Mikroişlemcilerin Tarihi

D9
Mikroişlemcilerin Tarihi
1
D9
Mikroişlemcilerin Tarihi

Mikroişlemcili sistemlerin kalbi olarak
kabul edilen mikroişlemciler, genel
amaçlı elemanlardır ve farklı
uygulamalarda amaca uygun olarak
kullanılırlar.

Kullandığımız bilgisayarlar ister
masaüstü, ister sunucu isterse de
dizüstü bilgisayar olsun tüm cihazlarda
temel eleman mikroişlemcidir.
2
D9
Mikroişlemcilerin Tarihi

Diğer taraftan kullandığımız
mikroişlemci bir Pentium, Athlon,
PowerPC, SPARC veya Alpha yada
herhangi bir marka olabilir, ancak tüm
işlemciler benzer yöntemlerle benzer
işler gerçekleştirir.

İşlemleri yerine getirmede mantıksal
devreleri kullanan mikroişlemcilerde
temel elektronik eleman olarak
3
transistörler kullanılır.
D9
Mikroişlemcilerin Tarihi

Mikroişlemcili sistemlerin ve
bilgisayarların en önemli parçası olan bu
eleman başlangıçtan günümüze kadar
hızlı bir gelişim süreci sergilemiştir.

8086 işlemcisiyle beraber Intel ailesinin
mikroişlemcilerde kullandığı mimariye
Intel Mimarisi (Intel Architecture-IA)
denilmiştir.
4
D9
Mikroişlemcilerin Tarihi

Mikroişlemcileri bir kerede
işleyebildikleri bit sayısına göre
sınıflandırmaya tabi tutarsak;
– 8 bitlik mikroişlemciler
– 16 bitlik mikroişlemciler
– 32 bitlik mikroişlemciler
– 64 bitlik mikroişlemciler

5
Şeklinde sınıflama yapabiliriz.
D9
Birinci Kuşak Mikroişlemciler

Bu kuşak mikroişlemciler eski orijinal
IBM PC, XT tipi ve benzer makinalarda
kullanılmıştır.

O günlerin şartlarına göre mükemmel
fakat günümüze göre oldukça sınırlı
yeteneklere sahip bu makinelerle
günümüz makineleri kıyaslanırsa çok
ilkel kaldıkları gözükecektir.

6
8086, 8088 işlemcileri bu kuşak
işlemcileri olarak sayılabilirler.
D9
8086-8088 Mikroişlemciler

IA mimarisine öncülük eden gelişmeler
1971 yılında üretilen ilk mikroişlemci
olan 4 bitlik 4004 işlemcisine kadar
uzanmaktadır.

Bununla birlikte IA ailesindeki ilk gerçek
mikroişlemci 8086 ve biraz daha düşük
özelliklere sahip 8088 işlemcileridirler.

Her ikisi de 20 adres hattına sahip
işlemcilerdi.
7
D9
8086-8088 Mikroişlemciler

4004 içerisinde 2300
transistör mevcut olup
108 KHz hızında
çalışıyordu.

0,06 MIPS gücüne sahip
olan bu işlemci sadece
640 Bayt lık bellek
adresleme kapasitesine
sahipti.

1972 yılında üretilen
8008’i, 74’te 8080,
76’da 8085 takip
8
etmiştir.
D9
İlk Mikroişlemciler
8008
4040
9
D9

10
8085
D9

11
8080 işlemcisinin iç dizaynı
D9
 8088
12
in iç yapısı
8088
D9
8086-8088 Mikroişlemciler

Adres hattı sayısı işlemcinin ne kadar
bellek alanına ulaşabileceğini gösterir.

20 adres hattına sahip olan 8086 ve 8088
işlemcileri toplam 1MB lık alanı
adresleyebilirler.

Veri yolu kapasitesi ise; mikroişlemcinin
bir çevrimde ne kadar baytlık bir veriyi
okuyup yazabileceğinin ölçüsüdür.

13
8086 16 bit, 8088 8 bit veri yoluna sahip
işlemcilerdir.
D9
İlk Mikroişlemciler

70 li yıllarda yaygın olarak kullanılan bir
başka mikroişlemci ise, Motorola
firmasının ürettiği 6800 işlemcisi idi.

