مروری بر نسل‌های مختلف پردازنده‌های اینتل

اینتل بزرگ‌ترین شرکت تولیدکننده پردازنده‌هاست که اولین پردازنده خود را در سال ۱۹۷۱ عرضه کرد. اکنون پردازنده اینتل در آستانه ۵۰ سالگی قرار دارد و در این مدت تغییرات چشمگیری از لحاظ قدرت پردازشی، ساختار و عملکرد داشته است. هرچند تمرکز اصلی شرکت اینتل روی ساخت و توسعه پردازنده‌ها نبود اما با گذشت زمان پردازنده اینتل به یکی از اصلی‌ترین پردازنده‌ها در کامپیوترهای PC، لپ‌تاپ‌ها و دیگر ماشین‌های کامپیوتری تبدیل شدند. در این مقاله قصد داریم مسیر تحول ۵۰ ساله اینتل را بررسی کنیم تا ببینیم نسل‌های پردازنده اینتل چه تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند.

۱- پردازنده اینتل ۴۰۰۴، ۸۰۰۸ و ۸۰۸۰

اواخر ۱۹۷۱ اینتل از پردازنده ۴۰۰۴ به عنوان اولین پردازنده تجاری و onchip با ۱۶ پین رونمایی کرد. سرعت کلاک نسخه اولیه این پردازنده ۱۰۸ کیلوهرتز بود و در مدت ۱۰ سال حضور آن در بازار تا ۷۴۰ کیلوهرتز نیز رسید. تعداد ترانزیستورهای موجود بر روی این پردازنده که از تکنولوژی ساخت ۱۰ میکرومتری استفاده می‌کرد برابر با ۲۳۰۰ بوده و قادر به اجرای ۶۰ هزار دستور در هر ثانیه بود.

یک سال پس از عرضه ۴۰۰۴، پردازنده ۸۰۰۸ با کلاک ۵۰۰ تا ۸۰۰ کیلوهرتز و با ۳۵۰۰ ترانزیستور معرفی شد. در همین راستا، دو سال بعد پردازنده ۸۰۸۰ با تکنولوژی ساخت ۶ میکرومتری با سرعت کلاک ۲ مگاهرتز و ۴۵۰۰ ترانزیستور به بازار عرضه شد. پردازنده‌ای هشت بیتی که با وجود اینکه در ساخت کامپیوتر Altair 8800 و موشک‌های AGM-86 استفاده شد، فروش موفقی را تجربه نکرد.

۲- ۸۰۸۶، ۸۰۸۸ و ۸۰۱۸۶: اولین پردازنده‌های ۱۶ بیتی

استفاده از ۲۹۰۰۰ ترانزیستور و فناوری ساخت ۳ میکرومتری با سرعت کلاک ۵ تا ۱۰ مگاهرتز برای پردازنده ۸۰۸۶ یا iAPX 86 به عنوان اولین پردازنده ۱۶ بیتی و اولین سری x86 اینتل یک تحول بزرگ محسوب می‌شد. پس از آن پردازنده اینتل ۸۰۸۸ توانست عنوان اولین پردازنده استفاده شده در کامپیوترهای PC را نصیب خود کند. این پردازنده ساختاری مشابه ۸۰۸۶ داشت اما از یک باس ۸ بیتی استفاده می‌کرد. سال ۱۹۸۲ پردازنده ۸۰۱۸۶ با تکنولوژی ساخت ۲ میکرومتری به بازار عرضه شد. این پردازنده از کلاک ۶ مگاهرتز استفاده می‌کرد و قادر به اجرای یک میلیون دستورالعمل در ثانیه بود. پردازنده اینتل ۸۰۱۸۶ در کامپیوتر Tandy 2000 مورداستفاده قرار گرفت.

 

۳- ۸۰۲۸۶: جایگزین پرقدرت iAPX 432

پس از شکست پردازنده iAPX اینتل پردازنده ۸۰۲۸۶ را با کلاک ۲۵ مگاهرتز، فناوری ساخت ۱٫۵ میکرومتری و ۱۳۴۰۰۰ ترانزیستور روانه بازار کرد تا خاطره تلخ شکست خود را از بین ببرد. ۸۰۲۸۶ یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین و پیشرفته‌ترین پردازنده اینتل بوده است. به طوری که اینتل در سال ۲۰۰۷ یعنی ۲۵ سال بعد پردازنده‌های اتم را هم‌رده با ۸۰۲۸۶ دانست.

