Шина данных была 8 разрядной, что позволяло адресовать 16 Кбайт памяти. Этот процессор
предназначался для использования в терминалах и программируемых калькуляторах.
Следующая модель процессора, 8080, была анонсирована в апреле 1974 года. Этот процессор
содержал 6 000 транзисторов и мог адресовать уже 64 Кбайт памяти. На нем был собран первый
персональный компьютер (не PC) Altair 8800. В этом компьютере использовалась операционная
система CP/M, а Microsoft разработала для него интерпретатор языка BASIC. Это была первая
массовая модель компьютера, для которого были написаны тысячи программ.
Со временем процессор 8080 стал настолько известен, что его начали копировать. В конце
1975 года несколько бывших инженеров Intel, занимавшихся разработкой процессора 8080,
создали компанию Zilog. В июле 1976 года эта компания выпустила процессор Z 80, который
представлял собой значительно улучшенную версию 8080. Этот процессор был не совместим
с 8080 по контактным выводам, но сочетал в себе множество различных функций, например
интерфейс памяти и схему обновления ОЗУ (RAM), что давало возможность разработать
более дешевые и простые компьютеры. В Z 80 был также включен расширенный набор
команд процессора 8080, позволяющий использовать его программное обеспечение. В этот
процессор вошли новые команды и внутренние регистры, поэтому программное обеспечение,
разработанное для Z 80, могло использоваться практически со всеми версиями 8080. Перво
начально процессор Z 80 работал на частоте 2,5 МГц (более поздние версии работали уже на
частоте 10 МГц), содержал 8,5 тыс. транзисторов и мог адресовать 64 Кбайт памяти.
Компания Radio Shack выбрала процессор Z 80 для своего первого персонального компьютера
TRS 80 Model 1. Следует заметить, что Z 80 стал первым процессором, используемым во многих
новаторских системах, в том числе Osborne и Kaypro. Этому примеру последовали другие компа
нии, и вскоре Z 80 стал стандартным процессором для систем, работающих с операционной систе
мой CP/M и наиболее распространенным программным обеспечением того времени.
Компания Intel не остановилась на достигнутом и в марте 1976 года выпустила процессор
8085, который содержал 6 500 транзисторов, работал на частоте 5 МГц и производился по
3 микронной технологии.
В этом же году компания MOS Technologies выпустила процессор 6502, который был абсо
лютно непохож на процессоры Intel. Он был разработан группой инженеров компании Motorola.
Эта же группа работала над созданием процессора 6800, который в будущем трансформировался
в семейство процессоров 68000. Цена первой версии процессора 8080 достигала 300 долларов, в
то время как 8 разрядный процессор 6502 стоил всего около 25 долларов. Такая цена была впол
не приемлема для Стива Возняка (Steve Wozniak), и он встроил процессор 6502 в новые модели
Apple I и Apple II. Процессор 6502 использовался также в системах, созданных компанией
Commodore и другими производителями. Этот процессор и его преемники с успехом работали в
игровых компьютерных системах, в число которых вошла приставка Nintendo Entertainment
System (NES). Компания Motorola продолжила работу над созданием серии процессоров 68000,
которые впоследствии были использованы в компьютерах Apple Macintosh. В настоящее время в
этих системах применяется процессор PowerPC, являющийся преемником 68000.
В июне 1978 года Intel выпустила процессор 8086, который содержал набор команд под
кодовым названием х86. Этот же набор команд до сих пор поддерживается в самых современ
ных процессорах Pentium III. Процессор 8086 был полностью 16 разрядным — внутренние
регистры и шина данных. Он содержал 29 000 транзисторов и работал на частоте 5 МГц. Бла
годаря 20 разрядной шине адреса он мог адресовать 1 Мбайт памяти. При создании процессо
ра 8086 обратная совместимость с 8080 не предусматривалась. Но в то же время значительное
сходство их команд и языка позволили использовать более ранние версии программного
обеспечения. Это свойство впоследствии сыграло важную роль в развитии программного
обеспечения ПК, включая операционную систему CP/M (8080).
Несмотря на высокую эффективность процессора 8086, его цена была все же слишком вы
сока по меркам того времени и, что гораздо важнее, для его работы требовалась дорогая мик
росхема поддержки 16 разрядной шины данных. Чтобы уменьшить себестоимость процессор
1979 году Intel выпустила упрощенную версию 8086, которая получила название 8088.
Процессор 8088 использовал те же внутреннее ядро и 16 разрядные регистры, что и 8086, мог
адресовать 1 Мбайт памяти, но, в отличие от предыдущей версии, использовал внешнюю
8 разрядную шину данных. Это позволило обеспечить обратную совместимость с ранее раз
работанным 8 разрядным процессором 8085 и тем самым значительно снизить стоимость
создаваемых системных плат и компьютеров. Именно поэтому IBM выбрала для своего пер
вого ПК "урезанный” процессор 8088, а не 8086.
Это решение имело далеко идущие последствия для всей компьютерной индустрии.