Ayrıca Zilog firmasının ürettiği Z80 ve
Mostek firmasının ürettiği 6502
işlemcilerde o yıllarda kullanılmışlardır.

NEC firması ise 8088 ile pin uyumlu V20,
8086 ile pin uyumlu V30 işlemcilerini
piyasaya sürmüştür.
14
D9
15
Motorola 6800
D9
 Motorola
6800 8 bitlik bir mikroişlemci
olup, 16 bit adres hattına sahipti. İki
akümülatör ve bir index registerı
bulunan bu işlemci I/O komutlarına
sahip olmamasından dolayı I/O işlemleri
bellek üzerinde yapılabiliyordu.
16
D9
General information
Type
CPU / Microprocessor
Frequency (MHz)
2.5
Package
40-pin ceramic side-brazed
DIP
Architecture / Microarchitecture
Manufacturing process
MOS LSI
Data width
8 bit
Physical memory (KB)
64
Electrical/Thermal parameters
17
V core (V) ?
5 ± 5%
Min/Max operating temperature
(°C) ?
0 - 70
Max power dissipation (W) ?
0.79
D9
İlk Mikroişlemciler

İlk 16 bitlik işlemci unvanı 8086 ya aittir.

1978 yılında NMOS teknolojisi ile üretilmiştir.



18
8086 hem dahili hem harici veri iletiminde 16 bitlik
veriyolu kullanıyordu.
8080 ve 8085 ile uyumlu değildi.
8086 yı 1979 da Motorola’nın ürettiği 6809 ve 68000
işlemcileri takip etti. 68000 işlemcisi eski işlemcilerle
uyum problemini düşünmeden tamamen yeni bir
mimariyle tasarlanmıştı.
D9
Microprocessor information
19
Type
Microprocessor
Manufacturing process
HMOS
Data bus width
8 bit
Package
40-pin side-brazed
ceramic DIP
Speed (MHz)
1
Physical memory (KB)
64
V core (V)
5
Min/Max operating
temperature (°C)
0 - 70
Max power dissipation (W)
1
D9
20
Motorola 68000
D9
80186 ve 80188 İşlemciler

8086 ve 8088 işlemciler bir adım daha
geliştirilerek 80186 ve 80188 çipleri
geliştirilmiştir.

Belli başlı özellikleri eklenen yeni komutlar ve
korumada yeni hata toleranslarıdır.

Eklenen yeni komutlar assembly dilinde
program yazan programcılara çok elverişli bir
21
ortam sağladı.
D9
80186 ve 80188 İşlemciler

Orijinal 8086 ve 8088 işlemciler geçersiz
komut yürütüldüğünde kilitlenmekte idiler
fakat 186 ve 188 de bu durum irdelenerek ve
hataların bulunmasını sağlayan özellikler
eklendi.

Bu işlemciler o yıllarda fazla tutulmamışsa da
gömülü işlemciler dünyasında kendine
22
başarılı bir yer bulmuşlardır.
D9
80186 ve 80188 İşlemciler

Günümüzde çoğu yüksek performanslı disk
sürücüleri ve disk denetimcileri hala 80186
işlemcileri kullanmaktadırlar.

