Processzorok fejlődése

Az előadások a következő témára: "Processzorok fejlődése"— Előadás másolata:

1 Processzorok fejlődése
A processzorok fejlődése őrületes tempóban halad, teljesítményük minden másfél évben megduplázódik

2 A mikroprocesszorok története 1971-ben kezdődött, amikor egy pici ismeretlen cég, az Intel a világon először több tranzisztort épített egybe, hogy központi vezérlő egységet alkosson. Nyolc évvel ezután készült el az első személyi számítógép, melyeket hat generációba tudunk osztani a benne található processzorok alapján. Az XT-ket, az AT-k - névszerint a 286-osok, a 386-osok és a 486-osok követték. Az ötödik generációs processzorok a pentiumok, a legfejlettebb ötödik generációs processzorok a pentium MMX-ek. A legújabb hatodik generációs processzorok, a Pentium Pro, a Pentium 2 és az AMD K6 illetve az AMD K6-2. Az első generációs CPU-kban 29ezer tranzisztor volt, a legújabbakban több mint ötmillió.

3 A processzorok fejlődését a két nagy konkurens gyártó, az Intel és az AMD alapítása és története kapcsán lehet a legszemléletesebben bemutatni.

4 AMD - Advanced Micro Devices
Kezdetek Az AMD története elválaszthatatlan a cég alapítása óta vezérigazgató Jerry Sanders személyétől. Sanders az illinois-i egyetemen szerzett elektromérnöki végzettséget, majd a Douglas Aircraft Companyhoz csatlakozott és légkondicinálókat tervezett. Hamarosan ráébredt azonban arra, hogy az elektronikai iparban sokkal több pénzt tud keresni, ha értékesítéssel foglalkozik. Ezért 1959-ben a Motorolához csatlakozott, mint értékesítési menedzser. Egy év múlva a Fairchild Semiconductor nevű céghez szerződőtt ban két fairchildos vezető, Robert Noyce és Gordon Moore elhagyta a céget, majd megalapította az Intel Corporationt.

5 Az új vezetőség menesztette a vezető beosztású dolgozók nagy részét, egyedül Sanders maradt. Ám két hét múlva Sandersszel is közölték, hogy nincs szükség rá. Ekkor több volt Fairchildos munkatársával összeültek és kidolgoztak egy üzleti tervet. A névválasztással nem volt szerencséjük: az első és leginkább favorizált változat, a Sanders Associates már foglalt volt, csakúgy, mint a listán szereplő további tucatnyi név. Végül az első elfogadható, a listán 17. helyen szereplő elnevezésre esett a választás: Advanced Micro Devices. A céget nyolc korábbi Fairchild-alkalmazott alapította meg május 1-jén: Jerry Sanders, John Carey, Sven Simonsen, Ed Turney, Jack Gifford, Frank Botte, Jim Giles és Larry Stenger. Ha jól belegondolunk a mai két vezető processzorgyártó alapítói valaha egy csapatban dolgoztak.

6 Érdekesség, hogy az AMD indulásához szükséges tőkét, az akkor már jól menő Intel céget alapító Robert Noyce segítségével sikerült határidőre előteremteni. A cég 1969 szeptemberében költözött be Sunnyvale-ben a Thomson Place 901-es szám alá. Az AMD ÉPÜLETE:

7 Az dolláros beruházással felépített létesítmény maga volt az AMD. Itt volt megtalálható a fab, a címkéző és tokozó üzem, a szállítási, értékesítési osztály és a központ. Két hónappal az épület birtokba vétele után a cég el is készült első termékével, az Am9300-zal, amely egy négybites MSI - Medium Scale Integration - közepes integráltsági fokú áramkör, amely általánosságban körülbelül alkatrészfunkciót foglal magában - eltolóregiszter volt. Akkoriban a "fab" 50 mm-es átmérőjű waferekkel dolgozott 7 mikronos gyártástechnológiával, és a lelkes munkatársaknak köszönhetően már e korai időszakban sikerült elérni az abban az időben kifejezetten jónak számító 40%-os ostyánkénti hozamot

