تاریخچه پردازنده های اینتل

پردازنده‌های پنتیوم M، تغییر تاکتیک تاریخیپردازنده‌های پنتیوم M سری 700 در سال ۲۰۰۳ با نام رمز Banias و هسته‌های ۱۳۰ نانومتری برای دستگاه‌های قابل حمل عرضه شدند (حرف M در انتهای نام این پردازنده‌ها مخفف کلمه‌ی Mobile به معنی قابل حمل است). این پردازنده‌ها حاصل فلسفه‌ی جدید اینتل مبنی بر عدم تمرکز روی سرعت کلاک، و توجه ویژه به بهینه بودن مصرف انرژی بودند. معماری این پردازنده‌ها توسط تیم طراحی اینتل به رهبری مولی ادن و دیوید پرلموتر (که هم اکنون هر دو از مقامات مهم اجرایی در اینتل هستند) در سرزمین‌های اشغالی توسعه یافت. جالب است بدانید نام Banias برگرفته شده از نام مکانی تاریخی در بلندی‌های جولان است.اینتل به منظور کاهش مصرف انرژی در این پردازنده‌ها از تکنولوژی‌هایی مانند اسپیداستپ ۳ (SpeedStep 3) استفاده کرد. این تکنولوژی با استفاده از سرعت کلاک و ولتاژ متغیر هسته باعث می‌شود وقتی سیستم در حالت آماده به کار (idle) قرار دارد، انرژی به مراتب کمتری نسبت به حالت عادی مصرف کند. پردازنده‌های ۱.۶ گیگاهرتزی پنتیوم M با استفاده از این تکنولوژی می‌توانستند بر حسب نیاز در سرعت‌های ۶۰۰، ۸۰۰، ۱۰۰، ۱۲۰۰، ۱۴۰۰ و ۱۶۰۰ مگاهرتزی کار کنند. به این ترتیب مصرف انرژی این پردازنده‌ها بین ۵ وات در حالت آماده به کار و ۲۷ وات در زمان اوج مصرف متغییر بود.جدای از بحث تکنولوژی‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی، هسته‌های Banias در پردازنده‌های پنتیوم M، کاهش فرکانس زیادی نسبت به هسته‌های ۲.۶ گیگاهرتزی پنتیوم 4 موبایل داشتند. این کاهش فرکانس باعث می‌شد تا پردازنده‌های پنتیوم M نسبت به پردازنده‌های ۸۸ واتی پنتیوم 4 به شدت بهینه‌تر باشند. به روز رسانی بعدی لیتوگرافی ساخت پنتیوم M که Dothan نام داشت، با فناوری ساخت ۹۰ نانومتری، در حالی که تعداد ترانزیستورهای موجود روی چیپ را به ۱۴۰ میلیون و سرعت کلاک را به ۲.۱۳ گیگاهرتز افزایش می‌داد، باعث می‌شد مصرف انرژی پردازنده به ۲۱ وات کاهش پیدا کند.هرچند اینتل پردازنده‌های پنتیوم M را به عنوان پردازنده‌های مخصوص دستگاه‌های قابل حمل بازاریابی و تبلیغ می‌کرد، اما تولیدکنندگان سخت‌افزاری مانند MSI و ASUS مادربردهای سازگار با این پردازنده‌ها را برای علاقه‌مندان روانه‌ی بازار کردند.جانشین هسته‌های Dothan در سال ۲۰۰۶ با نام Yonah عرضه شد. اگرچه این پردازنده‌ها Core Duo و Core Solo نام گرفتند، اما معماری آن‌ها هیچ ربطی به سری Core نداشت. هسته‌های Banias تا به امروز به عنوان یکی از مهم‌ترین دستاوردهای تاریخ اینتل به شمار می‌روند و تاثیری که روی آینده‌ی شرکت گذاشتند با تاثیر اولین پردازنده‌های اینتل یعنی 4004، 8086 و 386 مقایسه می‌شود.