Bu işlemciler 6-40 MHz arasında hızlarda
çalışabiliyorlardı.
23
D9
24
D9
25
D9
İkinci Kuşak Mikroişlemciler
•Bu modele giren işlemci sadece 80286
denebilir.
•186 ve 188 modellerinin gerçek bir
bilgisayarda kullanılmayışı, gömülü
sistemlerde kullanım alanı bulmaları, bu
modeli bu kuşağın tek temsilcisi kılmaktadır.
•1982 yılında çıkarılan bu mikroişlemci
önemli mikroişlemci uzantıları ile birlikte
tanıtıldı.
26
D9
27
İkinci Kuşak Mikroişlemciler
D9
İkinci Kuşak Mikroişlemciler
•Komut kümesinin genişletilmesinin
yanısıra, dört yeni adres hattının
eklenmesiyle 16 MB bellek adresleme
kapasitesine ulaşılmıştır.
•Bu yeni adres hatlarının eklenmesiyle
ortaya çıkan duruma, Korumalı Mod
(Protected Mode) adı verildi.
•Gerçek Modda (Real Mode) bilgisayar
hala 1MB lık alanı
adresleyebilmektedir.
28
D9
İkinci Kuşak Mikroişlemciler
•Yeni eklenen komutların çoğu bu korumalı
modu desteklemek amacıyla geliştirilmişlerdir.
•IBM’inde bu mimariye destek vermesiyle ev ve
ofis bilgisayarlarında yaygın bir kullanım alanı
bulmuş ve PC ler ilk defa son kullanıcı
düzeyinde hızla yaygınlaşmaya başlamışlardır.
• 80286 işlemcisiyle birlikte, bilgisayarlarda
chipset kavramı da literatüre girmiştir.
•16 bitlik bu işlemciler, 6-25 MHz aralığında
üretilmişlerdir.
29
D9
İkinci Kuşak Mikroişlemciler
•80286’lar fiziki olarak 8088’den daha
küçük bir alana çok daha fazla güç
sığdırdığı için işlemcinin hızı 8, 10, 12, 16
Mhz. Aralığında değişirdi. 16 Mhz. Turbo
moda ulaştığı için işlemcinin daha fazla
ısınmasına sebep olurdu. Bu ısınmayı
önlemek için mikro işlemcinin üzerine
ısıyı dağıtan metal bir kaplama konuldu.
Yaklaşık 130.000 transistor kullanılmıştır.
30
D9
Üçüncü Kuşak Mikroişlemciler
•Bu kuşağa giren mikroişlemciler 386
serisinin tamamıdır.
•Bu serinin en büyük avantajı 32 bitlik bir
işlemci olmasıdır.
•1984 yılında Motorola 68020, 1985 yılında
ise Intel 80386 işlemcisini üretmişlerdir.
•Intel işlemcilerini farklı yeteneklerine göre
SX ve DX alt gruplarına ayırmıştır.
31
•SX modeli 16 bit veri yolu 24 adres hattına
sahip ucuz bir 386 versiyonudur.
D9
Üçüncü Kuşak Mikroişlemciler
Üzerinde yaklaşık
250.000 transistör
kullanılmış ve işlemcinin
hızı SX modelinde 20-25
Mhz, DX modelinde 3240 Mhz aralığındadır.
32
DX modeli; hem kendi içinde hem de dış
birimlerle 32 bit veri iletişimi yapabiliyorken,
SX modeli ise; kendi içinde 32 bit dış
birimlerle 16 bit veri iletişimi yapabiliyordu.
SX modeli 1 MB adresleyebilirken, DX modeli
4 GB bellek adresleyebiliyordu.
D9
Type
Manufacturing process
Data bus width
Package
33
Microprocessor
High Speed CHMOS IV Technology
1 micron
16 (external) / 32 (internal) bit
100-pin Plastic Quad Flatpack Package
Speed (MHz)
25
Specification numbers
SX628 SX701
Physical memory (MB)
16
Virtual memory (TB)
64
Floating Point Unit
None
V core (V)
5 ± 10%
Min/Max operating temperature
(°C)
0 - 100
Typical/Max power dissipation
(W)
1.05 / 1.54
D9
34
D9
35
D9




36
386 çıkar çıkmaz bilgisayarlarda kullanılmaya
başlamış, (ilk kullanan Compaq firması) ve
uzun yıllar kullanılmaya devam etmiştir.
Genişleyen bellek alanları geniş yazılımların
geliştirilmesine imkan vermiştir.
Bu işlemci çeşitli adres ve veri manevralarında
kullanılmak üzere 32 bitlik kaydedicilere
sahipti.
32 bitlik kaydedicinin düşük düzeyli 16 biti
daha önceki işlemleri desteklemek amacıyla
kullanılabiliyordu.
D9
80386

80386 işlemcisi 5 adet paralel aşama ile
çalışan ilk işlemcisiydi.
– BUS Interface Unit (diğer birimler için I/O ve
hafızaya erişim birimi)
– Code Prefetch Unit (Bus biriminden kodu alıp 16
bit kuyruğuna koyan birim)
– Segment Unit (Mantıksal adresleri lineer
adreslere çeviren ve koruma kontrolleri yapan
kısım)
– Paging Unit (Lineer adresleri fiziksel adreslere
çeviren ve ençok erişilen sayfalar hakkında bilgi
tutan birim.
37
D9
80386