۴- ۳۸۶: موفق‌ترین در تجارت

هرچند که پیش از پردازنده ۳۸۶ اینتل پردازنده ۳۲ بیتی را روانه بازار کرده بود، اما این نسل را می‌توان اولین نسلی دانست که در بازار تجاری به موفقیت رسید. این پردازنده از تکنولوژی ساخت ۱٫۵ میکرومتری، سرعت کلاک ۱۶ تا ۳۲ مگاهرتز و ۲۷۵۰۰۰ ترانزیستور ساخته شده بود. نسل‌های بعدی آن نیز با تکنولوژی ۱ میکرومتری به پردازنده‌های ۳۸۶SX معروف شدند. این پردازنده قادر به انجام محاسبات ۳۲ بیتی بود اما به منظور کاهش قیمت از باس ۱۶ بیتی و ۲۴ خط آدرس استفاده می‌کرد.

۵- ۴۸۶ و i860: رشدی باورنکردنی

پردازنده‌های ۴۸۶ مقدمه‌ای برای پوست‌اندازی اینتل بودند. این پردازنده‌ها از تکنولوژی ساخت ۱، ۰٫۸ و ۰٫۶ میکرومتری استفاده می‌کردند و کلاکی بین ۲۵ تا ۶۶ مگاهرتز داشتند. اجرای ۴۱ تا ۷۰٫۷ میلیون دستورالعمل در یک ثانیه و بهره‌گیری از یک حافظه کش ۸ کیلوبایتی نسل ۴۸۶ اینتل را به یک نسل رویایی تبدیل کرد. در همین سال‌ها بود که اینتل دومین شکست خود را با عرضه پردازنده i860 تجربه کرد. این پردازنده از مجموعه دستورالعمل CISC استفاده می‌کرد اما نتوانست در برابر رقیبان قدرتمند خود که از RISC استفاده می‌کردند موفق شود.

۶- پنتیوم (P5، i586): تغییر کلیشه‌ها و عبور از دیوار توان

اولین نسل از پردازنده‌های پنتیوم در سال ۱۹۹۳ معرفی شد. از زمان عرضه همین پردازنده اینتل روند نام‌گذاری پردازنده‌های خود را تغییر داد تا جلوی کپی‌برداری ADM را بگیرد. پیش از عرضه این پردازنده‌ها اینتل متوجه شد که با فناوری حال حاضر نمی‌تواند به روند افزایش سرعت ادامه دهد. چراکه این روند باعث افزایش مصرف توان و گرم شدن بیش‌ازحد پردازنده‌ها شده و عملکرد آن‌ها را با مشکل مواجه می‌کند. اینتل با تغییر فناوری ساخت در این پردازنده‌ها موفق شد نسل اول پنتیوم را به فناوری ۰٫۳۵ میکرومتری برساند و با استفاده از ۴٫۵ میلیون ترانزیستور به سرعت کلاک ۲۳۳ مگاهرتز و حافظه کش ۳۲ کیلوبایتی onchip برسد.

 

۷- پنتیوم II: ظهور اولین رابط‌های کاربری گرافیکی پیشرفته

در سال ۱۹۹۸ اینتل پس از غلبه بر باگ‌ها و مشکلات نسل جدید پردازنده‌های اینتل پنتیوم را معرفی کرد. این نسل از پردازنده‌ها با تکنولوژی ساخت ۰٫۳۵ میکرومتری دارای ۷٫۵ میلیون ترانزیستور بوده و از کلاک ۲۳۳ تا ۲۶۶ مگاهرتزی پشتیبانی می‌کردند. اصلی‌ترین ویژگی این پردازنده‌ها پشتیبانی از گرافیک AGP بود. هرچند پیش‌ازاین برخی از المان‌های گرافیکی در کامپیوترهای خانگی بود اما پنتیوم II را می‌توان اولین نسل از پردازنده‌ها با قدرت نمایش گرافیکی مناسب دانست.

