Հեղափոխությունը, որը սկսվեց Intel 4004-ով
1971 թվականի նոյեմբերի 10-ին Intel-ը թողարկեց 4004 պրոցեսորը, չիպ, որը ընդմիշտ կփոխի հաշվողական պատմությունը: Ընդամենը 2300 տրանզիստորով եւ 108 կիլոհերց արագությամբ այս 10 միկրոմետր պրոցեսորը պարզունակ էր ներկայիս ստանդարտների համեմատ, բայց ներկայացնում էր մոնումենտալ ձեռքբերում: աշխարհում առաջին կոմերցիոն միկրոպրոցեսորը։:
4004-ը մշակվել է հաշվիչների եւ աշխատասեղանի համակարգիչների համար՝ զբաղեցնելով զգալի տարածք եւ սպառելով մեծ էներգիա: Նրա 4 բիթ մշակումը թվում էր սահմանափակ, բայց դուռը բացեց տեխնոլոգիական հեղափոխության համար, որը կտեւի տասնամյակներ: Այս չիպն օգտագործող մեքենան արժեցել է հազարավոր դոլարներ եւ հասանելի էր միայն խոշոր ընկերություններին եւ հաստատություններին:
Ազդեցությունն անմիջապես եղավ: առաջին անգամ հաշվողական ինտելեկտն այլեւս բացառիկ չէր հսկա եւ թանկարժեք հիմնական սարքերի համար: 4004-ն ապացուցեց, որ հաշվարկները կարող են ապակենտրոնացվել, մանրացվել եւ ժողովրդավարացվել: Այս փիլիսոփայությունը պահպանվում է մինչ օրս եւ առաջնորդում է պրոցեսորների շուկայի շարունակական էվոլյուցիան:
1970-ականների եւ 1980-ականների առաջընթացները: իշխանության պայթյուն
4004-ի հաջողությունից հետո Intel-ը չդադարեց նորարարությունը: 1978 թվականին եկավ 8086-ը, 16-բիթանոց պրոցեսորը, որը կդառնա x86 ճարտարապետության հիմքը, որն օգտագործվում է մինչ օրս անհատական համակարգիչներում եւ սերվերներում: 8086-ն ուներ 29 հազար տրանզիստոր եւ աշխատում էր 5 ՄՀց հաճախականությամբ 46 անգամ ավելի արագ, քան իր նախորդը:
1980-ականներն էլ ավելի արագացրին այս մրցավազքը: Intel 386-ը, որը թողարկվել է 1985 թվականին, բերեց 32 բիթ մշակում եւ ավելի քան 275 հազար տրանզիստոր՝ հնարավորություն տալով բազմաֆունկցիոնալ օպերացիոն համակարգեր, ինչպիսիք են Windows-ը եւ OS/2-ը: 1989 թվականին թողարկված 486-ը չիպի վրա ինտեգրեց մաթեմատիկական համապրոցեսորը՝ վերացնելով լրացուցիչ բաղադրիչների անհրաժեշտությունը եւ բազմապատկելով գիտական եւ գրաֆիկական հավելվածների աշխատանքը:
Այս ժամանակաշրջանը համախմբեց արդյունաբերության կարեւոր չափանիշ: կատաղի մրցակցություն:AMD-ը, Motorola-ն եւ այլ արտադրողներ փնտրեցին շուկայական տարածք՝ ճնշում գործադրելով Intel-ի վրա, որպեսզի շարունակաբար նորարարություններ կատարի: Այս մրցակցությունը շատ կարեւոր էր տեխնոլոգիական էվոլյուցիան արագացնելու եւ ծախսերը նվազեցնելու համար:
Pentium պրոցեսորները եւ ինտերնետի դարաշրջանը
1993 թվականին Pentium-ը նշանավորեց նոր դարաշրջանի սկիզբը: 3,1 միլիոն տրանզիստորներով եւ մինչեւ 66 ՄՀց արագությամբ Pentium-ն առաջին պրոցեսորն էր, որը զանգվածաբար վաճառվեց սպառողական հանրությանը համաշխարհային մասշտաբով: Pentium ԱՀ-ները հասանելի են դարձել միջին խավերի համար՝ վարելով: առեւտրային ինտերնետը եւ համացանցի առաջացումը, ինչպես մենք գիտենք:
