مقاله ریز پردازنده ها

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله ریز پردازنده ها دارای ۲۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله ریز پردازنده ها  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله ریز پردازنده ها،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله ریز پردازنده ها :

ریز پردازنده ها

ریز پردازنده ها و مشخصات آنها
مغز یا موتور PC ، پردازنده یا واحد پردازشگر مرکزی ( CPU ) است . CPU وظیفه محاسبه و پردازش اطلاعات را به عهده دارد .پردازنده ، گرانترین تک عنصر سیستم می باشد که معمولاً قیمت آن تا چهاربرابر قیمت مادربرد می باشد . شرکت اینتل در سال ۱۹۷۱ پردازنده ۴۰۰۴ را به عنوان اولین میکروپروسسور به دنیا عرضه نمود . امروزه اینتل هنوز در بازار پردازنده های PC حرف اول را می زند . این بدان معنا است که همه سیستم های سازگار با PC از پردازنده های اینتل یا پردازنده های سازگار با اینتل ( محصول شرکت هایی همانند AMD یا Cyrix ) استفاده می کنند .

غلبه اینتل بر بازار میکروپروسسورها همیشه قابل تضمین نیست . با وجودی که افتخار معرفی اولین پردازنده به دنیا نصیب شرکت شده است . اما تا اواخر ۱۹۷۰ دوتا از مجرب ترین پردازنده های کامپیوترهای شخصی متعلق به این شرکت نبود . کامپیوترهای شخص متعلق به این شرکت نبود . کامپیوترهای شخص آن زمان ، اصولاً از پردازنده های Z80 متعلق به شرکت Zilog و پردازنده ۶۵۰۲ متعلق به شرکت Thechnology Mos استفاده می نمودند . پردازنده Z80 نسخه بهبود یافته و ارزانتر پردازنده ۸۰۸۰ اینتل محسوب می شود .

مشابه با روشی که شرکتهای امروزی همانند Rise Thechnology , IDE . Cyrix . ADM در مورد پردازنده های پنتیوم اینتل انجام می دهند . گرچه در مورد پردازنده Z80 نسخه بهبود یافته مجبوبتر از نسخه اصلی بود .
پردازنده Z80 در سیستم های ارائه شده و در اواخر دهه ۷۰ و اوایل دهه ۸۰ میلادی که از سیستم عامل CP / M استفاده می نموده اند . در مورد استفاده قرار گرفت . در حالی که پردازنده ۶۵۰۲ به عنوان بهترین انتخاب برای استفاده در کامپیوترهای اولیه Apple در نظر گرفته می شد ( قبل از مکینتاش ).

سرنوشت هر دو شرکت اینتل و مایکروسافت در سال ۱۹۸۱ یعنی زمانیکه شرکت IBM کامپیوترهای شخصی خود را که مبتنی بر پر۸دازنده ۸۰۸۸ اینتل ( با فرکانس ساعت ۷۷/ ۴ مگاهرتز ) و سیستم عامل MS – DOS بود تغییر یافت . از آن زمان که این تصمیم سرنوشت ساز گرفته شد سیستم های سازگار با PC از یک مجموعه از پردازنده های اینتل یا سازگار با اینتل استفاده می نمایند . در بخشهای ۲بعدی این مقاله انواع مختلف تراشه های پردازنده را که در کامپیوترهای شخصی از اولین PC ها تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته اند را مورد بررسی قرار خواهیم داد . این بخشها جزئیات فنی این تراشه ها را ارائه نموده و توضیح خواهند داد که چرا یک نوع از تراشه CPU می تواند کار بیشتری را نسبت به ۲تراشه دیگر دریک پریود زمانی انجام دهد .

ریز پردازنده ها و مشخصات آنها
تاریخچه ریز پردازنده های قبل از کامپیوترهای شخصی :
جالب است توجه نمایید که ریزپردازنده ، تقریبا ده سال قبل از ظهور PC ابداع گریده . ریزپردازنده توسط شرکت اینتل در سال ۱۹۷۱ ابداع گردید در حالی که PC به وسیله شرکت IBM در سال ۱۹۸۱ وارد بازار شد . اکنون با گذشت ۲۱ سال از آن زمان ما هنوز از سیستم هایی مبتنی بر طرح اولین PC استفاده می نماییم . پردازنده های موجود در PC های امروز هنوز در بسیاری از جنبه های با ریزپردازنده ۸۰۸۸ شرکت اینتل که در سال ۱۹۸۱ به وسیله شرکت IBM ابداع گردید ، سازگار است .