8 Abban az időben az elektronikus alkatrészeket gyártó cégek gombamódra szaporodtak és nem voltak túl hosszú életüek. Ezért kellett az AMD-nek valamit kitalálnia, hogy életben maradjon. Mivel az akkori szabványvédelem elég szabályozatlan volt, ezért az AMD elkezdte az akkori legnagyobb félvezetőgyártók chipjeit másolni. Az akkori IC-k viszonylag "egyszerű" felépítése miatt, a másolás tervek nélkül is ment. Újratervezték őket, az esetleges hibákat kijavították Következő lépés a piaci részesedés növelése volt. A 70'-es években a legnagyobb lehetőség a hadseregben rejlett. Kis szerencsével és kiváló csapatmunkával az AMD megkötötte első nagy üzletét az Amerikai Hadsereggel.

9 Abban az időben az elektronikus alkatrészeket gyártó cégek gombamódra szaporodtak és nem voltak túl hosszú életüek. Ezért kellett az AMD-nek valamit kitalálnia, hogy életben maradjon. Mivel az akkori szabványvédelem elég szabályozatlan volt, ezért az AMD elkezdte az akkori legnagyobb félvezetőgyártók chipjeit másolni. Az akkori IC-k viszonylag "egyszerű" felépítése miatt, a másolás tervek nélkül is ment. Újratervezték őket, az esetleges hibákat kijavították Következő lépés a piaci részesedés növelése volt. A 70'-es években a legnagyobb lehetőség a hadseregben rejlett. Kis szerencsével és kiváló csapatmunkával az AMD megkötötte első nagy üzletét az Amerikai Hadsereggel.

10 A felemelkedés A cég egyre több alkalmazottat foglalkozatott és termékpalettája is kibővült ben az AMD történetének első nyereséges évét zárta: 4,6 millió dolláros forgalom mellett dollár profitot termelt. A fejlődéshez hozzájárult Sanders motiválása is. Ezek közé a "vállveregetések" közé tartozott az az igéret is, miszerint ha az 1977-es negyedéves forgalom eléri a 17 millió dollárt, akkor a dolgozók között kisorsol egy tűzpiros Corvettet. A forgalom 17,5 millió dollár lett és a kocsit egy szakmunkás vihette haza. Emlékezetesebb azonban a cég által fizetett római vakációknál és az autók ajándékozásánál a szintén Sanders által kezdeményezett 1978-as Run for the Sun értékesítési program. Erre az évre a vezérigazgató 93 millió dolláros forgalmat irányzott elő, ami a Nap és a Föld közötti távolság minden mérföldjére vetítve 1 dolláros bevételt jelent. A cég ebben az évben azonban csupán 92,3 milliós forgalmat bonyolított.

11 Az üzlet jól ment, a nyereség nőt
Az üzlet jól ment, a nyereség nőt. De Sanders pénzszórása és kapzsisága, illetve az állandó ragaszkodása a legjobb és legdrágább dolgokhoz oda vezetett, hogy hamar maga ellen fordította a vezetőséget, akik sorban elhagyták. Így 1982-re csak Sanders és Sven Simonsen maradt meg az alapítók közül. Bár Sanders nagylábon élt, de a cégét keménykezűen irányította. Az AMD tőzsdei bevezetésére szeptember 27-én került sor, egy évvel azután, hogy az Intel is a tőzsdére vitte a papírjait.

12 A még mindig piaci újoncnak számító cég fennmaradását az a stratégiai döntés garantálta, melynek révén az AMD üzemeiben megkezdődött az elavultnak tekinthető bipoláris technológia leváltása a rivális Intel által is alkalmazott MOS (metal-oxide semiconductor) technológiára. Ennek részeként a cég létrehozta önálló MOS-divízióját és megkezdte az új gyártástechnológiával előállított dinamikus és statikus RAM-chipek, valamint a korban újdonságnak számító EPROM-chipek (erasable, programmable read-only memory) és mikroprocesszorok gyártását. Az AMD első RAM-chipje, az 1971-ben piacra dobott Am3101 még bipoláris technológiával készült és 64 bit tárolására volt alkalmas.

