A Evolução dos microprocessadores

A Evolução dos microprocessadores

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Bruno F. Silva HP - bfernandessilva@zipmail.com.br Bruno F. Silva HP

A Evolução dos microprocessadores

O microprocessador foi um componente que fez a diferença na evolução da computação. Foi crucial na miniaturização do hardware e conseqüente redução do custo. A evolução do microprocessador determinou uma mudança na vida da humanidade em geral, que passou a dispor de equipamentos nunca antes imaginados.

O microprocessador evoluiu a uma velocidade incrível, e ainda continua, porém o hardware em geral mudou pouco. Isso nos faz pensar que a informática como um todo mal chegou na maturidade e ainda tem um longo campo de desenvolvimento, mais fantástico do que aconteceu desde o primeiro transístor até hoje. E o microprocessador é uma peça fundamental nesse desenvolvimento.

Este trabalho tenta de um modo geral mostrar a história e evolução deste componente que mudou uma geração: o microprocessador.

Os primeiros computadores utilizavam circuitos eletromecânicos e válvulas. O aparecimento do transístor trouxe a redução do tamanho e da potência consumida em relação as válvulas, além de serem dispositivos mais robustos e confiáveis.Os computadores usando essa tecnologia estão classificados como de segunda geração. O domínio da tecnologia da física do estado sólido permitiu a integração de vários transístores em uma única embalagem com aproximadamente as mesmas dimensões de um único transístor. Surgiram então os circuitos integrados que foram responsáveis pelo aparecimento dos computadores de terceira geração. Estes computadores tinham maior potência de cálculo, eram mais rápidos, confiáveis e menores fisicamente de que seus antecessores de segunda geração.

Atualmente, o processo de integração tem praticamente o mesmo custo para se integrar centenas, milhares ou milhões de transístores em uma única pastilha. Pode-se falar então na quarta geração de computadores pela utilização da integração eem altíssima escala (VLSI).

Graças ao desenvolvimento da microeletrônica é possível construir toda uma Unidade Central de Processamento em uma única pastilha de silício. Essa pastilha, ou chip, denomina-se

Bruno F. Silva HP - bfernandessilva@zipmail.com.br microprocessador, sendo conhecido pelo nome de seu fabricante seguido de um determinado

Os microprocessadores são classificados pelo tamanho da palavra - ou comprimento, em bits, da unidade de informação - que são capazes de processar de uma só vez. Os primeiros microprocessadores foram de 8 bits, seguidos pelos de 16 bits e, mais recentemente, pelos de 32 bits.

O microprocessador é, portanto, a Unidade Central de Processamento de um microcomputador.

-A Intel projeta um chip de circuito integrado que poderia receber instruções e executar funções de dados simples. Esse projeto se tornou o microprocessador 4004.

-Gilbert Hyatt patenteou uma aplicação que seria o primeiro microprocessador da história. -A Intel criou um layout de circuitos, que era o microprocessador 4004.

Intel 4004, o primeiro

A primeira CPU com chip simples foi o intel 4004, um processador 4-bits destinado para ser uma calculadora. Ele processava dados em 4 bits, mas suas instruções eram 8 bits longos. As memórias de programas e dados eram separadas, 1K de memória de dados em 12 bit PC e 4K de memória de programa (na forma de quatro stacks). Havia também dezesseis registros de propósitos gerais de 4 (ou oito de 8 bits).

O 4004 tinha 46 instruções, velocidade de 108 KHz, e tinha somente 2300 transistores. O 4040 foi uma versão superior ao 4004, nele foram acrescentadas 14 instruções, mais stacks (oito) e 8K de espaço para programas. Seu preço inicial era U$200. E usava 2300 transístores que podiam endereçar 640 bytes. Os manuais foram escritos por Adam Osborne. A Eletronic News publicou e ajudou na promoção do chip. A Intel ganhou o direito de comercializar seu chip abertamente.

