Intel begint met de 4004
De eerste microprocessor die Intel verkocht was de vier-bit 4004 in 1971. Hij was ontworpen om samen te werken met drie andere microchips, de 4001 ROM, 4002 RAM, en de 4003 Shift Register. Terwijl de 4004 zelf berekeningen uitvoerde, waren deze andere componenten van essentieel belang voor de werking van de processor. De 4004 werd meestal gebruikt in rekenmachines en soortgelijke apparaten, en was niet bedoeld voor gebruik in computers. De maximale kloksnelheid was 740 kHz.
De 4004 werd opgevolgd door een vergelijkbare processor, bekend als de 4040, die in wezen een verbeterde variant van de 4004 was met een uitgebreidere instructieset en hogere prestaties.
Meer: Beste CPU’s
Meer: Intel & AMD Processor Hiërarchie
MORE: Alle CPU-inhoud
8008 en 8080
De 4004 maakte naam voor Intel in de microprocessorbusiness, en om in te spelen op de situatie introduceerde Intel een nieuwe lijn van acht-bits processors. De 8008 kwam als eerste in 1972, gevolgd door de 8080 in 1974 en de 8085 in 1975. Hoewel de 8008 de eerste door Intel geproduceerde 8-bit processor was, is hij niet zo opmerkelijk als zijn voorganger of zijn opvolger, de 8080. Hij was sneller dan de 4004 dankzij zijn vermogen om gegevens in acht-bits brokken te verwerken, maar hij was nogal conservatief geklokt tussen 200 en 800 kHz, en de prestaties van de 8008 trokken gewoon niet veel systeemontwikkelaars aan. De 8008 gebruikte 10-micrometer transistortechnologie.
Intel’s 8080 was veel succesvoller. Deze bouwde voort op het ontwerp van de 8008 door nieuwe instructies toe te voegen en over te stappen op zes-micrometer transistoren. Hierdoor kon Intel de kloksnelheid meer dan verdubbelen, en de krachtigste 8080-chips in 1974 draaiden op 2 MHz. De 8080 werd in talloze apparaten gebruikt, wat ertoe leidde dat verschillende software-ontwikkelaars, zoals het pas opgerichte Microsoft, zich gingen richten op software voor Intels processoren.
Toen uiteindelijk de 8086 werd uitgebracht, werd deze source-compatibel gemaakt met de 8080 om achterwaartse compatibiliteit met deze software te behouden. Als gevolg daarvan zijn de 8080’s en de belangrijkste hardware-elementen aanwezig geweest in alle x86-gebaseerde processoren die ooit zijn geproduceerd, en kan 8080-software technisch gezien nog steeds op elke x86-processor draaien.
De 8085 was in wezen een goedkopere en hoger geklokte variant van de 8080, die ook zeer succesvol was, maar minder invloedrijk.
8086: Het begin van x86
Intel’s eerste 16-bit processor was de 8086, die de prestaties aanzienlijk verbeterde ten opzichte van eerdere ontwerpen. De klok was niet alleen hoger dan die van de budgetgerichte 8088, maar hij beschikte ook over een 16-bits externe databus en een langere prefetch-wachtrij van zes bytes. Hij kon ook 16-bits taken uitvoeren (hoewel de meeste software in die tijd was ontworpen voor 8-bits processoren). De adresbus werd uitgebreid tot 20-bit, waardoor de 8086 tot 1MB geheugen kon benaderen en daarmee de prestaties kon verhogen.
De 8086 werd ook de eerste x86-processor, en hij gebruikte de eerste revisie van de x86 ISA, waarop vrijwel alle processoren die AMD of Intel sinds de introductie van de 8086 hebben gemaakt, zijn gebaseerd.
Intel produceerde rond dezelfde tijd ook de 8088. Deze processor was gebaseerd op de 8086, maar met half zoveel datalijnen en een prefetch queue van vier bytes. Dit veroorzaakte een verlies aan evenwicht, omdat de smallere bus de snelheid van het ophalen van instructies verminderde, waardoor Intels executie-eenheid gedwongen werd veel van de tijd inactief te blijven. De processor had nog steeds toegang tot maximaal 1 MB RAM en draaide op hogere frequenties dan eerdere processoren, maar was een stuk langzamer dan de 8086.
