40 jaar microprocessor

Door: Jeroen Boer Jeroen | 20 februari 2012 16:02

How To

Inhoudsopgave

  1. Inleiding
  2. pagina 2
  3. pagina 3
  4. pagina 4
  5. pagina 5
  6. pagina 6

Op 15 november 1971 kondigde Intel de beschikbaarheid van de eerste commercieel verkrijgbare microprocessor aan: de Intel 4004. De uitvinding van de microprocessor betekende dat computers veel eenvoudiger en - belangrijker - veel goedkoper te produceren waren, waardoor we dit als het startpunt van de thuiscomputerrevolutie beschouwen. Wat begon als simpele rekenmachine is vandaag een supercomplex rekenmonster dat in staat is tot de meest ingewikkelde taken.

Intel werd in 1968 opgericht, de naam is een samentrekking van Integrated Electronics Corporation. De oprichters waren twee ex-werknemers van Fairchild Semiconductor Gordon Moore en Robert Noyce, samen met investeerder Arthur Rock. Aanvankelijk maakte Intel geheugenchips, maar in 1971 bracht het bedrijf de eerste commercieel verkrijgbare microprocessor op de markt: de Intel 4004. Het is overigens niet helemaal duidelijk of dit ook daadwerkelijk de eerste werkende microprocessor was, omdat ook Texas Instruments rond dezelfde tijd met een microprocessor bezig was. Wel duidelijk is dat sinds 1971 de microprocessormarkt ontploft is, en het tegenwoordig met een beetje overdrijven lastig om in huis ook maar één elektronisch apparaat zonder microprocessor te vinden. Het is dan ook niet te doen om in een paar pagina's de complete ontwikkeling, vertakkingen en verscheidenheid aan architecturen van de microprocessor te schetsen. We zullen ons dan ook grotendeels beperken tot de pc met de x86-architectuur, het platform dat groot werd toen IBM de Intel 8088 koos als basis voor de IBM PC 5051. Zelfs dan is het lastig om overal op in te gaan, waardoor we ons beperken tot de grote lijnen.

De Busicom 141-PF, hier in de OEM-uitvoering Unicom 141P, was het eerste apparaat met een Intel-microprocessor (Intel 4004).

Wat is een microprocessor?

Een cpu (central processing unit) is het hart van een computer die alle berekeningen maakt. Vòòr de uitvinding van de microprocessor bestond een processor uit een printplaat met daarop losse componenten zoals geïntegreerde schakelingen, die samen de processor vormden. Een geïntegreerde schakeling of integrated circuit (IC), is wat we meestal een chip noemen. Een chip is feitelijk opgebouwd uit heel veel transistors: kleine elektronische schakelaars. Wanneer de schakelaar aan staat, genereert hij een 1, wanneer hij uit staat genereert hij een 0. De geïntegreerde schakelaar die meerdere transistors combineert in één chip is al in 1949 bedacht, maar de eerste werkende geïntegreerde schakelaar werd pas in 1958 door Texas Instruments gebouwd. Overigens waren er vòòr de uitvinding van de transistor en geïntegreerde schakelaar al cpu's. Die werkten dan op basis van elektronenbuizen, waardoor cpu's groot, energiehongerig en warm waren. Een microprocessor bevat alle functionaliteit van een central processing unit (cpu) in één enkele geïntegreerde schakeling en bevat hiermee dus op zijn beurt heel veel transistors.

De Intel 4004 microprocessor.

De Intel 4004 werd in opdracht van rekenmachinefabrikant Busicom ontwikkeld voor gebruik in de Busicom 141-PF rekenmachine. De 4004 bevatte 2300 transistors. Het ontwerp was aanvankelijk eigendom van Busicom, maar Intel kon de rechten van Busicom kopen en bracht de processor ook voor andere geïnteresseerden op de markt. De 4004 luide het begin in van Intel als fabrikant van microprocessors.

De advertentie waarin Intel de 4004 op 15 november 1971 aankondigt.

Bits

In dit artikel zult u regelmatig lezen hoeveel bit een processor is. Kort gezegd bepaalt het aantal bits de getalgrootte waarmee een processor tegelijkertijd kan rekenen. Een 16bit-processor kan getallen van 0 tot en met 65.535 optellen, terwijl de overstap naar 32-bit getallen van 0 tot 4.294.967.295 mogelijk maakt. Een 64bit-processor maakt getallen van 0 tot maar liefst 18.446.744.073.709.551.616 mogelijk. Het aantal bits bepaalt ook hoeveel intern geheugen de processor kan aanspreken. Een 16bit-processor kan maximaal 64 kilobyte aanspreken. Toch kon de Intel 8086 door het gebruik van twee 16bit-waarden maar liefst 1 megabyte aanspreken. IBM beperkte dit in de pc vervolgens tot 640 kilobyte, een waarde die u misschien nog bekend in de oren klinkt. Een 32bit-processor kan - zoals u wellicht weet - 4 gigabyte geheugen aanspreken. Een 64bit-processor kan theoretisch 16 exabyte (16 miljoen terabyte) aanspreken. De x86-64-architectuur gebruikt echter 52-bit voor het adresseren van geheugen, waardoor er 4 petabyte (4000 terabyte) te adresseren is. In de praktijk is die limiet momenteel nog lager, waardoor de x86-64-processors momenteel met 256 terabyte intern geheugen kunnen omgaan. Het zal echter nog wel even duren voordat u dit ook daadwerkelijk in uw moederbord prikt.