38
Paging unit, daha sonraları IA mimarisinin temel
taşlarından olacak olan önbellek kavramının öncüsüdür.
386 nın başarısı AMD, Cyrix ve Nexgen gibi firmaların
X86 uyumlu 386 ismiyle işlemciler çıkarmasına yol
açmıştır.
AMD, AM386 işlemcisine overclock imkanıyla 16-40
MHz lik çalışma yanında iki kat hız imkanı sağlamıştır.
IBM 386 SLC kodlu bir işlemci çıkardı. Bu işlemci 8 KB
lık bir önbelleğe sahip olup oldukça az güç harcıyordu.
Cyrix ise 386 kodlu işlemcilerle piyasada yer almıştır.
D9
4.Kuşak İşlemciler





39
Bu kuşaktaki işlemciler güç ve yetenek bakımından hızlı
bir çıkış yakalamışlardır.
Nedeni AMD ve Cyrix gibi firmaların ürettiği işlemcilerin
ucuz oluşu nedeniyle son kullanıcılarda yaygın olarak
kullanılmaya başlanmalarıdır.
Bu kuşakta yer alan 486 işlemcisi 386 nın mimari
yönden biraz daha geliştirilmiş bir tipidir.
En önemli gelişmelerden birisi, 80486 mantığına 80387
matematik işlemcisinin entegre edilmesiydi.
Günümüzde FPU(Floating Point Unit- Yuvarlanmış
sayılarla iş yapan birim) olarak yerinin alacak bu
matematik işlemcisi olmadan bazı programlar oldukça
pahalı donanımlar gerektiriyordu.
D9
4.Kuşak İşlemciler
 80386
ya nispet olarak 80486
işlemcilerinde türevleri çıkarıldı.
 Bunlardan 486 SX, DX modelinin daha
ucuz bir versiyonu idi.
 SX modeli DX modeli ile aynı veri yolu ve
adres hattı sayısına sahip olmakla birlikte,
matematik işlemcisi bulunmuyordu.
40
D9
4.Kuşak İşlemciler
 Bu
41
durumda ortaya çıkan yazılım
uyumsuzluğunu gidermek için SX
modellerine daha sonra 80387 matematik
işlemcisi eklenmiştir.
 Mobil bilgisayarlarda az güç harcayan SL
modelleri çıkarıldı.
 Anakart üzerindeki çekirdek frekansın saat
çarpan ayarları değiştirilerek DX2 ve DX4
modelleri çıkarıldı.
D9
4.Kuşak İşlemciler
 Örneğin,
çekirdek saat frekansı 33 MHz
olan bir 486 işlemcisin çarpanı 3 yapılarak
100 MHz e çıkarılabiliyordu.
 Bu modeller piyasada fazlaca rağbet
görmüş olup PC lerin son kullanıcılara
yayılmasına öncelik etmişlerdir.
42
D9
4.Kuşak İşlemciler
 Benzer
şekilde AMD ve CYRIX firmaları
X86 uyumlu 486 adıyla işlemciler
çıkarmışlardır.
 AMD firmasının AM486, Cyrix firmasının
Cyrix5X86 işlemcileri Intel’in 486
işlemcileri ile aynı özelliklere sahip daha
ekonomik işlemcilerdir.
43
D9
4.Kuşak İşlemciler
 486’larda
paralel çalışma mantığı
kullanılarak saat başına işlem gören
komut sayısı artırılmıştır.
 İlk defa 8KB lık L1 Ön-Bellekler 486 larda
kullanılmıştır.
 Matematik işlemci içerisine ilk defa bu
işlemcilerde FPU eklenmiştir.
44
D9
45
D9
46
D9
47
D9
48
D9
49
Intel 3101 (C3101)
Intel 3002 Engineering Sample (C3002
ES)
Intel 3002 (D3002)
Intel 4004 (D4004)
Intel 4004 (C4004)
Intel 4004 Grey Trace/Gold (C4004)
Intel 4040 (C4040)
Intel 4040 (D4040)
Intel 8008 (C8008)
Intel 8008 (C8008-1)
Intel 8008 (D8008)
Intel 8080 Purple (C8080A)
Intel 8080 (C8080A)
Intel 8080 (P8080A)
Intel 8085 (C8085A)
Intel 8085 (P8085AH)
Intel 8085 (P8085AH-1)
Intel 8085 Military Spec
(MD8085AH/B)
Intel 8085 (D8085A)
Intel 8085 (P8085AH-1)
D9