 

۸– پنتیوم III: آغاز کری خوانی گیگاهرتزها

اینتل از سال ۱۹۹۹ در رقابت‌های کری خوانی گیگاهرتزها با ADM افتاد. ADM در همین سال‌ها اولین پردازنده ۱ گیگاهرتزی خود را ارائه داده بود و اینتل قصد داشت که گوی سبقت را از رقیب خود برباید. اما عجله در اینجا نیز کار دست اینتل داد و وجود اشکالات فنی بسیار اینتل را مجبور به جمع‌آوری همه نسخه‌های ۱ گیگاهرتزی خود کرد. در فرایند تولید پنتیوم III رسیدن از تکنولوژی ۳۵۰ نانومتر به ۱۳۰ نانومتر باعث شد که تعداد ترانزیستورها با رشدی ۳ برابری از ۹٫۵ میلیون به ۲۸٫۱ میلیون برسند. استفاده از کش سطح ۲ ادغام شده و سرعت کلاک ۱٫۴ گیگاهرتز از ویژگی‌های مهم این نسل از پردازنده اینتل بود.

 

۹- پنتیوم D: آغاز چندهسته‌ای‌ها

در اولین نسل‌های پردازنده پنتیوم D اینتل هنوز هم از معماری قدیمی و پرمصرف خود استفاده می‌کرد. این نسل که در سال ۲۰۰۴ عرضه شده بود در جهشی تاریخی به کلاک ۳٫۸ گیگاهرتزی رسیده بود. اما اینتل قادر به افزایش سرعت کلاک بیش از این نبود. به همین دلیل با تغییر معماری و رفتن به سراغ ایده‌های جدید، شروع به تولید پردازنده‌های دو هسته‌ای پنتیوم D کرد. پردازنده‌هایی که شاید حضور آن‌ها در بازار دیجیتال یک انقلاب محسوب می‌شد اما به دلیل وجود برخی اشکالات در سال ۲۰۰۸ از عرصه رقابت کنار گذاشته شدند.

۱۰- Core2: شروع عرضه پردازنده قدرتمند اینتل

تمرکز اینتل بر کری خوانی گیگاهرتزی باعث شد که ADM با استفاده از ایده‌های نوآورانه و پردازنده‌های کارا و به‌صرفه نیمی از بازار فروش را به خود اختصاص دهد. همین عامل باعث شد که اینتل دست از سرعت کلاک برداشته و با عرضه پردازنده Core2 که با تکنولوژی ۶۵ نانومتر ساخته شده بود، با قدرت برای پس گرفتن بازار فروش اقدام کند.

۱۱- Core2 Duo: بازگشت دوران خوشبختی

اینتل با به‌کارگیری معماری جدید در Core2 جنگ سختی را با ADM آغاز کرد و نهایتا پیروز از میدان خارج شد. عرضه پردازنده‌های چهار هسته‌ای Core2 Duo باعث شد که اینتل بار دیگر موفق به دریافت عنوان بهترین عملکرد شود و رقیب خود را در تجارت کنار بزند. نسخه اولیه این پردازنده با استفاده از تکنولوژی ساخت ۶۵ نانومتر از ۲۹۱ میلیون ترانزیستور استفاده می‌کرد و سرعت کلاکی بین ۱٫۲ تا ۳ گیگاهرتز داشت. در سال ۲۰۰۸ نیز تکنولوژی ساخت این پردازنده قدرتمند اینتل به ۴۵ نانومتر رسید.

۱۲- گرافیک HD و Iris: مقدمه‌ای بر تحول ویژگی‌های گرافیکی پردازنده اینتل

پیش از ارائه پردازنده‌های گرافیکی، اینتل از گرافیک آنبرد استفاده می‌کرد. به این معنا که به جای استفاده از کارت‌های گرافیک مجزا از یک کارت گرافیکی یکپارچه بر روی مادربرد استفاده می‌شد. با پیشرفت گرافیک سیستم‌عامل‌ها و نرم‌افزارها محدودیت‌های این پردازنده‌ها برای نمایش بیشتر و بیشتر می‌شد. به همین دلیل اینتل به طور کلی گرافیک آنبرد را کنار گذاشت و از معماری جدیدی استفاده کرد که طی آن یک پردازنده جداگانه برای پردازش گرافیکی در نظر گرفته می‌شد. در نسل‌های اولیه این پردازنده با پردازنده اصلی ادغام شده بود اما با گذشت زمان به یک تراشه کاملا مجزا تبدیل شد.

استفاده از این شیوه در پردازنده اینتل مقدمه‌ای بود بر ساخت پردازنده‌های گرافیکی که امروز می‌شناسیم. اینتل ابتدا گرافیک HD را با عملکرد مناسب و مصرف توان پایین عرضه کرد و جای خود را در میان دستگاه‌های مبتنی بر باتری باز کرد. پس از آن با ارائه پردازنده‌های سری Iris قدرت خود را به رخ رقبا کشاند. نسل آخر این سری پردازنده یعنی Iris Pro دارای ۷۲ واحد اجرایی، ۱۲۸ مگابایت DRAM و ۱۱۵۲ گیگا فلاپ توان پردازش گرافیکی بود.