Процессор 8088 был полностью программно совместимым с 8086, что позволяло использо
вать 16 разрядное программное обеспечение. В процессорах 8085 и 8080 использовался очень
похожий набор команд, поэтому программы, написанные для процессоров предыдущих вер
сий, можно было легко преобразовать для процессора 8088. Это, в свою очередь, позволяло
разрабатывать разнообразные программы для IBM РС, что явилось залогом его будущего
успеха. Не желая останавливаться на полпути, Intel была вынуждена обеспечить поддержку
обратной совместимости 8088/8086 с большей частью процессоров, выпущенных в то время.
В те годы еще поддерживалась обратная совместимость процессоров, что ничуть не меша
ло вводить различные новшества или дополнительные возможности. Одним из основных из
менений стал переход от 16 разрядной внутренней архитектуры процессора 286 и более ран
них версий к 32 разрядной внутренней архитектуре 386 го и последующих процессоров, от
носящихся к категории IA 32 (32 разрядная архитектура Intel). Эта архитектура была
представлена в 1985 году, однако потребовалось 10 лет, чтобы на рынке появились такие опе
рационные системы, как Windows 95 (частично 32 разрядные) и Windows NT (требующие
использования исключительно 32 разрядных драйверов). И только еще через шесть лет поя
вилась операционная система Windows XP, которая была 32 разрядной как на уровне драйве
ров, так и на уровне всех компонентов. Итак, на адаптацию 32 разрядных вычислений потре
бовалось 16 лет. А для компьютерной индустрии это довольно длительный срок.
Теперь наблюдается очередной "скачок” в развитии архитектуры ПК — компании Intel
и AMD представили 64 разрядные расширения для 32 разрядной архитекстуры Intel. Еще
несколько лет назад компания Intel представила архитектуру IA 64 (Intel Architecture,
64 bit — 64 разрядная архитектура Intel), выпустив процессоры Itanium и Itanium 2, однако
данная архитектура была абсолютно несовместима с 32 разрядной арихтектурой. Архитекту
ра IA 64 была анонсирована в 1994 году в рамках проекта по разработке компаниями Intel
и HP нового процессора с кодовым именем Merced; первые технические детали были опубли
кокованы в октябре 1997 года. В результате в 2001 году был выпущен процессор Itanium, под
держивающий архитектуру IA 64.
К сожалению, IA 64 не являлась расширением архитектуры IA 32, а была совершенно
новой архитектурой. Это хорошо для рынка серверов (для этого IA 64 и разрабатывалась),
однако совершенно неприемлемо для мира ПК, который всегда требует обратной совмести
мости. Хотя архитектура IA 64 и подддерживает эумуляцию IA 32, при этом обеспечивается
очень низкая производительность.
Компания AMD пошла по другому пути и разработала 64 разрядные расширения для
архитектуры IA 32. В результате появилась архитектура AMD64 (которая также называется
x86 64). Через некоторое время Intel представила собственный набор 64 разрядных расшире
ний, который назвала EM64T (IA 32e). Расширения Intel практически идентичны расшире
ниям AMD, что означает их совместимость на программном уровне. В результате впервые
в истории сложилась ситуация, когда Intel следовала за AMD в разработке архитектуры ПК.
Разумеется, для того чтобы задействовать все эти расширения, потребуется 64 разрядная
версия операционной системы и, что гораздо важнее, 64 разрядные драйверы для всего обо
рудования, работающего под управлением этой операционной системы. При переходе от
32 разрядной к 64 разрядной среде приходится тратить немало времени на внесение измене
ний в программное обеспечение, драйверы, алгоритмы работы с памятью и т.д. Конечно,
переход к 64 разрядным вычислениям может и не занять 16 лет, однако не следует рассчиты
вать, что это произойдет мгновенно.
Персональные компьютеры прошли долгий путь развития. Первый используемый в ПК
процессор 8088 содержал 29 000 транзисторов и работал с частотой 4,77 МГц. Процессоры AMD
Athlon 64 и AMD Athlon 64 FX содержат 106 млн. транзисторов, процессор Pentium 4 570 (ядро
Prescott) работает с частотой 3,8 ГГц и содержит 125 млн. транзисторов, а процессоры Pentium 4
Extreme Edition содержат гораздо больше транзисторов, так как оснащены кэш паятью третьего
уровня L3. В будушем количество транзисторов и объемы кэш памяти будут только возрастать.
Хотя Itanium 2, основанный на ядре Madison и созданный по 0,13 микронной технологии,
нельзя назвать процессором для ПК, он имеет три типа кэш памяти (в том числе кэш память
третьего уровня объемом 6 Мбайт) и содержит 410 млн. транзисторов на кристалле размером
374 мм2 (ширина сторон кристалла более 19,3 мм). На данный момент Intel выпустила про
цессоры, работающие на частоте свыше 3 ГГц, и следует заметить, что компания AMD прак
тически не отстает от лидера. Все это является практическим подтверждением закона Мура,
в соответствии с которым быстродействие процессоров и количество содержащихся в них
транзисторов удваивается каждые 1,5–2 года.