۲پردازنده۴۰۰۴ در پانزدهم نوامبر سال ۱۹۷۱ معرفی گردید و اصولاً با سرعت ساعت ۱۰۸ کیلو هرتز اجرامی۲ شد . پردازنده ۴۰۰۴ دارای ۲۳۰۰ ترانزیستور بود و بر اساس تکنولوژی ۱۰ میکرون ساخته شد . این بدان معناست که هر خط ارتباطی یا ترانزیستور می تواند حدود ۱۰ میکرون از سایر بخشها فاصله داشته باشد . داده ها به صورت ۴ بیتی ارسال می شدند و حداکثر حافظه قابل آدرس دهی . فقط ۶۴۰ بایت بود .

پردازنده ۴۰۰۴ برای استفاده در یک ماشین حساب طراحی گردید ، اما پس از مدتی مشخص شد که این ریزپردازنده برای بسیاری از امور دیگر به دلیل قابلیت برنامه ریزی آن مفید خواهد بود .
در آوریل سال ۱۹۷۲ ، شرکت اینتل ، پردازنده ۸۰۰۸ خود را که اصولاً دارای فرکانس ساعت ۲۰۰۰ کیلوهرتز بود به بازار عرضه نمود . پردازنده ۸۰۰۸ دارای ۳۵۰۰ ترانزیستور بود و بر اساس تکنولوژی ۱۰ میکرون ساخته شده بود . تغییر
بزرگ ایجاد شده در پردازنده ۸۰۰۸۲ باس داده ۸ بیتی آن بود . بدان معنا که می توانست ۸ بیت داده را در آن واحد انتقال دهد ( دو برابر تراشه قبلی ) این تراشه همچنین می توانست حافظه بیشتری راتا ۱۶ کیلوبایت آدرس دهی نماید . از این تراشه در ابتدا در ماشین حساب های همه منظوره استفاده گرد۸ید .

تراشه بعدی در خط تولید شرکت اینتل ریز پردازنده ۸۰۸۰ بود که در آوریل ۱۹۷۴ معرفی گشته و دارای فرکانس سرعت ۲ مگاهرتز بود . قدرت عملکرد این تراشه تقریبا ده برابر ریز پردازنده ۸۰۰۸ بود . تراشه ۸۰۸۰ دارای ۶۰۰۰ ترانزیستور بود و بر اساس تکنولوژی ۶ میکرون ساخته شده بود . مشابه تراشه قبلی ریز پردازنده ۸۰۸۰ دارای یک باس داده ۸ بیتی بود به طوری که می توانست ۸ بیت داده را در آن واحدانتقال دهد . این ریزپردازنده می توانست تا ۶۴ کیلوبایت حافظه را آدرس دهی نماید .
۲تراشه ۸۰۸۰ در واقع نقطه شروع انقلاب PC محسوب می شود ،

زیرا این تراشه برای اولین بار در اولین کامپیوتر شخصی معروف به Altair مورد استفاده قرار گرفت . سیستم عامل CP / M برای تراشه ۸۰۸۰ طراحی گردید و در آن زمان شرکت مایکروسافت تاسیس گردیدو اولین محصول خود را به نام مایکروسافت بیسیک برای کامپیوتر Altair معرفی نمود . این ابزار های اولیه مبنای انقلاب نرم افزاری را پایه گذاری کردند به دلیل آنکه هزاران برنامه برای اجرا روی این پلات فورم نرم افزاری تهیه گردید .