۱۳- پردازنده‌های Corei: یک پایان خوش

پردازنده‌های سری Core i یک نسل نام‌آشنای پردازنده‌های اینتل است. اولین سری این پردازنده‌ها که درواقع ادامه‌دهنده راه Core2 بودند Corei3 بود که در سال ۲۰۰۸ و با تکنولوژی ساخت ۴۵ نانومتر عرضه شد. بسیاری فکر می‌کنند که عدد کنار حرف i در این پردازنده‌ها نشان‌دهنده تعداد هسته‌های آن‌هاست. اما این‌طور نیست و این عدد صرفا نشان‌دهنده نسل‌های بعدی این سری پردازنده است. به جرئت می‌توان گفت که نسل Corei اینتل یکی از بهترین و قدرتمندترین نسل‌ها در میان پردازنده‌های اینتل و حتی رقیبان است.

تاکنون ۱۰ نسل از این پردازنده معرفی شده که در نسل دهم تکنولوژی ساخت به ۱۰ نانومتر رسیده است. نسل‌های مختلف این پردازنده از معماری‌های مختلفی استفاده می‌کنند و دارای قدرت‌های متفاوتی هستند. ذکر این نکته ضروری است که نسل دهم پردازنده Corei با تکنولوژی ۱۰ نانومتر هنوز عرضه نشده و به نظر نمی‌رسد که این نسل از نمونه‌ای آزمایشگاهی فراتر رود. چرا که در مسیر تغییر تکنولوژی از ۱۴ نانومتر به ۱۰ نانومتر هنوز چالش‌های حل‌نشده زیادی وجود دارد و اینتل قصد تکرار شکست‌های قبلی خود را ندارد. ما در مقاله‌ای مجزا به معرفی نسل‌های پردازنده‌های اینتل پرداخته‌ایم.

پردازنده‌های سری core اینتل در نمونه‌های Core i3، Core i5، Core i7 و اکنون Core i9 روانه بازار شدند. افزایش اعداد کنار حرف i به معنای تعداد هسته‌های پردازنده نیست، بلکه به این معنا است که قدرت و سرعت پردازنده بیشتر از نسل قبلی است. در ادامه در رابطه با پردازنده‌های اینتل سری Core i  توضیح مختصری را به شما ارائه می‌دهیم.

• Core i3

بعد از موفقیتی که پردازنده‌های core 2 و core 2 due نصیب اینتل کردند، اینتل تصمیم به ادامه این راه گرفت. پردازنده core i3 اولین نسل از این پردازنده‌ها است که دارای دو هسته اصلی است. این دو هسته به فناوری فراریسمانی مجهز شده‌اند و همین عامل باعث می‌شود که با استفاده از این پردازنده چهار کار به طور هم‌زمان انجام شود. اما در این پردازند خبری از فناوری توربوبوست نیست.

• Core i5

این پردازنده نسبت به پردازنده core i3 دارای قدرت بیشتری است. این پردازنده در دو نوع دو هسته‌ای و چهار هسته‌ای با بازار عرضه شده است. core i5 از فناوری فرا ریسمانی استفاده نمی‌کند. به همین دلیل نسخه‌های دو هسته‌ای آن از نسل پیشین خود عقب‌تر است. در مقابل وجود فناوری توربوبوست در این پردازنده باعث افزایش حجم کار پردازنده می‌شود.

• Core i7

پردازنده core i7 نیز همچون نسل قبلی خود در دو نوع دو هسته‌ای و چهار هسته‌ای به بازار عرضه شده است. اما قدرت این هسته‌ها بسیار بیشتر از هسته‌های نسل پیشین است. چرا که از زمان عرضه نسل قبلی تا این نسل تکنولوژی ساخت پیشرفت بسیاری کرده است. تجهیز core i7 به فناوری فراریسمانی باعث شد که در حال حاضر این پردازنده بیشترین قدرت را در میان پردازنده‌های اینتل داشته باشد. از این جهت که این پردازنده به فناوری توربو بوست نیز مجهز است می‌توان آن را گل سر سبد پردازنده‌های اینتل دانست.