-Scelbi Computer Consulting inicia o trabalho de design naquele que poderia ser o processador Scelbi-8H; -Intel lança o seu chip 8008, com 108 KHz, o primeiro microprocessador de 8 bits que acessava 1

Bruno F. Silva HP - bfernandessilva@zipmail.com.br KB de memória. O processador foi originalmente desenvolvido pela Computer Terminal

Corporation (mais tarde chamada DataPoint). Usava 3500 transístores; -National Semicondutor apresenta seu microprocessador IMP-16.

-Intel lança o seu chip 8080 com 2 MHz, um microprocessador de 8 bits, que podia acessar 64 KB de memória e usava 6000 transístores. O primeiro microcomputador a usá-lo foi o MARK-8.

O Intel 8080

O 8080 foi o sussessor do 8008 (1972, similar ao 4040 - tinha 14 bits de endereçamentos PC), ele tinha barramento de 16 bit de endereçamentos e 8 bits de dados. Internamente, tinha sete registros de 8 bits (A,B,C,D,E,H,L - pares BC, DE e HL foram combinados como registros de 16 bits), um stack pointer de 16 bits ocupava o lugar do de 8 bits que o 8008 possuia e, também tinha um programa de contagem de 16 bits. Ele também tinha várias portas I/O, porém podiam ser modificadas sem retirar ou interferir no espaço de endereçamentos, e um simples pino permitia que o stack ocupasse um banco separado na memória.

Intel melhorou o projeto com o 8085 (1976), foram adicionadas duas instruções para suas interrupções, e somente requeria uma fonte de +5V. Possuia alguns detalhes extras de entrada/saída.

-Motorola apresenta o chip 6800, um microprocessador de 8 bits usado em microcomputadores, indústrias e serviços de controle automotivo.

Motorola 6800

O 6800 e 6809, e séries 6502, usavam clock de ciclo simples para gerar timing para quatro estágios de execução interna, embora essas instruções eram executadas em um único 'ciclo' externo (esta é a diferença para o clock-doubling, que usa uma fase para gerar um clock interno rápido, sicronizado com um clock externo). Outras CPUs como o 8080 usavam o clock externo diretamente, com instrução equivalente à dos quatro ciclos, isso significava que 2 MHz do 6809 era equivalente a 8 MHz do 8080. Mais tarde, a Motorola produziu CPUs nessa linha com um clock de quatro ciclos.

-Texas Instruments introduz o chip TMS1000 para microcomputadores. -Surge o RCA 1802 de 6.4 MHz, considerado um dos primeiros chips com tecnologia RISC. -Logo após surge o Altair 80, com 1 KB de memória, e vendido por U$375. O Altair usa um processador de 8 bits (Intel 8080) com endereçamento de 16 bits. Tem 78 instruções básicas de máquina com mais de 200 variações. Pode endereçar diretamente 65 K de memória. Seu ciclo de intrução básica dura 2 ms.

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-MOS anuncia o MC 6501 por vinte dólares e o MC 6502, por 25 dólares, ao mesmo tempo que o 8080 da Intel custava 150. -IBM começa a trabalhar no projeto "801", para desenvolver um chip que poderia ser usado tanto em pequenos como em grandes computadores.

-É fundada a Apple Computer Company. -O SC/MP, microprocessador de 8 bits aparece, com avançado multiprocessamento. Também o MCP-1600. -Zilog introduz o Z80, um chip de 8 bits.

O Zilog Z-80

O Z-80 foi o aperfeiçoameto do 8080, e foi vastamente aperfeiçoado, ele também usava 8 bit de dados e 16 bit de endereçamento, e executava todos os códigos op do 8080 (não do 8085), mas com 80 a mais, suas instruções eram operadas em 1, 4, 8 e 16. Os registros foram duplicados, com dois bancos de registros (incluindo A e F)que podiam ser trocados entre eles. Isto permitiu operação rápida do sistema operacional. No Z-80 foram acrescentados dois registros de indíce (IX e IY). A velocidade do Z-80 era de 2.5mhz, para o Z80-H era 6mhz.