80186 en 80188
Intel volgde de 8086 op met verschillende andere processoren, die allemaal een vergelijkbare 16-bit architectuur gebruikten. De eerste was de 80186, gericht op embedded toepassingen. Om dit mogelijk te maken integreerde Intel verschillende hardwareonderdelen die gewoonlijk op het moederbord te vinden zijn in de CPU, waaronder de klokgenerator, de interruptcontroller en de timer. Als neveneffect werkten bepaalde instructies aanzienlijk sneller op 80186 dan op 8086, zelfs bij dezelfde kloksnelheid. Maar natuurlijk verhoogde Intel na verloop van tijd de frequentie van de CPU om de prestaties verder te verbeteren.
De budget-gerichte 80188 bevatte eveneens verschillende stukjes hardware die in de processor waren geïntegreerd. Maar net als bij de 8088 was de databus gehalveerd.
80286: Meer geheugen, meer prestaties
De 80286 werd in hetzelfde jaar uitgebracht als de 80186 en had vrijwel identieke kenmerken, maar hij breidde de adresbus uit tot 24-bit, waardoor de processor tot 16MB geheugen kon benaderen.
iAPX 432
De iAPX 432 was een vroege poging van Intel om van zijn x86-portfolio af te wijken ten gunste van een geheel ander ontwerp. Intel verwachtte dat de iAPX 432 enkele malen sneller zou zijn dan zijn andere producten. De processor mislukte uiteindelijk echter als gevolg van enkele grote ontwerpfouten. Hoewel x86-processoren relatief complex zijn, tilde de iAPx 432 CISC naar een geheel nieuw niveau van complexiteit. Het hardwareontwerp was vrij groot, waardoor Intel genoodzaakt was de processor uit twee afzonderlijke matrijzen te vervaardigen. De processor was ook nogal datahongerig en presteerde niet goed zonder extreem grote hoeveelheden bandbreedte. De iAPX 432 slaagde erin de 8080 en 8086 te overtreffen, maar werd al snel voorbijgestreefd door nieuwere x86 producten, en uiteindelijk werd hij aan zijn lot overgelaten.
i960: Intels eerste RISC
Intel maakte zijn eerste RISC-processor in 1984. De processor was niet ontworpen als een directe concurrent van de x86-processoren van het bedrijf, omdat hij bedoeld was als een veilige embedded oplossing. Intern was het een 32-bit superscalar architectuur die gebruik maakte van Berkeley RISC ontwerpconcepten. De eerste i960-processoren waren relatief laag geklokt, het traagste model draaide op 10 MHz, maar in de loop der jaren werden verbeteringen aangebracht en werd overgeschakeld op kleinere fabrieken, waardoor de klok kon oplopen tot 100 MHz. Hij ondersteunde ook 4 GB beschermd geheugen.
De i960 werd op grote schaal gebruikt in militaire systemen, maar ook in bedrijfssystemen.
80386: x86 draait 32-bit
Intel’s eerste 32-bit x86-processor was de 80386, die in 1985 werd uitgebracht. Een van de belangrijkste voordelen van deze processor was zijn 32-bits adresbus, waardoor hij tot 4 GB systeemgeheugen kon ondersteunen. Hoewel dit veel meer was dan iemand in die tijd gebruikte, waren de RAM-beperkingen vaak nadelig voor de prestaties van vroegere x86- en concurrerende processoren. In tegenstelling tot moderne CPU’s, betekende meer RAM-geheugen in de tijd dat de 80386 werd uitgebracht bijna altijd een prestatieverhoging. Intel implementeerde ook verschillende architectonische verbeteringen die hielpen de prestaties boven die van de 80286 te brengen, zelfs wanneer beide systemen dezelfde hoeveelheid RAM gebruikten. De processor ondersteunde ook virtual mode processing, wat de multi-tasking ondersteuning vergrootte.
Om zijn produktlijn te segmenteren met een meer budget-vriendelijk aanbod, introduceerde Intel ook de 80386SX. Deze processor was vrijwel identiek aan de 80386; hij had nog steeds een 32-bits architectuur, maar de helft van de databus was teruggebracht tot 16 bits om kosten te besparen.
i860
In 1989 deed Intel een nieuwe poging om afstand te nemen van zijn x86-processoren. Het ontwierp een nieuwe RISC CPU die bekend stond als de i860. In tegenstelling tot de eerdere i960 was deze CPU ontworpen als een krachtig model om te concurreren op de desktopmarkt, maar het ontwerp bleek problemen op te leveren. De belangrijkste tekortkoming was dat de prestaties van de processor volledig afhankelijk waren van de compiler om instructies te plaatsen in de volgorde waarin ze zouden moeten worden uitgevoerd wanneer de software voor het eerst werd gemaakt. Hierdoor kon Intel de afmetingen van de chip en de totale complexiteit van de i860 laag houden, maar het was vrijwel onmogelijk om bij het compileren van het programma elke instructie van begin tot eind correct op te sommen. Dit zorgde ervoor dat de CPU constant vastliep terwijl hij het probleem probeerde te omzeilen.
80486: Integratie van de FPU
Intel’s 80486 was weer een belangrijke stap voorwaarts in termen van prestaties. De sleutel tot het succes was de nauwere integratie van componenten in de CPU. De 80486 was de eerste x86 CPU met L1-cache. De eerste 80486 modellen hadden 8 KB on-die, en waren geëtst op een 1000 nm proces. Maar toen het ontwerp overging op 600 nm, verdubbelde de L1 cache tot 16 KB.
Intel nam ook de FPU op in de CPU, die tot dan toe een aparte functionele verwerkingseenheid was geweest. Door deze stukken hardware in de host processor te plaatsen, daalde de latentie tussen beide sterk. De 80486 gebruikte ook een snellere FSB-interface om de bandbreedte te vergroten, en de kern had diverse andere aanpassingen om de IPC op te voeren. Deze wijzigingen verhoogden de prestaties van de 80486 aanzienlijk, en high-end modellen waren vele malen sneller dan de oudere 80386.
De eerste 80486 processoren haalden 50 MHz, en latere modellen die gebruik maakten van het verbeterde 600nm proces gingen zelfs tot 100 MHz. Om budgetgerichte gebruikers te bereiken, bracht Intel ook een versie van de 80486 uit, bekend als de 80486SX, waarin de FPU was uitgeschakeld.
P5: De eerste Pentium
De Pentium kwam in 1993 op de markt als de eerste Intel x86-processor die niet het 80×86-nummersysteem volgde. Intern gebruikte de Pentium de P5-architectuur, die Intels eerste x86 superscalaire ontwerp was. Hoewel de Pentium over het algemeen in alle opzichten sneller was dan de 80486, was zijn meest in het oog springende kenmerk een aanzienlijk verbeterde FPU. De FPU van de oorspronkelijke Pentium was meer dan tien keer sneller dan de verouderde eenheid van de 80486. Dit werd een nog belangrijkere eigenschap in latere jaren toen Intel de Pentium MMX uitbracht. Deze processor was architectonisch gelijk aan de originele Pentium, maar had ondersteuning voor Intels nieuwe MMX SIMD instructieset die de prestaties drastisch kon verhogen.
Intel vergrootte ook de L1 cache op zijn Pentium processoren ten opzichte van de 80486. De eerste Pentiums hadden 16 KB, terwijl de Pentium MMX naar 32 KB ging. Natuurlijk draaiden deze processoren ook op hogere kloksnelheden. De eerste Pentium processoren gebruikten 800nm transistoren en konden slechts 60 MHz halen, maar latere revisies gingen over op Intels 250nm proces en stuwden de frequenties naar 300 MHz.
Recent nieuws