تاريخچه CPU-هاي ريزكامپيوتر

همان گونه كه مي دانيد،ريزكامپيوترها از يك پردازنده تك تراشه،كه ريزپردازنده ناميده مي شود و در واقع همان CPUاست،استفاده

مي كنند.اولين ريزپردازنده ها توسط شركت اينتل در اوايل دهه ي 1350 ( 1970 –م) معرفي شد،و آن را اينتل 4004 ناميد.او

پردازنده اي 4-بيتي بود و در ماشين حساب ها مورد استفاده قرار گرفت.قدرت اين ريزپردازنده به اندازه ي كامپيوتر انياك

بود.پيشرفت هاي بععدي سر مشتق به وجود آمدن اينتل 8080 شدند،كه پردازنده اي 8-بيتي بود و به عنوان CPU- -ي برخي از

كامپيوتر هاي اوليه استفاده گرديد.در همان زماني كه 8080 توسعه مي يافت،اما با 8080 ناسازگار بود.ريزپردازنده 6502 را اريه

نمود.با اين كه اين ينز پردازنده ايي 8-بيتي بود،اما با 8080ناسازگار بود.ريزپردازنده مذكور به عنوان CPU،در Apple II و

 ريزكامپيوترهايي كه توسط شركت هاي آتاري و كمودور توسعه مي يافتند،استفاده مي گرديد.نسخه هاي به روز درآمده،يعني،6504

هنوز هم در نمونه هاي قديمي Apple II استفاده مي شوند.

پيشرفت ريزپردازنده ها،اينتل را به سوي 8088 سوق داد،كه به عنوانCPU ، در Apple II اوليه و بعد در نمونه XT و

ريزكامپيوترهاي سازگار با آي بي ام استفاده گرديد.اينتل 8088 پردازده ايي 16-بيتي بود،اما فقط مي تواسنت 8بيت داده را روي

گذرگاه انتقال دهد،اينتل پردازنده 16-بيتي سازگاري را به نام 8086 معرفي كرد،كه مي توانست 16 بيت را روي گذرگاه انتقال دهد.

8086 در اكثر كامپيوترهاي سازگار با آي بي ام و بعضي از نمونه هاي IBMPS/2 به كار رفت.ديگر ريزپردازنده سازگاري كه

اينتل معرفي نمود،80286 مي باشد كه معمولاً به 286 معروف مي باشد.اين ريزپردازنده ،هم16-بيتي بود،و هم مي توانست به

طور همزمان بر روي گذرگاه 16 بيت داده را انتقال دهد،هم چنين نسبت به 8086 نيز سريع تر بود.اين ريزپردازنده در كامپيوترهاي

 IBMATو نمونه هاي متعددي از IBMPS/1،IBMPS/2و سازگار با آنان استفاده گرديد.پس از مذتي اينتل،80386 يا به طور

ساده 386 را ساخت.اين ريزپردازنده 32-بيتي بوده و قادر است به طور همزمان،در يك لحظه 32 بيت داده را انتقال دهد.

ريزپردازنده مذكور سريعتر از 80286 بوده و در نمونه هاي گوناگون IBMPS/2 و ساير كامپيوترهاي سازگار با آن به كار گرفته

شد.پس ازاين ،اينتل ريزپردازنده سازگار 80486 يا به طور ساده 486 را معرفي نمود.486 مانند 386 پردازنده ايي 32-بيتي با

قابليت انتقال 32 بيت داده مي باشد.اما قابليت هاي اضافي دارد،كه آن را نسبت به 386 سريع تر و قوي تر مي سازد.اين ريزپردازنده

ها را تحت رده 86x80 نيز مي نامند.اينتل ريزپردازنده 64-بيتي به نام پنتبوم معرفي كرده است،با اين كه از نظر نامگذاري با

نمونه هاي قبلي خود فرق دارد،اما سازگاري خود را با آن ها حفظ نموده است.