O que realmente fez o Z-80 popular, foi a sua interface de memória - a CPU gerava sua própria RAM refresh signals (reativar sinais convertidos), isso significa simples projeto e baixo custo. Sua compatibilidade com o 8080 ,e CP/M, o primeiro modelo de microprocessador com sistema operacional padrão, fez dele a primeira escolha entre muitos outros sistemas.

Foram também produzidas variantes do Z-80 como o Z-180 (também avaliavel como o Hitachi 64180, com componentes adicionados (dois timers 16 bit, dois controladores DMA, três portas seriais, e uma MMU(unidade de gerenciamento de memória) segmentada com mapeamento 20 bit. 1M de espaço para endereçametos e três segmentos de mapeamento de memória com tamanho variável em 16 bits(64K)), e o Z-280, versão 16 bits que foi introduzida em julho de 1987, com MMU 24 bit (16M), multitarefa, cache de 256 bytes, e vários novos códigos op foram acrescentados. O clock externo era 2 ou 4 vezes mais rápido que o clock interno (ex.: 16 Mhz da CPU com 4 Mhz de bus). Uma versão Z-380 - 16/32 bits também existiu.

O Z-8 (1979) foi um processador inspirado no Z-80, porém em seu chip estavam: RAM (atualmente têm-se 124 para registros gerais e 20 para registros especiais) e ROM (muitas vezes um interpretador BASIC), e era disponível uma grande variedade de configurações que ultrapassavam os 20 Mhz.

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-A Intel lança o chip 8086.dólares e pode acessar 1 MB de memória. Era baseado no design do 8080/8085.

Intel 8086, o primeiro 80x86

Era um chip de 16 bits. Usava registradores de 16 bits e 29000 transístores. Preço de 360 dólares e pode acessar 1 MB de memória. Era baseado no design do 8080/8085. E foi o primeiro da família 80x86.

1979 -Intel produz o microprocessador 8088,

Intel 8088, o XT

Conhecido como o XT. Possuia a mesma arquitetura e os mesmos programas do 8086, mas possuía um barramento de 8 bits, o que o tornava mais lento, porém mais barato que o 8086. E logo se tornou o padrão da insústria para computadores pessoais.

-Zilog mostra o processador Z8000 de 16 bits. -Microsoft libera sua linguagem Assembler para os microchips 8080 e Z80.

-O chip 68000 da Motorola é lançado.

Motorola 68000

Era uma pastilha completamente nova, não era compatível nem com o 6800, nem com o 6809. Foi uma mudança radical em relação ao passado. Embora o barramento de dados possuísse 16 bits, todos os registradores que o programador via eram de 32 bits, e a má quina pode somar ou subtrair (não multiplicar ou dividir) números de 32 bits em apenas uma instrução, o que transformava o 68000 um híbrido entre 16 e 32 bits. Seu sucesso deu origem a outros processadores, da família 680x0.

-Apple Computer lança o Apple I, que usa o processador 6502A de 2 MHz. -Intel 8086, Zilog Z8000, Motorola M68000 e o chip PDP-1 da Digital Equipment começam a usar o Microsoft XENIX OS, uma versão do sistema operacional UNIX (multiusuario e

Bruno F. Silva HP - bfernandessilva@zipmail.com.br multitarefa)..

-Intel anuncia o iAPX-432, um microprocessador de 32 bits. Mais tarde, a Intel constrói o 80286 como um passo entre o 8086 e o 432. -Motorola apresenta uma linha de estações de trabalho usando o Motorola 68000.

-Intel apresenta o iAP-432 na Conferência Internacional de Circuitos. -IBM apresenta o seu primeiro computador desktop, o Datamaster, que usava um chip 8086 de 16 bits. -O chip 8088 de 4.7 MHz, é usado no computador pessoal 5150 da IBM.

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