پردازنده‌ی پنتیوم D، اولین دو هسته‌ای‌ اینتلپردازنده‌های پنتیوم D اولین پردازنده‌های دو هسته‌ای اینتل به شمار می‌روند. اولین مدل‌های این پردازنده با نام رمز Smithfield هنوز بر مبنای معماری پر مصرف Netburst بودند. پردازنده‌های Smithfield که از هسته‌های ۹۰ نانومتری استفاده می‌کردند، با نام تجاری Pentium D 800 series به بازار عرضه شدند. در سال ۲۰۰۴ پردازنده‌های مبتنی بر معماری NetBurst به نهایت سرعت کلاک ممکن یعنی ۳.۸ گیگاهرتز رسیدند. دست یافتن به سرعت‌های بالاتر از این میزان به دلیل مصرف بالای انرژی و گرمای تولید شده‌ی زیاد، برای این معماری ممکن نبود.به همین دلیل، تنها ۹ ماه پس از عرضه‌ی Smithfield، اینتل این پردازنده‌ها را با معماری ۶۵ نانومتری Presler و هسته‌های Cedar Mill جایگزین کرد. پردازنده‌های دو هسته‌ای Presler آخرین نسل از پردازنده‌های پنتیوم M بودند و تولید آن‌ها در سال ۲۰۰۸ متوقف شد.اینتل همچنین نسخه‌های Extreme هر دو پردازنده را با ماکزیمم سرعت کلاک ۳.۷۳ گیگاهرتز و مصرف انرژی ۱۳۰ وات عرضه کرد. این میزان بالاترین مصرف انرژی یک پردازنده‌ی دسکتاپ اینتل تا به امروز است (مصرف انرژی بعضی پردازنده‌های سرور به ۱۷۰ وات هم می‌رسد). پردازنده‌های Smithfield تعداد ۲۳۰ میلیون و Prescott تعداد ۳۷۶ میلیون ترانزیستور در خود جای داده بودند.برنامه‌ی تحقیقاتی «رایانش در مقیاس ترا»برنامه‌ی تحقیقاتی رایانش در مقیاس ترا (TSCR: Terascale Computing Research Program) حوالی سال ۲۰۰۵ آغاز شد. اینتل با این برنامه قصد داشت پردازنده‌هایی با کارایی بیش از یک ترافلاپس که قادر باشند چندین ترابایت داده را با سرعت بالا پردازش کنند، توسعه بدهد.فلاپس (FLOPS) مخفف عبارت «تعداد عملیات ممیز شناور در هر ثانیه» (floating-point operations per second) و معیاری برای سنجش عملکرد کامپیوترها است. فلاپس از IPS (تعداد دستور بر ثانیه) که در قسمت‌های قبل به آن اشاره شد، معیار به مراتب دقیق‌تری است. اگرچه حرف S در انتهای FLOPS مخفف کلمه‌ی ثانیه (Second) است، اما بسیاری این حرف را به عنوان علامت جمع بودن کلمه در نظر گرفته و مفرد آن را به صورت FLOP به کار می‌برند. به همین دلیل در فارسی نیز اکثراً از عبارت «فلاپ» به جای «فلاپس» استفاده می‌شود.هدف دیگر این برنامه، یافتن راه حلی برای غلبه بر چالش‌های پیش روی ساخت چیپ‌هایی با بیش از ۴ هسته و همچنین تحقیق بر روی بهینه‌سازی پردازنده‌ها بود. برنامه‌ی TSCR منجر به ساخت چیپ تحقیقاتی ترافلاپ (Teraflops Research Chip) و کامپیوتر ابری تک چیپه (Single-Chip Cloud Computer) شد. هر دو این پردازنده‌ها نقش مهمی در به وجود آمدن پردازنده‌های Xeon Phi بازی کردند.