13 Az AMD cég üzletmenete gyakorlatilag az engedély nélküli másolás politikájára épült. Ezért érte őket villámcsapásként, amikor az Intel perrel fenyegette meg őket, mivel az Intel meggyőződése volt, hogy az AMD EPROM-chipjei sértik a cég szabadalmait. Sandersnek fel kellett ismernie, hogy cége válaszút elé érkezett. A rivális Intel már ekkor közel háromszor nagyobb céggé nőtte ki magát, mint az AMD. Sanders legendás rábeszélőképességének köszönhetően az AMD mégis nyertesként került ki a cég első szabadalomsértési ügyéből.

14 "Holnap licencmegállapodást írok alá az Intellel a 8085 gyártásáról."
Több mint kéthónapos egyeztetés után - ami Sanders és az Intel vezetői között folyt - végül egy nap Sanders a vezetői ülést e szavakkal nyitotta meg. Jelentős győzelem volt ez az AMD számára. Igaz, a cégnek engedményeket kellett tennie, de ezek súlya eltörpült amellett, hogy a megegyezés révén Sandersnek sikerült cége jövőjét biztosítania. Az 1976-ban aláírt keresztlicenc-megállapodás értelmében az AMD licencdíjat volt kénytelen fizetni az Intelnek az általa gyártott EPROM-chipek után, míg az Intel megszerezte a jogot az AMD által gyártott chipek (különösképpen pedig az akkoriban újdonságnak számító lebegőpontos aritmetikai egység, FPU) second sourcingjára. Ugyanakkor minthogy az Intel zökkenőmentes ellátást kívánt biztosítani a Zilog Z80 ellenében piacra dobott i8085 mikroprocesszornak, az AMD megkapta a jogot a termék gyártására.

15 A megállapodás lehetővé tette az AMD számára, hogy használhassa a termékmegnevezést, az Intel 8085-tel teljesen kompatibilisként hirdethesse saját chipjét, és az Intel által készített technikai útmutatókat a saját borítója alatt hozza forgalomba. Mi több, a legális másolás költséghatékonyabbnak is bizonyult: a fáradságos és időigényes visszafejtés munkálataitól el lehetett tekinteni, hiszen a cég egyszerűen megkapta az Inteltől a gyártáshoz szükséges fotómaszkokat. Végül, de nem utolsósorban, az AMD megszerezte a jogot az Intel által kifejlesztett mikroprocesszor-mikrokód használatára is. Ebben az időben figyeltek fel a félvezetőgyártókra a nagyobb elektronikai eszközöket gyártó cégek - Bosch, Siemens. Bár a Siemens az Intelt szemelte ki magának, de az Intel elutasított minden ajánlatot. Az AMD viszont hajlandó volt "bérbeadni" bizonyos részét a cégnek. Az üzlet megkötetett ben az AMD története során először számolt be 100 millió dollárt meghaladó forgalomról, míg ekkorra alkalmazottainak száma elérte a 4500 főt ban az AMD forgalma több mint 50 százalékkal 225,6 millió dollárra nőtt, nettó nyeresége pedig megduplázódott az előző évhez képest; a vállalat ebben az évben több (23,3 millió dollár) nyereséget ért el, mint addigi története során összesen. Az AMD 1985-ben 900 millió dolláros éves forgalmat jelzett előre a pénzügyi évre. Az első félévben a cég forgalma 491 millió dollárra rúgott, a másodikban azonban 440 millióra csökkent. Így az AMD addigi történetének legnagyobb éves árbevételét (931 millió dollárt) érte el.