در حقیقت تراشه ۸۰۸۰ آنقدر محبوب شد که از آن به صورت انبوه استفاده می گردید . شرکتی به نام Zilog در اواخر سال ۱۹۷۵ میلادی تاسیس گردید که پایه گذاران آن برخی از مهندسان شرکت اینتل بودند که در طراحی تراشه ۸۰۸۰ نقش مهمی داشتند . در ماه ژولای سال ۱۹۷۶ این شرکت پردازنده Z80 را که شکل بسیار بهبود یافته ریز پردازنده ۸۰۸۰ محسوب می شود را به بازار عرضه نمود. ریزپردازنده Z80 به لحاظ پایه های تراشه با ریزپردازنده ۸۰۸۰ سازگار نبود اما در عوض وظایفی همچون ریزپردازنده Z80 یک فوق مجموعه از دستورالعمل های ۸۰۸۰ را اجرا نماید . همچنین دارای دستورالعمل های جدید و رجیستر های داخلی جدید بود به طوری که نرم افزار طراحی شد برای Z80 لزوما در مدل های تراشه ای ۸۰۸۰ قابل اجرا نبود .

فرکانس ساعت تراشه Z80 در ابتدا ۵/۲ مگاهرتز بود و ۸۵۰۰ ترانزیستور را در بر دداشت . ‌( نسخه های بعدی تا فرکانس ۱۰ مگاهرتز ا پشتیبانی نموند )
ریزپردازنده Z80 می توانست تا ۶۴ کیلوبایت حافظه را آدرس دهی نماید .
شرکت Radio shack پردازنده Z820‌‌‌ را برای اولین کامپیوتر شخصی خود به نام TRS – ۸۰ مورد استفاده قرار داد . همچنین این ترااشه اولین تراشه تراشه ای بود که به وسیله بسیاری ازسیستم های پیشرو در آن زمان مورد استفاده قرار گرفتند . سایر شرکت ها نیز این راه را در پیش گرفتند و به زودی ریزپردازنده Z80 تبدیل به یک پردازنده استانداردی برای سیستم هایی که سیستم عامل CP/ M را اجرای نمودند گردید و نرم افزار محبوب آن زمان شد .

شرکت اینتل پس از ریز پردازنده ۸۰۸۰ ریز پردازنده ۸۰۸۵ را ۸ در ماه مارس ساسل ۱۹۷۶ به بازا عرضه نمود . با وجودی که این ریز پردازنده چند ماه قبل از Z80 وارد بازار گردید هرگز نتوانست محبوبیت ریز پردازنده Z80 را در سیستم های کامپیوتری شخصی بیاید . فرکانس ساعت این ریزپردازنده ۵ مگاهرتز بود و ۶۵۰۰ ترانزیستور را در برداشت و همچنین برای ساخت این تراشه از پروسه ۳ میکرون استفاده گردید و عرض باس داده آن ۸ بیت بود. از طرف دیگر شرکت MOS Thechnologis تراشه ۶۵۰۲ را در سال ۱۹۷۶ معرفی نمود .

این تراشه به وسیله مندسان شرکت موتورولا طراحی گردید که روی اولین پردازنده موتولار تحقیق می کردند . نام این پردازنده ، ۶۸۰۰ بود . ریزپردازنده ۶۵۰۲ یک پردازنده ۸ بیتی همانند ۸۰۸۰ شرکت اینتل هنگام معررفی آن ۳۰۰ دلار بود . قیمت این تراشه آنقدر وسوسه کننده بود که Stive Wozniak از این تراشه در طرح های pple 2 , Apple 1 استفاده نمود .

این تراشه همچنین در دستگاههای کمودور و سایر سیستمها مورد استفاده قرار گرفت . تراشه ۶۵۰۲ و اخلاف آن در بازیهای کامپیوتری شامل NEC مورد استفاده قرار رفتند . موتورولا ، به تولید مجموعه تراشه های ۶۸۰۰ رو آورد که مبنایی برای خط تولید کامپیوترهای اپل مکینتاش گردیدند امروزه این سیستم ها از تراشه Power PC استفاده می نمایند .
همه این تراشه های قبلی در واقع مراحل مختلف بکارگیری ریزپردازنده ها دراولین کامپیوترهای شخصی بودند . اینتل درژوئن سال ۱۹۷۸ میلادی ریز پردازنده ۸۰۸۶ را به بازار معرفی نمود . تراشه ۸۰۸۶ مجموعه دستور العمل X86 را به همراه داشت که هنوز تراشه های سازگار با X86 همانند پنتیوم ۴ یا سازگار با آن هستند . یک بهبود قابل توجه در تراشه های قبلی ریز پردازنده ۸۰۸۶ ( یک طرح ۱۶ بیتی کامل با رجیستر های داخلی ۱۶ بیتی و یک باس داده ۱۶ بیتی ) بود.