چیپ تحقیقاتی ترافلاپ با نام رمز Polaris (با معماری پلاریس AMD اشتباه گرفته نشود) یک پردازنده‌ی ۸۰ هسته‌ای و حاصل برنامه‌ی TSCR است. از جمله فناوری‌های به کار رفته در این چیپ می‌توان به موتور ممیز شناور دوگانه‌، تکنولوژی هسته‌های خوابیده و حافظه‌ی ۳ بعدی انباشته اشاره کرد. هدف از ساخت چنین چیپی تحقیق روی این موضوع بود که چگونه می‌توان بیش از ۴ هسته را روی یک تراشه جای داد و چیپی ساخت که به عملکرد پردازشی یک ترافلاپ دست پیدا کند. سرانجام پردازنده‌ی ۸۰ هسته‌ای تحقیقاتی اینتل در سال ۲۰۰۷ رونمایی شد و با سرعت ۵.۷ گیگاهرتز و توان ۲۶۵ وات، توانست به عملکرد ۱.۸۱ ترافلاپ دست پیدا کند.کامپیوتر ابری تک چیپه (SCC) هم یک پردازنده‌ی تحقیقاتی ۴۸ هسته‌ای است که در سال ۲۰۰۹ از دل برنامه‌ی TSCR بیرون آمد. ایده‌ی پشت ساخت SCC، دستیابی به چیپی بود که چندین مجموعه از هسته‌های مجزا در آن بتوانند به صورت مستقیم با یکدیگر ارتباط برقرار کنند؛ درست مانند ارتباط سرورهای یک دیتاسنتر با یکدیگر. این چیپ شامل ۴۸ هسته‌ی پنتیوم با آرایش دو بعدی ۴ در ۶ است، به نحوی که ۲۴ جفت هسته هر کدام به صورت مشترک از ۱۶ کیلوبایت حافظه‌ی کش استفاده می‌کنند. هر جفت هسته به جای اینکه اطلاعات را به حافظه‌ی اصلی ارسال و دریافت کنند، مستقیماً با دیگر جفت هسته‌ها در ارتباط هستند. این تکنیک عملکرد چیپ را به شدت بهبود می‌بخشد.پردازنده‌های Core 2پردازنده‌های Core 2 پاسخ اینتل به پردازنده‌های بسیار موفق Athlon X2 و Opteron ای‌ام‌دی بودند. AMD با نوآوری‌های پی در پی و ساخت پردازنده‌های مقرون به صرفه و کارآمد، توانسته بود تا با به دست آوردن نیمی از سهم بازار پردازنده‌ها در اوایل سال ۲۰۰۶، زنگ خطر را برای اینتل به صدا در بیاورد.معماری Core برای اولین بار با هسته‌های ۶۵ نانومتری Conroe در پردازنده‌های دسکتاپ سری Core 2 Duo E-6000، هسته‌های Merom در پردازنده‌های موبایل سری Core 2 Duo T7000 و هسته‌های Woodcrest در پردازنده‌های سرور سری Xeon 5100 عرضه شد. اینتل بلافاصله پردازنده‌های ۴ هسته‌ای خود را نیز با نام Core 2 Quad برای دسکتاپ و Xeon 5300 برای سرور عرضه کرد.معماری Core باعث شد اینتل جایگاه از دست رفته‌ی خود در بازار پردازنده‌ها را دوباره به دست بیاورد. در حالی که هسته‌های Conroe همچنان در حال توسعه بودند، اینتل با استفاده از پردازنده‌های پنتیوم و پنتیوم D خود طی سال‌های ۲۰۰۵ و ۲۰۰۶ وارد یک جنگ قیمتی بی سابقه با AMD شد. این در حالی بود که پردازنده‌های Core 2 Duo در سال ۲۰۰۶ بالاخره توانستند عنوان «بهترین عملکرد» که ظرف چند سال گذشته در اختیار پردازنده‌های AMD بودند را بار دیگر به پردازنده‌های اینتل بازگردانند. Conroe در زمان عرضه سرعت کلاکی بین ۱.۲ تا ۳ گیگاهرتز داشت و ۲۹۱ میلیون ترانزیستور را در خود جای می‌داد. این پردازنده‌ها در سال ۲۰۰۸ با فناوری ساخت ۴۵ نانومتری Penryn به روزرسانی شدند.