16 A cég forgalmának ilyen mértékű növekedését nagyrészt az Intellel kötött új keresztlicenc-megállapodásnak köszönhette. A nyolcvanas évek elején ugyanis nyilvánvalóvá vált, hogy az Intelnek sikerült elfogadtatnia a piaccal az akkoriban iAPX86-nak (Intel Advanced Processor Architecture), ma x86-nak nevezett architektúráját, míg a riválisok, így a Motorola és a Zilog esetenként fejlettebb processzorai egyre inkább háttérbe szorultak ra Sandersnek is be kellett látnia, hogy amikor néhány évvel korábban a Zilog Z80 licenceit megvásárolta, bizony rossz lóra tett.

17 Az Intel és az AMD hat hónappal az IBM PC megjelenése után, 1982 februárjában írta alá tíz évre szóló licencmegállapodását.Nem túlzás azt állítani, hogy e licencmegállapodás biztosította az AMD jövőjét. Az IBM ugyanis, mint később kiderült, erősen alábecsülte a PC iránti várható keresletet. A vállalat a bemutató idején úgy számolt, hogy a PC teljes életciklusa alatt legjobb esetben is darabot értékesíthet, két évvel a piaci premier után azonban már havonta PC-t gyártott. De a békés együttműködés napjai meg voltak számlálva ben a két vállalat újratárgyalta a megállapodást. Az új megegyezés értelmében az AMD megszerezte a jogot a 186 és 286 architektúrák gyártására, azonban ezúttal minden processzor után előre megszabott licencdíjat kellett fizetnie. Ez egyben azt jelentette, hogy idővel, amint a termékek ára csökkenni kezd, egyre vékonyabb haszonra számíthatott. Az Intel ugyanakkor belegyezett abba, hogy az AMD által fejlesztett új termékek gyártási jogának fejében, ha azok elfogadhatóak lesznek számára, elengedi a licencdíjakat.

18 Az AMD 1986-ban történetének egyik legsötétebb pénzügyi évét zárta
Az AMD 1986-ban történetének egyik legsötétebb pénzügyi évét zárta. A cég az év elején még azt remélte, hogy sikerül elérnie a bűvös 1 milliárd dolláros határt, azonban a forgalma 40 százalékkal 576 millió dollárra esett vissza, miközben 36 millió dolláros veszteséget ért el. A vállalat csupán két év múlva tudott ismét nyereséget realizálni. Az AMD talpra állításában nagy szerepe volt a Sanders által meghirdetett ún. Liberty Chip programnak. 1988-ra az AMD ismét nyereséget ért el, mégpedig rekordnagyságú, 1,126 milliárd dolláros forgalom mellett. A vállalat növekedése üteme azonban még így is elmaradt a magához térő félvezetőipar növekedési rátájától. Ennek nagyrészt az volt az oka, az ekkor csúcskategóriás 386-os mikroprocesszorok gyártására a cég nem kapott engedélyt az Inteltől.

19 Átváltozás Az AMD-nek át kellett alakulnia. Ez vezetett ahhoz a startégiához, ami arra törekedett, hogy minél nagyobb befolyással rendelkezzen az IBM kompatibilis mikroprocesszorok, hálózati és kommunikációs chipek, programozható logikai eszközök, és nagy teljesítményű memórichipek területén. A cég jövője attól függött hogy képes lesz -e kifejleszteni olyan technológiákat, amik kiegészítik a következő század igényeit ban tették le a FAB 25 alapkövét Austinban. Ez a gyár még ma is üzemel.

20 1995- 1999 - Törekvés a tökéletességre
Folyamatos fejlesztésekkel, kutatásokkal, rengeteg pénz befektetésével az AMD-nek sikerült világvezető gyártóvá válni az Intel mellett. Újabb és újabb technológiák bevezetése jellemezte ezt az 5 évet. Ekkor került piacra a sokak által kedvelt AMD-K5 ill. később az AMD-K6 processzor hídként szolgálva a következő generációs Athlonhoz. Az AMD Athlon volt az első 1 GHz-en futó processzor, amit piacra dobtak. Előtérbe került a Microsoft Windowszal való kompatibilitás is. Az AMD nemcsak processzorok területén ért el sikereket, hanem a flash memóriák területén is. A Flash memória utat nyitott olyan technológiák megjelenéséhez, amik a kor robbanásszerű fejlődését előidézték.

