Intel işlemcilerinin evrimi: Hesap makinelerinden x86 standardına

İlk Intel işlemcileri, 4004 modeliyle (1971 yılı) başlayarak modern bilişim teknolojisinin temelini attı. Şirketin tarihindeki kilit an, 1978 yılında 16 bitlik 8086 işlemcisinin piyasaya sürülmesiydi; bu işlemcinin mimarisi (x86), kişisel bilgisayarlar için endüstri standardı haline geldi. Intel'in bellek üreticisinden CPU pazarının liderine dönüşümü, IT endüstrisinin onlarca yıl sonraki gelişimini belirledi.

Intel'in kuruluşu ve bellekten işlemcilere geçiş

Intel şirketi, 1968 yılında Robert Noyce ve Gordon Moore tarafından kuruldu. Başlangıçta iş modelleri yarı iletken bellek cihazlarının (bellek) üretimine dayanıyordu; özellikle statik rastgele erişimli bellek (SRAM) ve dinamik bellek (DRAM). O yıllarda bellek ana geliri sağlarken, mantıksal devreler ikincil ürün olarak görülüyordu.

Durum, 1970'lerin başında Japon şirketi Busicom'un yeni programlanabilir hesap makineleri için Intel'den bir çip seti sipariş etmesiyle değişti. Mühendis Ted Hoff radikal bir çözüm önerdi: Birden fazla özel amaçlı entegre devre oluşturmak yerine, yazılım koduyla yönetilen tek bir evrensel merkezi işlem birimi geliştirmek. Böylece endüstriyi sonsuza dek değiştirecek proje ortaya çıktı.

Intel 4004: Dünyanın ilk ticari mikroişlemcisi

1971 yılında Intel 4004 — tarihteki ilk ticari olarak kullanılabilir mikroişlemci — dünyaya geldi.

• Bit genişliği: 4 bit.
• Transistör sayısı: 2.300.
• Üretim teknolojisi: 10 µm.
• Saat hızı: 740 kHz'e kadar.

4004 saniyede yaklaşık 60.000 işlem gerçekleştirebiliyordu. Karşılaştırma yapmak gerekirse, bundan 30 yıl önce oluşturulan ENIAC elektronik bilgisayarı koca bir salonu kaplıyor ve devasa güç tüketiyorken, 4004 tırnak boyutundaki bir plakaya sığabiliyordu.

4004 özellikle hesap makineleri için tasarlanmış olsa da, potansiyeli çok daha genişti. Kısa süre sonra, 1972 yılında, daha fazla belleği adresleyebilen ve erken dönem terminallerde ile oyun makinelerinde kullanılan 8 bitlik Intel 8008 işlemcisi piyasaya sürüldü. Ancak asıl devrim henüz yolun başındaydı.

x86 mimarisinin doğuşu: 8086 işlemcisi

1970'lerin sonuna gelindiğinde, yükselen kişisel bilgisayar sınıfı için daha güçlü hesaplama çözümlerine ihtiyaç duyuluyordu. 1978 yılında Intel, 8086 işlemcisini tanıttı.

Bu, 29.000 transistörlü ve 1 MB'a kadar belleği adresleyebilen 16 bitlik bir çipti. Tam da 8086'nın mimarisi, günümüzde PC ve sunucu pazarına hâkim olan x86 ailesinin temelini oluşturdu.

Neden 8088 bir hit oldu?

1979 yılında Intel, 8086'nın daha uygun fiyatlı bir versiyonu olan 8088 işlemcisini piyasaya sürdü. En büyük farkı, 8086'daki 16 bitlik veri yoluna kıyasla 8 bitlik harici veri yoluna sahip olmasıydı. Bu, daha ucuz anakart bileşenlerinin kullanılmasına olanak tanıyordu.

IBM PC'nin başarısı, çok sayıda klonun ("PC uyumlu" bilgisayarların) ortaya çıkmasına neden oldu ve bu durum Intel'e muazzam bir büyüme ile ileri araştırmalar için kaynak sağladı.

Mimari evrimi: 286'dan 486'ya

8086/8088'in başarısından sonra Intel, yazılım geriye dönük uyumluluğunu koruyarak performansı artırmaya devam etti.

Intel 80386 (i386) en önemli kilometre taşlarından biri oldu. 32 bit mimariye geçiş, işletim sistemlerinin (Windows ve Unix gibi) büyük bellek miktarlarını etkili bir şekilde yönetmesine ve karmaşık uygulamaları çalıştırmasına olanak tanıdı. 486 işlemcide dahili önbelleğin bulunması, veri erişimindeki gecikmeleri önemli ölçüde azalttı ve saat hızındaki orantılı artış olmadan sistemin çalışma hızını artırdı.

Pentium çağı ve süperskaler mimari

1993 yılında Intel, Pentium işlemcisini tanıttı. Sayısal numaralandırmadan (586) marka adına geçiş, sayılar üzerinde ticari marka tescili yapılamamasından kaynaklanıyordu.

Pentium mimarisi süperskaler hale geldi: Bu, işlemcinin tek bir saat döngüsünde birden fazla komutu aynı anda yürütebileceği anlamına geliyordu. Ayrıca gelişmiş dal tahmin blokları ve grafik ile oyunlar için kritik öneme sahip olan kayan nokta işlemlerinde iyileştirmeler uygulandı.

Serinin ilerleyen gelişimi (Pentium Pro, Pentium II, Pentium III) ikinci seviye önbellek (L2) entegrasyonu, komut seti genişletmeleri (MMX, SSE) ve daha ince üretim teknolojilerine geçişle birlikte gerçekleşti.

Intel tarihini anlamadaki yaygın hatalar

1. «Intel her zaman işlemci üretti.» Hayır, 1971 yılına kadar ana ürün bellekti. Mantıksal devrelere geçiş, Japon bellek üreticileriyle rekabet nedeniyle zorunlu bir adımdı.
2. «4004 bilgisayarlarda kullanıldı.» 4004, o dönemin tam teşekküllü PC'leri için çok zayıftı. Kontrol cihazlarında, hesap makinelerinde ve trafik ışıklarında kullanıldı. Gerçek "bilgisayar" çipleri 8080, ardından 8086/8088 oldu.
3. «x86 mimarisi değişmez.» Uyumluluk korunsa da, modern Intel çekirdeklerinin iç yapısı 8086'dan kökten farklıdır. Modern işlemciler, karmaşık x86 komutlarını dahili mikro işlemlere (RISC benzeri) dönüştürür; bu sayede eski yazılımlarla uyumluluk korunurken ileri düzey yürütme yöntemleri kullanılır.

SSS

Neden mimariye x86 deniyor? Ad, bu serideki ilk işlemci modellerinin son eklerinden gelir: 8086, 80186, 80286, 80386, 80486. Daha sonra "x" harfi bu serideki herhangi bir sayıyı temsil etmeye başladı.

Intel'in uyumluluk yaklaşımının en büyük avantajı nedir? Geriye dönük uyumluluğun korunması, onlarca yıl önce yazılmış yazılımların modern makinelerde çalıştırılabilmesini sağlar. Bu, yeni mimarilere sahip rakiplerin yeniden oluşturmasının zor olduğu devasa bir uygulama ekosistemi yarattı.

Tarihteki en önemli Intel işlemcisi hangisidir? Çoğu teknoloji tarihçisi Intel 8088'i (IBM seçimi nedeniyle) ve Intel 4004'ü (mikroişlemci konseptinin kanıtı olarak) öne çıkarır. 8088 olmasaydı, kişisel bilgisayarlar tamamen farklı bir yolda gelişebilirdi.