Arkitektura e Kompjuterit: Shpikja e Mikroprocesorit

Marsian Hof, një nga projektuesit e mikroprocesorit Intel 4004

Mikroprocesori është një përpunues kompjuterik që përmbledh të gjithë funksionet e njësisë qëndrore të përpunimit të një kompjuteri në vetëm një qark të integruar ose mikroqark. Kjo pajisje digjitale e ndërtuar me tranzistorë MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) merr në hyrje të dhëna, i ruan përkohësisht në regjistrat e brendshëm dhe i përpunon me anë të instruksioneve që gjenden në kujtesë. Integrimi i të gjithë strukturës dhe logjikës përpunuese të kompjuterit në një mikroqark të vetëm e uli ndjeshëm koston e prodhimit të kompjuterit dhe në përgjithësi të pajisjeve përllogaritëse të llojeve të ndryshme. Përveç kësaj, u reduktuan ndjeshëm përmasat, pesha, konsumi i energjisë dhe nxehtësia e çliruar nga qarqet kompjuterike. Për këtë arsye, kompjuteri me mikroprocesorë i nxorri nga tregu të gjithë modelet e tjera të pajisjeve përllogaritëse. Shpikja e mikroprocesorit konsiderohet me të drejtë si një nga arritjet më të mëdha në fushën e teknologjisë së informacionit dhe komunikimit.

Gordon Mur, i njohur për parashikimin e rritjes së dendësisë në mikroqarqe (ligji i Murit)

Përpara shpikjes së mikroprocesorit, CPU-ja (Central Processing Unit – Njësia Qëndrore e Përpunimit) e kompjuterit përbëhej nga disa apo shumë mikroqarqe të ndërlidhur. Secili mikroqark përmbante qindra apo mijëra tranzistorë, fillimisht me bashkim bipolar dhe më pas të tipit MOS. Përdorimi i tranzistorëve MOS e rriti ndjeshëm densitetin e mikroqarqeve i zvogëloi përmasat e tyre, dhe uli koston e prodhimit (një shkrim më i detajuar rreth tranzistorëve dhe përdorimeve të tyre mund të gjendet te kjo lidhje). Në fundin e viteve 60, mikroqarqet me tranzistorë MOS mund të përmbanin mbi njëqind porta logjike. Ndërkohë, në vitin 1965, Gordon Mur (një nga themeluesit e kompanisë Intel) vrojtoi se progresi teknologjik po mundësonte dyfishimin e kompleksitetit (dhe dendësisë e fuqisë përllogaritëse) të mikroqarqeve çdo dy vite. Ai parashikoi se kjo prirje do të zgjaste edhe për rreth dhjetë vite. Ky vëzhgim i rëndësishëm u bë i njohur si “Ligji i Murit” dhe deri diku vazhdon të qëndrojë edhe në ditët tona (pra për rreth 50 vjet). Një video interesante që ilustron ligjin e Murit mund të gjendet te kjo lidhje.

Intel 4004, i njohur si mikroprocesori i parë i projektuar

Të parët që u angazhuan seriozisht për të përmbledhur të gjithë CPU-në e një kompjuteri në një qark të vetëm ishin Robert Nojs dhe Gordon Mur, krerët e kompanisë Intel e cila ishte themeluar në mesin e viteve 60 dhe merrej kryesisht me prodhimin e qarqeve të kujtesës. Në vitin 1969, Intel mori një kontratë nga kompania japoneze Busicom për të projektuar CPU-në për një seri të re makinash llogaritëse të programueshme. Inxhinieri kryesor i projektit u caktua Marsian Hof i cili ishte rekrutuar te Intel nga Robert Nojs vetëm dy vite më parë. Hof sugjeroi që në vend të mikroqarqeve të ndryshme (për veprimet aritmetike, kontrollin e programit, portat dalëse, logjikën, etj.) të propozuara nga Busicom, të projektohej një qark i vetëm. Në bashkëpunim me Federiko Faxhin dhe Sten Meizër, Hof projektoi mikroprocesorin 4-bitësh Intel 4004 (figura më sipër). Ky mikroqark përmbante rreth 2300 tranzistorë P-MOS në një madhësi prej 3 mm x 4 mm dhe kishte një fuqi përllogaritëse të ngjashme me atë te superkompjuterit ENIAC i cili zinte një hapësirë prej disa metrash kub dhe përdorte 18000 tuba vakuumi.

Intel 4004 përdorte fjalë prej 4-bitesh, mund të ekzekutonte rreth 100000 instruksione (bashkësia e instruksioneve të tij përbëhej nga 46 të tillë) për sekondë dhe ushqehej me një tension pune prej 15 V. Frekuenca fillestare e orës së tij ishte 108 KHz dhe mund të arrinte deri në 740 KHz. Intel 4004 përmbante gjithashtu 16 regjstra 4-bitësh të përgjithshëm si dhe një stivë me 3 nivele. Regjistri PC(Program Counter – Numratori i Programit) mbante rradhën e instruksioneve të programit në ekzekutim. ALU (Arigmetic Logic Unit – Njësia Aritmetike Logjike) kryente veprimet aritmetike dhe logjike. Te ky mikroporcesor u përfshinë edhe disa funksione kontrolli të kujtesës dhe veprimeve hyrëse-dalëse të cilat normalisht nuk janë pjesë e CPU-së. Intel 4004 nisi të prodhohej nga Busicom në vitin 1971 dhe pajisja e parë e ndërtuar me të ishte makina llogaritëse 141-PF. Intel i bleu projektimin dhe të drejtat e shitjes së mikroprocesorit nga Busicom dhe nxiti zbatime të ndryshme të tij.

Mikroprocesori 8-bitësh u projektua përsëri nga Intel, por këtë herë me kërkesë të kompanisë CTC (Computer Terminal Corporation) e cila kërkonte një CPU që të harxhonte më pak energji dhe të mos gjeneronte shumë nxehtësi në kompjuterat e saj Datapoint 2200. Për CPU-në e CTC-së u interesua edhe kompania TI (Texas Instruments) e cila ishte e para që propozoi modelin 8-bitësh TMX 1795. Inteli propozoi pak më vonë modelin 8-bitësh 8008. Fatkeqësisht, modeli TMX 1795 u refuzua nga CTC-ja dhe nuk pati sukses tregëtar. Ndërkohë, Intel 8008 u finalizua disa muaj më vonë, kohë kur kompania CTC kishte ndryshuar mendim në lidhje me CPU-në që kërkonte. Kompania Intel vazhdoi punën për përmirësimin e modelit 8008 duke paraqitur modelin 8080 dy vite më vonë. Ky mikroqark ekzekutonte 290000 instruksione për sekondë dhe adresonte një kujtesë prej 64 KB duke u bërë i njohur si projektimi standard i ndjekur nga shumica e kompanive të tjera. Intel 8080 konsiderohet gjithashtu si paraardhësi i mikroprocesorit 8086 dhe i të gjithë versioneve pasuese të familjes x86 e cila është më e suksesshmja në treg edhe sot e kësaj dite. Industria e madhe dhe e rëndësishme e mikroprocesorëve sapo kishte lindur.

Referenca

  1. https://www.bbc.com/news/technology-13260039
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor
  3. https://history-computer.com/ModernComputer/Basis/microprocessor.html

Posting....