que es va llançar al mateix temps. L’aparició de processadors RISC com l’AM29000 i el MC88000 (ara ambdós morts) van influir en l’arquitectura del nucli final, el NS32764. Avançat tècnicament: amb un nucli RISC superescalar, un bus de 64 bits i un overclock intern, encara podria executar instruccions de sèrie 32000 a través de la traducció en temps real.


Quan National Semiconductor va decidir abandonar el mercat d'Unix, el xip va ser redissenyat en el processador Swordfish Embedded amb un conjunt de perifèrics de xips. El xip va resultar ser massa car per al mercat de la impressora làser i va ser assassinat. L'equip de disseny va anar a Intel i allí va dissenyar el processador Pentium, que és molt similar al nucli NS32764 internament. El gran èxit de la sèrie 32000 estava en el mercat de les impressores làser, on el NS32CG16 amb instruccions BitBlt amb microcodificació tenia un bon preu / rendiment i va ser adoptat per grans empreses com Canon. A mitjan dècada de 1980, Sequent va introduir la primera computadora de classe servidor SMP que utilitzava el NS 32032. Aquest va ser un dels pocs triomfs del disseny i va desaparèixer a la fi dels anys vuitanta. El MIPS R2000 (1984) i el R3000 (1989) eren microprocessadors RISC de 32 bits d’èxit. Es van utilitzar en estacions de treball de gamma alta i servidors per SGI, entre d'altres. Altres dissenys van incloure el Zilog Z80000, que va arribar tard al mercat per tenir una oportunitat i va desaparèixer ràpidament.


El ARM va aparèixer per primera vegada el 1985. Es tracta d'un disseny de processadors RISC, que des d'aleshores ha dominat l'espai del processador de sistemes integrats de 32 bits degut en gran part a la seva eficiència energètica, el seu model de llicències i la seva àmplia selecció d'eines de desenvolupament de sistemes. Els fabricants de semiconductors generalment llicencien nuclis i els integren al seu propi sistema en un xip de productes; només alguns d'aquests proveïdors tenen llicència per modificar els nuclis ARM. La majoria de telèfons mòbils inclouen un processador ARM, així com una àmplia varietat de productes. Hi ha nuclis ARM orientats a microcontroladors sense suport de memòria virtual, així com processadors d'aplicacions de multiprocessador simètric (SMP) amb memòria virtual.


De 1993 a 2003, les arquitectures x86 de 32 bits es van fer cada vegada més dominants en els mercats d'escriptori, portàtil i servidor, i aquests microprocessadors es van fer més ràpids i més capaços. Intel havia concedit llicències a les primeres versions de l'arquitectura a altres empreses, però va rebutjar la llicència del Pentium, de manera que AMD i Cyrix van construir versions posteriors de l'arquitectura basant-se en els seus propis dissenys. Durant aquest període, aquests processadors van augmentar en complexitat (recompte de transistors) i capacitat (instruccions / segon) en almenys tres ordres de magnitud. La línia Pentium d'Intel és probablement el model de processador de 32 bits més famós i recognoscible, almenys amb el públic en general.