خط توليد ريزپردازنده هاي اينتل رد ريزكامپيوترهاي آي بي ام و وابسته به آن استفاده مي شوند.AppleII از ريزپردازنده 6502

استفاده مي كند.در حالي كه ريزكامپيوترهاي آپل مكينتاش براي CPU-ي خود از ريزپردازنده هايي كه توسط شركت موتورولا

معرفي شده اند و 68000 ناميده مي شوند،استفاده مي كنند اين ريزپردازنده با ريزپردازنده هاي اينتل و با 6502 ناسازگار مي

باشد.68000 پردازنده ايي است 32-بيتي كه در يك زمان 16 بيت را به طور همزمان روي گذرگاه انتقال مي دهد. ريزپردازنده هاي

تقويت شده موتورولا به ترتيب 68020،68030و68040 ناميده مي شوند،انتقال دهند، ريزپردازنده هاي مذكور با 68000

سازگارند و در بعضي از نمونه هايي آپل مكينتاش استفاده مي شوند.

همان گونه كه ملاحظه نموديد شركت هاي كامپيوتري از ريزپردازنده هاي معرفي شده ساير شركت ها استفاده مي

كنند.مثال،ريزكامپيوترهاي شركت آي بي ام از ريزپردازنده هاي ساخت شركت اينتل استفاده مي كنند.و به همين

دليل،ريزكامپيوترهايي كه از ريزپردازنده هاي اينتل استفاده مي كنند،آن ها را سازگار با آي بي ام مي نامند. بي همين

دللي،ريزكامپيوترهايي كه از ريزپردازنده هاي متفاوت با اينتل استفاده مي نمايند،با ريزكامپيوترهاي آي بي ام ناسازگارند.براي

مثال،آپل مكينتاش كه از ريزپردازنده 68000موتورولا استفاده مي نمايد با كامپيوترهاي آي بي ام سازگار نيست.

بعضي از برنامه ها،كه از محاسبات خاص رياضي مانند محاسبات مثلثاتي و لگاريتمي استفاده مي كنند،احتياج به يك پردازنده

جداگانه اي دارند،كه آن ها را در خانواده اينتل تحت عنوان كمك پردازنده رياضي يا به طور ساده كمك پردازنده مي شناسند.اين كمك

يردازنده ها عبارتند از:

8087،80287،80387.توجه كنيد كه كامپيوترهايي كه از پردازنده هاي 786 به بالا استفاده مي نمايند،عمليات كمك پردازنده نيز

در پردازنده اصلي انجام مي شود.پايه هاي ريزپردازنده ها اغلب از جنس نقرع مي باشند و در اصطلاح فني به آن ها سوزن يا پايه

سنجاقي مي گويند.

قبل از ادامه بحث،لازم است نگاهي دقيق تر به درون پردازنده بياندازيم.همان طور كه قبلاً هم گفتيم پردزانده يا CPU جهت ارتباط با

ساير اجزاء كامپيوتر از گذرگاه استفاده مي كنند.گذرگاه ها،بين دو مؤلفه يا بيشتر ازقبيل CPU،حافظه و دستگاههاي جانبي نظير

وسايل ورودي/ خروجي ،را فراهم مي آورند.همچنين براي انتقال داده روي يك گذرگاه مشترك،مجبوريد داده،گيرنده داده و صحيح

بودن داده يا صحت آن را مشخص كنيد.هر پردازنده داراي سه گذرگاه مي باشد،گذرگاه داده،گذرگاه نشاني يا آدرس ،و گذرگاه كنترل.

CPU از گذرگاه داده يا خطوط داده براي اطلاعاتي كه قرار است منتقل شوند،استفاده مي كند.به عبارت ديگر ،داده ها و دستورالعمل

هايي كه رد حافظه نگهداري مي شوند،انتقال آن ها از حافظه به پردازنده و بالعكس،از طريق گذرگاه داده صورت مي گيرد.و يكي از

عوامل مهم به هنگام سنجش سرعت كامپيوتر به شمار مي رود.براي مثال،وقتي كه مي گويند ريزپردازنده 32-بيتي 80386،يعني