این بدان معنا است که این تراشه می توانست روی اعداد ۱۶ بیتی به طور داخلی اجرا گشته و همچنین ۱۶ بیت داده را به طور همزمان به خارج و داخل تراشه ، انتقال دهد . ریز پردازنده ۸۰۸۶ ، ۲۹ ترانزیستور را در بر داشت و دارای فرکانس ساعت ۵ مگاهرتز بود . این تراشه همچنین از آدرس دهی ۲۰ بیتی استفاده می نمود به طوری که میتوانست مستقیما یک مگابایت حافظه را آدرس دهی نماید . با وجودی که مستقیما با مدلهای قبلی سازگار نبود ، دستور العمل های ۸۰۸۶ و زبان مورد استفاده در آن ،

خیلی مشابه با برنامه های قدیمی تر PC بود . با وجودی که ریز پردازنده ۸۰۸۶ در تاریخ ریز پردازنده اهمیت بالایی دارد اما در زمان خودش یک ریزپردازنده گران محسوب می شد . مهمتر این که تراشه به یک پشتیبانی طراحی بورد و تراشه ۱۶ بیتی گرانقیمت نیاز داشت .به منظور کمک در کاهش قیمت این تراشه در سال ۱۹۷۹ شرکت اینتل یک نسخه ساده شده از ۸۰۸۶ را به نام ۸۰۸۰ به بازار عرضه نمود .

پردازنده ۸۰۸۸ از همان هسته داخلی ۸۰۸۶ و همان رجیسترهای ۱۶ بیتی و قابلیت ۱ مگابایت آدرس دهی حافظه بهره گیری نمود . اما باس داده خارجی آن به ۸ بیت کاهش یافت. این مساله امکان داد که از مادربوردهای ارزانقیمت تر استفاده گردد به همین دلیل بود که شرکت IBM از تراشه ۸۰۸۸ در اولین کامپیوتر PC خود استفاده نمود .
این تصمیم به چند لحاظ روی تاریخ کامپیوترهای شخصی تاثیر بسیار مهمی را گذاشت . پردازنده ۸۰۸۸ به طور کامل با ۸۰۸۶ سازگاری نرم افزاری داست . بنابر این می توانست نرم افزارهای ۱۶ بیتی را اجرا نماید همچنین از آنجا که مجموعه دستور العمل آن خیلی مشابه با مدل های قبلی یعنی ۸۰۸۵ و ۸۰۸۰ بود . برنامه های تهیه شده برای این تراشه های قدیمی تر سریعا و به سادگی قابل اجرا روی این تراشه بود . این مساله باعث شد تا یک کتابخانه بزرگ از برنامه ها سریعاً برای IBM PC تهیه گشته و کمک نمود تا موفقیت بزرگی در این زمینه حاصل شود.

از برخی جنبه ها موفقیت PC و معماری اینتل ،‌رشد کامپیوتر شخصی رامحدود نموده است .
از جنبه های دیگر این موفقیت سبب گردید تا تعداد بسیار زیادی از برنامه ها ، لوازم جانبی و سیستم نرم افزاری توسعه یافته و PC تبدیل به یک استاندارد صنعتی گردید . پردازنده ۸۰۸۸ که در اولین PC مورد استفاده قرار گرفت نزدیک به ۳۰۰۰۰ ترانزیستور داشت و دارای فرکانس ساعت ۵ مگاهرتز بود . شرکت اینتل یک نسخه از ریزپردازنده پنتیوم III زئون را با دو مگابایت حافظه کاشه روی تراشه و ۱۴۰ میلیون ترانزیستور عرضه نمود . همچنین این شرکت پردازنده هایی را با سرعت بیش از ۲ گیگاهرتز به بازار عرضه نموده است و البته شرکت AMD فاصله چندانی با آن ندارد .
این پیشرفت متوقف نمی شود زیرا مطابق با قانون مورهر ۵/۱ تا ۲ سال یک بار تعداد ترانزیستور روی ریزپردازنده ها دو برابر می گردد .