21 A jövő Egy dolog biztos, az AMD jövőjét azok az elvek határozzák meg, amit eddig is követtek. A hangsúly mindig a felhasználón lesz. A lendületet pedig az AMD dolgozói - AMDers, ahogy nevezik őket - biztosítják, hisz ők tették ilyen naggyá a céget, mint amilyen ma. Nemrég dobták piacra az új AMD Athlon 64 bites processzort, ami nagy sikerre számíthat. Egyenlőre az ára olyan magas, hogy egy átlagember számára megfizethetetlen...

22 Időrendi táblázat: 1969 Május 1. - Az AMD megalakul
1969 November - Az AMD első chipje az Am9300 1972 Szeptember - Az AMD a tőzsdére megy részvénnyel, 15$-os részvényenkénti áron Az AMD belép a RAM gyártásba az AM9102-vel A Siemens és az AMD megalapítja az Advanced Micro Computerst ( AMC ) AMD chip a Columbia űrrepülő fedélzetén AMD bekerül az "Amerika 100 legjobban működő vállalata" című könyvbe A 32-bites chipek közül bemutatásra kerül a as család Az AMD kifejleszti a Sonyval a CMOS technológiát Bemutatásra kerül az AM386 microprocesszor család 1993 Április - Bemutatják az első tagját az Am486-os mikroprocesszor-családnak Bemutatják az AMD-K6 processzort Bemutatják az AMD Athlon processzort Az AMD bemutatja az Athlon XP nevű processzorát Az AMD bemutatja az AMD Athlon MP dual processzorát, amit serverekbe szán

23 INTEL Kezdetek Miután a Fairchildnál nem úgy mentek a dolgok, mint ahogy ezt szerették volna, Noyce és Moore elhagyta a céget és több munkatársával együtt egy új céget hozott létre. Később csatlakozott hozzájuk Andy Grove (magyar születésű fejlesztő-mérnök) is. Úgy is hívták őket, hogy "Fairchildren". Az üzleti tervet Bob Noyce gépelte egy írógéppel. Tömör volt és célratörő. Miután megvolt az üzleti terv Noyce azokat az embereket kereste fel akik annak idején segítették elindítani a Fairchildot is. Ez az ember Art Rock volt. A San Franciscoi üzletember ismervén Noyce-t és Moore-t, valamint sejtve az üzletben rejlő lehetőséget 2,5 millió dollárt szedett össze nekik kevesebb, mint 2 nap alatt. Már csak név kellett, de úgyanúgy, mint az AMD-nél, nekik sem volt könnyű. Felvetődött a Moore - Noyce is, de ez az angolban nagyon hasonlít a "more noise"-ra, ami nem biztos, hogy nyerő ebben az üzletágban. Végülis az Intel nevett választották, ami az "integrated electronics"-ból jön. Az Intel név viszont egy motel-lánc tulajdonában volt, ezért a jogokat megvették.

24 Fejlődés Az első évben mindössze 2672$-os nyereséget hozó cég lassan fejlődésnek indult. A siker első lépéseként piacra dobták a 3101 Schottky bipolar 64-bit RAM-ot. (SRAM). Japánból olyan felkérést kapott a cég, hogy kéne 12 db chip különböző funkciók végrehajtására. De az Intel ekkor még nem rendelkezett sem a megfelelő anyagiakkal, sem a megfelelő munkaerővel. Ekkor jött az egyik Intel mérnök, Ted Hoff ötlete: miért nem készítünk egy olyan chipet, ami mind a 12 funkciót egyszerre tudja?

25 Ezáltal olyan chipet fejlesztettek ki, amit szoftveres úton is lehetett programozni, megtakarítva így az égetéssel elveszetett időt.  Akkor még fel sem fogták talán, hogy milyen jelentőséggel bír majd ez az ötlet. A tervezési és fejlesztési munkákat Federico Faddin irányította. 9 hónap alatt elkészült az Intel első mikroprocesszora a 4004-es. 1/8 inch széles és 1/6 inch hosszú volt és 2,300 MOS tranzisztort tartalmazott. A 4004-es olyan teljesítményt nyújtott mint az ENIAC, ami 3000 négyzet métert foglalt el és vákuumcsőből állt.

26 Bár az Intel fejlesztette ki a 4004-est a jogok a Busicomhoz tartoztak
Bár az Intel fejlesztette ki a 4004-est a jogok a Busicomhoz tartoztak $-jába került az Intelnek a jogok visszavásárlása. A Busicom nem sokkal később csődbement. A 4004-es feltalálását az egyik legfontosabb felfedezésnek tarják, egy szinten emlegetve a villanykörte illetve a telefon és repülőgép feltalálásával. Már az Intelé volt a gyártás és a forgalmazás joga is, de a nagy kérdés az volt, hogy ki fogja megvenni a terméket? A korai időkben több használati utasítás fogyott mint mikroprocesszor. Ám ezután robbanásszerűen elkezdik venni a chipet. Mindenbe mikroprocesszor kerül. A rendőrlámpát is mikroprocesszor irányítja, a telefonok kisebbek lesznek, az IBM felépíti első PC-jét (Personal Computer) és szerződést köt az Intelellel, mint beszállító. A fejlődés innentől kezdve megállíthatatlan lett. Amíg a 4004-es 2,300 tranzisztort tartalmazott, addig egy Pentium Pro már 5,5 milliót, egy Pentium 4 pedig már 55 milliót. A 4004-es 108 Khz-es órajelen futott, a P4 már elérte a 3 Ghzt is. Ez olyan fejlődésnek felel meg, hogyha az autók is így fejlődtek volna akkor ma Budapesttől Moszkváig az út 13 mp-et venne igénybe.

27 Moore-törvénye

28 Felfedezés éve Tranzisztorok száma 4004 1971 2,250 8008 1972 2,500 8080 1974 5,000 8086 1978 29,000 286 1982 120,000 386™ processzor 1985 275,000 486™ DX processzor 1989 1,180,000 Pentium® processzor 1993 3,100,000 Pentium II processzor 1997 7,500,000 Pentium III processzor 1999 24,000,000 Pentium 4 processzor 2000 42,000,000

29 Gordon Moore 1965-ben, mindössze 4 évvel az integrált áramkör felfedezése után, tette megállapítását, miszerint a tranzisztorok száma kétévenként megduplázódik. Az Intel célja, hogy tartsa ezt a tempót.

30 Összegzés: Bár az AMD és az Intel szinte közös gyökerekkel rendelkezik, a verseny, ami közben küzdelemmé változott valószinűleg az egyik cég bukását fogja eredményezni. Ma - bár sokan nem így vannak vele - az Intel a piacvezető, biztosabb, erősebb cég. Az AMD alacsony áraival és játékosoknak kiváló teljesítményt nyújtó termékeivel még tartja az Intellel a versenyt, de ha az új processzoruk az Opteron nem váltja be a hozzá fűzött reményeket, könnyen bajba kerülhet. Az Intel stabil megbízható rendszereivel, chipkészleteivel biztos piacot alakított ki. Bár drágább mint az AMD, de - talán nem is jobb - megbízhatóbb. Gondoljunk csak az AMD hűtési gondjaira vagy a szerelés közbeni sérülésekre. A két gigász küzdelme nekünk is kedvez hiszen a verseny miatt az árakat csökkenteni kell.

31 Készítette: Titkovics Ferenc (http://www.titkovics.weboldala.net)