50
Intel 8086 5Mhz (C8086)
Intel 8086 5Mhz (QD8086)
Intel 8086 5Mhz (D8086)
Intel 8086 8Mhz (D8086-2)
Intel 8086 8Mhz (P8086-2)
Intel 8087 (C8087)
Intel 8088 5Mhz (P8088)
Intel 8088 8Mhz (P8088-2)
Intel 80186 (C80186)
Intel 80186 3Mhz (C80186-3)
Intel 80186 6Mhz (C80186-6)
Intel 80186 8Mhz Military (MG80186 8/B)
Intel 80186 (R80186)
Intel 80186 Reversed Print (R80186)
Intel 80186 (N80186)
Intel 80186 (80186-N)
Intel 80186 Engineering Sample (FA80C186CP)
Intel 80188 3Mhz (C80188-3)
Intel 80188 8Mhz (A80188)
Intel 80188 8Mhz (R80188)
D9
51
Intel 80286 6Mhz (C80286-6)
Intel 80286 6Mhz (CG80286-6 C)
Intel 80286 8Mhz LCC (R80286-8)
Intel 80286 8Mhz (N80286-8)
Intel 80286 8Mhz (CG80286-8 E)
Intel 80286 10Mhz (A80286-10)
Intel 80286 10Mhz (N80286-10)
Intel 80286 12Mhz (N80286-12)
Intel 80286 20Mhz Harris (CS80C286-20)
Intel 80287 XL (C80287XL)
Intel 80287 10Mhz (D80287-10)
Intel 80386 Military Mechanical Sample (MG80386)
Intel 80386 16Mhz (A80386-16) SX025 W/ BUG
Intel 80386 16Mhz (A80386-16)
Intel 80386 20Mhz (A80386-20)
Intel 80386 SX 16Mhz (NG 80386SX-16)
Intel 80386 SX 20Mhz (NG 80386SX-20)
Intel 80386 DX 16Mhz (A80386DX-16)
Intel 80386 DX 20Mhz (A80386DX-20)
Intel 80386 DX 25Mhz No Logo (A80386DX-25)
Intel 80386 DX 25Mhz (A80386DX-25)
Intel 80386 DX 33Mhz (A80386DX-33)
Intel 80386 DX 33Mhz White Print (A80386DX33)
Intel 80386 SL 20Mhz (KU80386SLB1A-20)
Intel 80386 SL 25Mhz (KU80386SLB1A-25)
Intel 80386 EX 25Mhz (KU80386EX25)
Intel 80387 20Mhz (A80387-20)
Intel 80387 DX 16Mhz (A80387DX-16)
Intel 80387 DX (A80387DX 16-33)
Intel 80387 SX (N80387SX-20)
Intel 80376 16Mhz (A80376-16)
Intel RAPIDCAD-1
Intel RAPIDCAD-2
Intel 80486 SX 16Mhz (A80486SX-16)
Intel 80486 SX 20Mhz (A80486SX-20)
Intel 80486 SX 25Mhz (A80486SX-25)
Intel 80486 SX 25Mhz QFP (SB80486SX-25)
Intel 80486 SX 33Mhz (A80486SX-33)
Intel 80486 SX2 50Mhz (A80486SX2-50)
Intel 80486 SX 33Mhz PGA (FA80486SX-33)
Intel 80486 SX 33Mhz QFP (KU80486SX-33)
Intel 80486 SL 25Mhz QFP (KU80486SL-25)
Intel 80486 DX Engineering Sample (A80486DX ES)
Intel 80486 DX 25Mhz (A80486DX-25)
Intel 80486 DX 33Mhz (A80486DX-33)
Intel 80486 DX 33Mhz by IBM (486DX-33)