مروری بر نسل‌های مختلف پردازنده‌های اینتل

اینتل بزرگ‌ترین شرکت تولیدکننده پردازنده‌هاست که اولین پردازنده خود را در سال 1971 عرضه کرد. اکنون پردازنده اینتل در آستانه 50 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 50 ساله اینتل را بررسی کنیم تا ببینیم نسل‌های پردازنده اینتل چه تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند.

1- پردازنده اینتل 4004، 8008 و 8080

اواخر 1971 اینتل از پردازنده 4004 به عنوان اولین پردازنده تجاری و onchip با 16 پین رونمایی کرد. سرعت کلاک نسخه اولیه این پردازنده 108 کیلوهرتز بود و در مدت 10 سال حضور آن در بازار تا 740 کیلوهرتز نیز رسید. تعداد ترانزیستورهای موجود بر روی این پردازنده که از تکنولوژی ساخت 10 میکرومتری استفاده می‌کرد برابر با 2300 بوده و قادر به اجرای 60 هزار دستور در هر ثانیه بود.

یک سال پس از عرضه 4004، پردازنده 8008 با کلاک 500 تا 800 کیلوهرتز و با 3500 ترانزیستور معرفی شد. در همین راستا، دو سال بعد پردازنده 8080 با تکنولوژی ساخت 6 میکرومتری با سرعت کلاک 2 مگاهرتز و 4500 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.

2- 8086، 8088 و 80186: اولین پردازنده‌های 16 بیتی

استفاده از 29000 ترانزیستور و فناوری ساخت 3 میکرومتری با سرعت کلاک 5 تا 10 مگاهرتز برای پردازنده 8086 یا iAPX 86 به عنوان اولین پردازنده 16 بیتی و اولین سری x86 اینتل یک تحول بزرگ محسوب می‌شد. پس از آن پردازنده اینتل 8088 توانست عنوان اولین پردازنده استفاده شده در کامپیوترهای PC را نصیب خود کند. این پردازنده ساختاری مشابه 8086 داشت اما از یک باس 8 بیتی استفاده می‌کرد. سال 1982 پردازنده 80186 با تکنولوژی ساخت 2 میکرومتری به بازار عرضه شد. این پردازنده از کلاک 6 مگاهرتز استفاده می‌کرد و قادر به اجرای یک میلیون دستورالعمل در ثانیه بود. پردازنده اینتل 80186 در کامپیوتر Tandy 2000 مورداستفاده قرار گرفت.

3- 80286: جایگزین پرقدرت iAPX 432

پس از شکست پردازنده iAPX اینتل پردازنده 80286 را با کلاک 25 مگاهرتز، فناوری ساخت 1.5 میکرومتری و 134000 ترانزیستور روانه بازار کرد تا خاطره تلخ شکست خود را از بین ببرد. 80286 یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین و پیشرفته‌ترین پردازنده اینتل بوده است. به طوری که اینتل در سال 2007 یعنی 25 سال بعد پردازنده‌های اتم را هم‌رده با 80286 دانست.

4- 386: موفق‌ترین در تجارت

هرچند که پیش از پردازنده 386 اینتل پردازنده 32 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 1.5 میکرومتری، سرعت کلاک 16 تا 32 مگاهرتز و 275000 ترانزیستور ساخته شده بود. نسل‌های بعدی آن نیز با تکنولوژی 1 میکرومتری به پردازنده‌های 386SX معروف شدند. این پردازنده قادر به انجام محاسبات 32 بیتی بود اما به منظور کاهش قیمت از باس 16 بیتی و 24 خط آدرس استفاده می‌کرد.

5- 486 و i860: رشدی باورنکردنی

پردازنده‌های 486 مقدمه‌ای برای پوست‌اندازی اینتل بودند. این پردازنده‌ها از تکنولوژی ساخت 1، 0.8 و 0.6 میکرومتری استفاده می‌کردند و کلاکی بین 25 تا 66 مگاهرتز داشتند. اجرای 41 تا 70.7 میلیون دستورالعمل در یک ثانیه و بهره‌گیری از یک حافظه کش 8 کیلوبایتی نسل 486 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.

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

اولین نسل از پردازنده‌های پنتیوم در سال 1993 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 0.35 میکرومتری برساند و با استفاده از 4.5 میلیون ترانزیستور به سرعت کلاک 233 مگاهرتز و حافظه کش 32 کیلوبایتی onchip برسد.

7- پنتیوم II: ظهور اولین رابط‌های کاربری گرافیکی پیشرفته

در سال 1998 اینتل پس از غلبه بر باگ‌ها و مشکلات نسل جدید پردازنده‌های اینتل پنتیوم را معرفی کرد. این نسل از پردازنده‌ها با تکنولوژی ساخت 0.35 میکرومتری دارای 7.5 میلیون ترانزیستور بوده و از کلاک 233 تا 266 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.

8– پنتیوم III: آغاز کری خوانی گیگاهرتزها

اینتل از سال 1999 در رقابت‌های کری خوانی گیگاهرتزها با ADM افتاد. ADM در همین سال‌ها اولین پردازنده 1 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 1 گیگاهرتزی خود کرد. در فرایند تولید پنتیوم III رسیدن از تکنولوژی 350 نانومتر به 130 نانومتر باعث شد که تعداد ترانزیستورها با رشدی 3 برابری از 9.5 میلیون به 28.1 میلیون برسند. استفاده از کش سطح 2 ادغام شده و سرعت کلاک 1.4 گیگاهرتز از ویژگی‌های مهم این نسل از پردازنده اینتل بود.

9- 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 2004 عرضه شده بود در جهشی تاریخی به کلاک 3.8 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 2008 از عرصه رقابت کنار گذاشته شدند.

10- 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 65 نانومتر ساخته شده بود، با قدرت برای پس گرفتن بازار فروش اقدام کند.

11- 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 65 نانومتر از 291 میلیون ترانزیستور استفاده می‌کرد و سرعت کلاکی بین 1.2 تا 3 گیگاهرتز داشت. در سال 2008 نیز تکنولوژی ساخت این پردازنده قدرتمند اینتل به 45 نانومتر رسید.

12- 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 72 واحد اجرایی، 128 مگابایت DRAM و 1152 گیگا فلاپ توان پردازش گرافیکی بود.

13- 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 2008 و با تکنولوژی ساخت 45 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 10 نسل از این پردازنده معرفی شده که در نسل دهم تکنولوژی ساخت به 10 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 10 نانومتر هنوز عرضه نشده و به نظر نمی‌رسد که این نسل از نمونه‌ای آزمایشگاهی فراتر رود. چرا که در مسیر تغییر تکنولوژی از 14 نانومتر به 10 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.