اين كه تعداد بيت هاي گذرگاه داده اين ريزپردازنده 32 بيت مي باشد.دومين گذرگاه cpu،گذرگاه نشاني يا خطوط نشاني مي باشد و

براي تشخيصi/o يا نشاني حافظه به كار مي رود.بالاخره،سومين گذرگاه CPU،گذرگاه كنترل مي باشد،CPU سيگنال هايي را از

طريق گذرگاه كنترل به مؤلفه هاي مختلف ارسال ميكند تا انتقال اطلاعات آغاز گردد.هم چنين پس از تكميل و انتقال اطلاعات،از

طريق همين گذرگاه سيگنالي براي پردازنده ارسال مي شود.به عبارت ديگر،CPU از طريق گذرگاه كنترل زمان ارسال داده را كنترل

،همچنين علايم كنترلي واحد كنترل ارسال يا دريافت مي كند.

براي مثال،اگربخواهيم در خانه حافظه شماره ( 100 00000)مقدارA ( 1 0000 1 0) را قرار دهيم يا رد آن بنويسيم،بايد روي

گذرگاه نشاني عدد 100 0 0000، روي گذرگاه داده عدد سوي انتقال داده ها نيز (كه از طريق گذرگاه داده ها صورت مي گيرد)از

خارج به طرف داخل حافظه خواهد بود.پهناي گذرگاه نشاني،در واقع ميزان و مقدار حافظه اي را كه CPU قادر به استفاده از آن مي

باشد،نشان مي دهد،نشان مي دهد.براي مثال ،چون تراشه 80386 داراي 32 بيت ( خط) نشاني مي باشد،بنابر اين 2 يا GB 4 خانه

حافظه ،توسط اين پردزانده قابل نشان دهي مي باشد.

حافظه ي نهان گاه . در ادامه ي بحث از حافظه ها و ريزپردازنده ها ،به حافظه هاي نهان گاهمي پردازيم.حافظه ي نهان گاه يا حافظه

ي نقد،حافظه ي خاصي است كه براي نگهداري دستور يا داده هايي كه،غالباً مورد استفاده پردازنده قرا مي گيرند،و پردزانده بايد در

كوتاه ترين مدت،قادر به بازيابي آن ها باشد.پردازنده هايي چون اينتل 486،و بالاتر يك نهان گاه داخلي دارند.پردزانده به جاي اين كه

در انتظار RAM بماند،به آساني مي تواند داده ها را زا نهان گاه خوانده و يا در آن بنويسد .

هنگامي كه يك برنامه كاربردي اطلاعاتي را زا ديسك سخت درخواست مي كند،برنامه ي نهان گاه،وجود اطلاعات فوق در حافظه ي

نهان را بررسي مي كند،در صورت وجود اطلاعات ،برنامه ي نهان گاه ،ديسك،اطلاعات را از حافظه ي نهان براي رجوع در آينده

نسخه برداري مي كند ، و سپس داده ها را به برنامه كاربردي درخواست كننده مي دهد.نهان گاه ها براي مواقعي مناسب اند كه سرعت

پردازنده در مقايسه با حافظه بسيار بالا باشد.

حافظه بر اساس سرعت شان در سطوح مختلفي قرار مي يگرند (شگل 3-7)ساختار سلسله مراتبي و هرم گونه حافظه كه رد شكل 3

-7 ،نشان داده شده است،به شرح زير عمل مي كند.يك برنامه ي بزرگ به چندين صفحه تقسيم مي شود.صفحاتي كه بيشتر از صفحه

هاي ديگر به كار مي روند،در نهان گاه ذخيره مي شوند.قسمت هايي هم كه ،قدري كمتر مورد استفاده قرار مي گيرند،در

 RAM.ROM ديسك نگهداري مي شوند.مابقي صفحات نيز بر روي ديسك(سخت) نگه داري مي شوند.تركيب شيوه هاي فوق سبب

افزايش سرعت پردازش برنامه ها مي شود،زيرا تعداد دفعاتي كه داده ها و دستورالعمل ها،از حافظه واكشي مي شوند ،كاهش مي

يابند.