УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ПРЕДМЕТУ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. Микропроцессоры, ключевые этапы развития.

Эволюция микропроцессора: ключевые этапы развития

Презентация выполнена преподавателем ГБПОУ УКРТБ Рыжиковым А. И. с помощью «Гамма» — нейросеть для презентаций.

Рождение эпохи микропроцессоров: Intel 4004 (1971)

Первый в мире

Ключевые фигуры

Разработчики: Федерико Фаджин, Тэд Хофф, Масатоси Сима.

Однокристальный микропроцессор, 4-битный Intel 4004.

Технические характеристики

Революционная производительность

Техпроцесс 10 мкм, 2250 транзисторов, частота 740 кГц, площадь кристалла 12 мм².

Выполнял до 93 000 операций в секунду — подлинная революция в миниатюризации вычислительной техники.

Следующий шаг: Intel 8008 и 8080 — 8-битные процессоры 70-х

Intel 8008 (1972)

Intel 8080 (1974)

• 3500 транзисторов

• 6 мкм техпроцесс

• 8-битная шина данных

• 4758 транзисторов

• Частота 500 кГц

• Частота до 4 МГц

• Использовался в первом микрокомпьютере Sac State 8008

• Поддержка до 64 Кб памяти

• Основа для Altair 8800 — первого массового микрокомпьютера, вдохновившего на создание Microsoft

Motorola 6800 и MOS Technology 6502 — конкуренты Intel

Motorola 6800 (1974)

MOS 6502 (1975)

• 6 мкм техпроцесс

• Более дешёвый и эффективный

• Частота 2 МГц

• Использовался в легендарных компьютерах: Apple I, Commodore 64, Atari 2600

• 16-битная адресация

• Его доступность и производительность способствовали массовому распространению домашних компьютеров.

• Приобрёл популярность в различных персональных компьютерах и промышленных системах.

Борьба архитектур и наборов команд стимулировала бурное развитие вычислительной техники в те годы.

Intel 8086 и рождение архитектуры x86 (1978)

• 16-битный процессор с 20-битной адресацией, позволяющей работать с 1 МБ оперативной памяти.

• Рабочая частота от 4 до 16 МГц значительно увеличила скорость обработки данных.

• Именно архитектура x86, заложенная 8086, стала стандартом для персональных компьютеров на десятилетия.

• Старт эры персональных компьютеров: IBM PC (1981), основанный на 8088 — урезанной по внешней шине версии 8086, что сделало его более доступным.

Взрыв производительности: Intel 80386 и 80486 (1985-1989)

80386 (1985)

80486 (1989)

Первый 32-битный x86 процессор, внедривший многозадачность и виртуальную память. Это открыло путь для более сложных операционных систем, таких как Windows.

Интегрировал кэш-память первого уровня и математический сопроцессор прямо в кристалл, значительно повысив общую производительность. Работал на частотах до 100 МГц.

Эти процессоры стали основой для перехода к графическим интерфейсам и многозадачным операционным системам, изменив пользовательский опыт.

Многоядерность и новые технологии: Pentium и далее

01

Pentium (1993)

Представил суперскалярную архитектуру, позволяющую выполнять несколько инструкций одновременно, что значительно увеличило скорость вычислений.

02

Закон Гордона Мура

Число транзисторов на кристалле продолжало удваиваться каждые два года, обеспечивая постоянный прирост производительности.

03

Эра многоядерности

Появление двухъядерных, а затем и многоядерных процессоров позволило масштабировать производительность за счёт параллельных вычислений.

04

Интеграция

Интеграция графических ядер (GPU) и снижение энергопотребления стали ключевыми направлениями развития, сделав процессоры более универсальными и эффективными.

Современные микропроцессоры: от Intel Core до ARM и за пределами

Intel Core i-серия

ARM-архитектура

Использование 14 нм и более тонких техпроцессов, гибридные архитектуры (P-cores, E-cores), поддержка искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений.

Доминирование в мобильных устройствах благодаря выдающейся энергоэффективности, масштабируемости и возможности кастомизации для различных задач.

Тенденции будущего

Переход к 3-нм техпроцессу, активное развитие квантовых и нейроморфных процессоров обещает новую революцию в вычислительной технике.

Заключение: микропроцессор — двигатель цифровой революции

Путь от 4-битного Intel 4004 до современных многоядерных систем — это история непрерывных инноваций и технологических прорывов.

Влияние на жизнь

Непрерывная эволюция

Микропроцессоры преобразили все сферы жизни: от персональных компьютеров и смартфонов до искусственного интеллекта, медицины и освоения космоса.

Эволюция продолжается, обещая новые архитектуры и технологии миниатюризации, которые изменят наше представление о вычислительной мощности.

Будущее за новыми архитектурами и технологиями миниатюризации!

Вопросы и обсуждение