Pentium II (1997) եւ Pentium III (1999) ընդլայնեցին այս գերակայությունը՝ ներմուծելով ավելի մեծ L2 քեշ եւ մուլտիմեդիա մշակման հրահանգներ (MMX): Այդ ժամանակ ժամացույցի արագությունը կրկնապատկվում էր 18-24 ամիսը մեկ՝ հաստատելով Մուրի օրենքը: չիպի վրա տրանզիստորների թիվը կրկնապատկվում էր մոտավորապես երկու տարին մեկ։:
Pentium III-ից Pentium 4-ի (2000) անցումը ավելի ագրեսիվ էր՝ ժամացույց մինչեւ 2 ԳՀց, Netburst ճարտարապետություն եւ 42 միլիոն տրանզիստոր: Այս պրոցեսորները խթանեցին անհատական հաշվարկների, առաջադեմ տեսախաղերի եւ վեբ սերվերների բումը, որոնք մեծ քանակությամբ պայթեցին 2000-ականների սկզբին:
Multi-core and Paradigm Shift (2005 թ: առաջ)
Մինչեւ 2005 թվականը արդյունաբերությունը բախվեց մի խնդրի: ժամացույցի արագության բարձրացումը դարձել էր անարդյունավետ էներգիայի սպառման եւ ջերմության ցրման առումով: Լուծումը հեղափոխական էր: ներառել բազմաթիվ միջուկներ (գույներ) մեկ չիպի վրա: Pentium D-ը եւ Core Duo-ն նշեցին այս անցումը:
Ծրագրերը, որոնք նախկինում աշխատում էին հաջորդաբար արագ միջուկով, այժմ կարող էին զուգահեռաբար կատարել տարբեր առաջադրանքներ: Intel Core 2 Duo-ն (2006), 291 միլիոն տրանզիստորներով եւ էներգիայի օպտիմիզացված սպառմամբ, տարիներ շարունակ գերիշխում էր շուկայում: Նրա ճարտարապետությունն ապացուցեց, որ ավելի շատ միջուկներ կարող են ավելի լավ կատարում առաջարկել մեկ վտ հզորության համար:
2008 թվականի դրությամբ Core i շարքը (i3, i5, i7) ստանդարտացրել է այս մոտեցումը: Պրոցեսորները ներառում էին խելացի քեշավորում, ավտոմատ ջերմային կառավարում եւ դինամիկ հաճախականություններ (տուրբո): Բջջային շուկան պահանջում էր այս նորամուծությունները: նորածին սմարթֆոններին եւ պլանշետներին անհրաժեշտ էին հզոր, բայց մարտկոցի արդյունավետ պրոցեսորներ:
Բջջային պրոցեսորները եւ ARM-ի վերելքը
Մինչ Intel-ը գերիշխում էր աշխատասեղանի եւ սերվերի շուկայում, ARM (Advanced RISC Machine) ճարտարապետությունը, որը լիցենզավորված էր մի քանի արտադրողների համար, նվաճեց բջջային շուկան: ARM-ն ի սկզբանե նախագծված էր էներգաարդյունավետ եւ կարեւոր շարժական սարքերի համար: Qualcomm-ը, Samsung-ը եւ Apple-ը մշակեցին իրենց ARM-ի վրա հիմնված չիպերը:
2010 թվականին ARM Cortex A9 երկմիջուկ պրոցեսորն արդեն մրցակցում էր այն ժամանակվա սարքերի հետ։ Բայց իրական խաղի փոփոխիչը Apple A4-ն էր (2010) եւ, ամենակարեւորը, A7-ը (2013), առաջին շարժական պրոցեսորը 64-բիթանոց ճարտարապետությամբ:Apple-ն ապացուցեց, որ հարմարեցված չիպերը կարող են գերազանցել ընդհանուր պրոցեսորներին ավելի մեծ սպառման հզորությամբ:
Այսօր սմարթֆոններն ունեն 8 կամ ավելի միջուկներով պրոցեսորներ, միլիարդավոր տրանզիստորներ եւ արագություններ, որոնք մրցակցում են մի քանի տարի առաջվա նոութբուքերի հետ: Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3 (2024) ունի 13 միլիարդ տրանզիստոր: Apple M4-ը, որը բխում է շարժական պրոցեսորների տոհմից, արդեն իսկ մրցակցում է նոութբուքերի եւ պլանշետների ավանդական աշխատասեղանի պրոցեսորների հետ:
Վերջին նորարարություններ: արհեստական ինտելեկտ եւ ծայրահեղ արդյունավետություն
Վերջին հինգ տարիների ընթացքում երկու հիմնական շարժիչ ուժեր ձեւավորել են էվոլյուցիան՝ արհեստական ինտելեկտը եւ էներգաարդյունավետությունը: Պրոցեսորներն այժմ ներառում են մեքենայական ուսուցման եւ AI գործառնությունների մասնագիտացված միջուկներ: Apple Neural Engine, Google TPU եւ Snapdragon AI միջուկները ներկայացնում են այս միտումը:
Intel-ը, TSMC-ն եւ Samsung-ը մրցում են չիպերի արտադրության մեջ 3 նանոմետրով (փոքր հեռավորություններ, որոնք ատոմային աղտոտումը կարող է վնասել արտադրությանը: Ներկայիս պրոցեսորներն ունեն տասնյակ միլիարդավոր տրանզիստորներ: Apple M4 Pro-ն (2024) ունի 14 միլիարդ տրանզիստոր; նրա նախորդը՝ M3 Max-ը, ուներ 16 միլիարդ ավելի փոքր սիլիցիումի տարածքում:
Տարասեռ հաշվարկները նույնպես համախմբվել են: բարձր արդյունավետության միջուկների (P-գույների) խառնումը արդյունավետ միջուկների (E-գույների) հետ թույլ է տալիս համակարգերին հավասարակշռել մշակման հզորությունը մարտկոցի սպառման հետ: Intel-ը, ARM-ը եւ Apple-ն օգտագործում են այս մոտեցումը գրեթե բոլոր ժամանակակից չիպերում:
2300 տրանզիստորներից մինչեւ միլիարդներ: մոտ ապագան
50 տարվա ընթացքում արդյունաբերությունը երկրաչափական աճ է գրանցել՝ 4004 թվականին 2300 տրանզիստորից հասնելով ավելի քան 100 միլիարդի ներկայիս առաջատար պրոցեսորների: Սա մոտավորապես 40 միլիոն անգամ ավել է: Եթե մեքենաները համաչափ զարգանային, Ferrari-ն կարժենա կոպեկներ:
Ապագա մարտահրավերները ներառում են արտադրության ֆիզիկական սահմանները (ատոմներն ունեն վերջավոր չափսեր), ջերմային ցրումը գերխիտ չիպերում եւ մասնագիտացման անհրաժեշտությունը (ընդհանուր պրոցեսորները իրենց տեղը զիջում են AI-ի կողմից օպտիմիզացված չիպերին, մոդելավորված քվանտային հաշվարկներին եւ հատուկ ծանրաբեռնվածությանը):
Պրոցեսորների էվոլյուցիան արտացոլում է ոչ միայն ճարտարագիտության առաջընթացը, այլեւ հասարակության պահանջների փոփոխությունները: Անհատական համակարգչից մինչեւ ամենուր տարածված սմարթֆոն, ինտերնետից մինչեւ AI տվյալների կենտրոններ, յուրաքանչյուր դարաշրջան պահանջել է հատուկ նորամուծություններ: Հաջորդ 50 տարիները, անշուշտ, ավելի հետաքրքրաշարժ կլինեն՝ պրոցեսորներով, որոնք ուսումնասիրում են քվանտային, ֆոտոնային եւ սահմաններից դուրս:
