Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Indice
• Che cos’è il microprocessore
• Storia dei microprocessori
• L’evoluzione nel tempo
• I microprocessori moderni
• Sitografia
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Che cos’è il microprocessore
Un microprocessore è un
singolo circuito integrato in
grado di effettuare operazioni
decisionali, di calcolo o di
elaborazione dell'informazione;
il microprocessore principale di
un computer viene chiamato
processore o CPU.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Che cos’è il microprocessore
I processori sono circuiti integrati che
contengono da migliaia a milioni di transistor
ed altri componenti elettronici, ottenuti
sfruttando
le
caratteristiche
di
semiconduttività del silicio e la capacita di
diventare conduttore o isolante a seconda
del drogaggio.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Che cos’è il microprocessore
Questi transistor conservano
informazioni sotto forma di
carica elettrica, variando il
livello a seconda della logica
usata nel funzionamento del
circuito. L’immagine a destra
mostra
l’interno
di
un
processore.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Storia dei microprocessori
La realizzazione dei chip (e quindi anche
dei microprocessori) avviene in diverse
fasi. Il materiale di partenza è una fetta
circolare di silicio puro detta substrato:
questo materiale viene successivamente
drogato per creare le zone attive dei vari
dispositivi.
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Storia dei microprocessori
Dopo l’operazione di drogaggio viene
effettuata una nuova operazione in cui
vengono depositati una serie di sottili
strati di materiali diversi che vanno a
creare il wafer, che è il vero e proprio
cuore dell'integrato.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Storia dei microprocessori
Naturalmente più transistor equivalenti un
processore possiede migliore è la sua
qualità. Oltre ad aumentare la
miniaturizzazione dei componenti, in modo
da poter averne di più in un singolo
integratore, si è anche scoperta una nuova
tecnica, che oltre al silicio usa il germanio;
cosa che rende più veloci i chip del circa
30% senza bisogno di ulteriori
miniaturizzazioni.
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Il microprocessore è situato
sulla scheda madre in un
particolare
alloggiamento
chiamato
“Socket”.
Tale
connettore
dispone
di
un
determinato numero di fori in
corrispondenza ai pin della CPU.
Quasi ogni microprocessore ha bisogno del suo
particolare socket per il montaggio, per questo
non si può montare su ogni scheda madre
qualsiasi CPU.
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I socket per le CPU più recenti
• Processori Intel:
Socket 478
Processori dal Pentium 4 2 GHz al Pentium 4 2,8 GHz
Processori dal Celeron 1,7 GHz al Celeron 2,9 GHz
Socket 775
Processori dal Pentium 4 2,6 GHz al Pentium 4 3,8 GHz
Processori dal Celeron 2,5 GHz al Celeron 2,9 GHz
Processori Pentium D
• Processori AMD:
Socket 754
Processori dall'Athlon 64 3200+ all'Athlon 64 3700+
Processori dal Sempron 2600+ al Sempron 3300+
Socket 939
Processori dall'Athlon 64 3000+ all'Athlon 64 4000+
Processori dall'Athlon 64 FX-53 all'Athlon 64 FX-57
Socket AM2
Il futuro socket che verrà utilizzato da AMD negli Athlon 64 dual core
di nuova generazione.
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Storia dei microprocessori
I tagli nei finanziamenti effettuati alla
NASA nel 1970 fecero indurre le industrie
elettroniche a dirigere il loro mercato al
grande pubblico con la costruzione di
calcolatrici tascabili:
Fu cosi che la Integrated Electronics
(INTEL) nata da soli 2 anni realizzo il
prototipo del primo microprocessore a 4
bit: il 4000-1 progettato dall’italiano
Federico Faggin.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Da questo primo e grossolano integrato delle
dimensioni di circa 3cm² iniziò quindi l’ era
dei microprocessori che dal 1970 ad oggi ha
prodotto migliaia di CPU diverse.
L’intel nel giro di 12 anni mise sul mercato
una decina di μP; all’4000-1 seguirono
l’4004, l’8008, l’8080 e tutta la serie degli
80x8x. Altre case costruttrici uscirono sul
mercato con altri microprocessori altrettanto
competitivi come lo Z80 della Zilog Inc.
(Fondata dallo stesso F.Faggin).
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Fu così che nel 1976 due giovani, ai quali
non erano sfuggite le nuove potenzialità che
il mercato cominciava a offrire nel campo
dei microprocessori e della elaborazione
elettronica, decisero di progettare insieme
un computer. Furono Steve P. Jobs e
Stephan G. Wozniak, che per auto
finanziarsi vendettero la loro Wolkswagen, a
progettare e realizzare il prototipo del primo
Personal Computer.
Lo chiamarono Apple I, e con il ricavato
della vendita dei primi cinquanta pezzi
fondarono la Apple Computer Company.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
La vera rivoluzione fu quella di realizzare un
elaboratore che potesse servire in maniera
completa ad un singolo utente. L'Apple II
nato nel 1977, aveva una tastiera, e
comunicava con l'esterno attraverso un
qualsiasi televisore sul quale era in grado di
rappresentare appena quaranta caratteri su
sedici righe; La grande novità dell'Apple II
non era rappresentata tanto dall'hardware
ma da una componente del suo software, un
linguaggio, il BASIC, che ne permetteva la
programmazione in modo infinitamente più
agevole che non con i codici esadecimali e
ottali dei primi computer.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
Da allora con la continua evoluzione dei
microprocessori entrarono sul mercato altri
colossi quali l’IBM che superò la stessa Apple
nel 1984. Il pc IBM divenne il personal
standard e con lui anche il suo sistema
operativo. Si trattava dell’MS-DOS Disk
Operating System progettato dalla Microsoft di
Paul Allen, Bill Gates e Steve Ballmer, fondata
ad Albuquerque nel 1977 che portò alla casa
costruttrice
i
vantaggi
che
tutt’ora
conosciamo.
Microprocessori – Gianluca Gallo Matteo Musolesi
La grande espansione del personal computer è
senza dubbio dovuta alla continua evoluzione
e portabilità dell’hardware, delle CPU e alla
capacità di vedere il futuro di uomini come
Paul Allen, Bill Gates, Steve Ballmer, Steve
Jobbs, Steve Wozniak che seppero anche
approfittare di idee nate in altre aziende,
come il DOS creato dalla "Seattle Computer
Company" acquistato ad esempio per poche
centinaia di dollari da Bill Gates, o il mouse
pensato e ideato per la prima volta dall
XEROX che realizzò anche la prima interfaccia
grafica, trampolino di lancio per Windows
sviluppato poi da Microsoft.
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L’evoluzione nel tempo
PROCESSORE
ANNO
CLOCK
TRANSISTOR EQU.
DIMENSIONI (MC)
BIT
4000-1
1970
?
2000
3 cm
4
4004
1971
108khz
2300
10
4
8008
1972
200khz
3500
10
8
8080
1974
2mhz
4500
6
8
Z80
Maggio 1796
2,5 mhz
6000
3
16
8085
1976
3mhz
6500
3
16
8086
1978
4.77-5 mhz
29000
3
16
8088
1979
4.77-5 mhz
29000
3
16 bus dati 8
80186
1982
10-12 mhz
?
?
16
80286
1982
6-10-12 mhz
134000
1.5
16 bus indirizzi 24
Intel 386sx
1985
16-33 mhz
275000
1.5
32
Intel 486dx
1989
25-50 mhz
1.2 milioni
0.8-1
32
Intel 386sl
1990
20-25 mhz
855000
1
32
Intel 486sx
1991
16-33 mhz
900000-1.2 milioni
0.8-1
32
Intel dx2
1992
50-66 mhz
1.2 milioni
0.8
32
Intel 486sl
1992
20-33 mhz
1.4 milioni
0.8
32
Pentium
1993
60-66 mhz
3.1-3.3 milioni
0.35-0.8
32
Intel dx4
1994
75-100 mhz
1.6 milioni
0.6
32
Pentium pro
1995
150-200 mhz
5.5 milioni
0.35-0.6
32
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PROCESSORE
ANNO
CLOCK
TRANSISTOR EQU.
DIMENSIONI (MC)
BIT
Pentium mmx
Febbraio 1997
166-233 mhz
4.5 milioni
0.35
32
Pentium 2 klmath
Aprile 1997
233-300 mhz
7.5 milioni
0.35
32
Pentium 2 deschutes
Febbraio 1998
333-450 mhz
7.5 milioni
0.25
32
Celeron convington
Aprile 1998
266-300 mhz
7.5 milioni
0.25
32
Pentium 2 xeon
Giugno 1998
400-450 mhz
7.5 milioni
0.25
32
Celeron mendocino
Settembre 1998
300-533 mhz
19 milioni
0.25
32
Pentium 3 katamai
Gennaio 1999
450-600 mhz
9.5 milioni
0.25
32
Pentium 3 xeon-tanner
Marzo 1999
500-550 mhz
9.5 milioni
0.25
32
Pentium 3 xeon-cascades
Settembre 1999
600-933 mhz
28 milioni
0.18
32
Pentium 3 coppermine
Settembre 1999
500-1130 mhz
28 milioni
0.18
32
Pentium 4 williamette
Novembre 2000
1.4-2 ghz
42 milioni
0.18
32
Pentium 3 tualatin
Settembre 2001
1-1.4 ghz
44 milioni
0.13
32
Pentium 4 northwood-A
Agosto 2001
2-2.6 ghz
55 milioni
0.13
32
Pentium 4 northwood-B
Aprile 2002
2.26-3,06 ghz
55 milioni
0.13
32
Celeron williammette
Maggio 2002
1.7-1.8 ghz
42 milioni
0.18
32
Celeron northwood 128
Gennaio 2003
2-2.7 ghz
55 milioni
0.13
32
Pentium 4 northwood-C
Aprile 2003
2.4-3.2 ghz
55 milioni
0.13
32
Pentium 4 H-T estreme
Agosto 2003
3.2 ghz
178 milioni
0.13
32
Pentium 4 prescott
Dicembre 2003
3.2 e oltre ghz
125 milioni
0.09
32
Pentium 4 64bit
Febbraio 2005
3.2 ghz
169 milioni
0.09
64
Athlon 64bit
Febbraio 2005
2.2 ghz
68.5 milioni
0.09
64
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Da allora ad adesso:
Dal primo μP ad oggi, nel giro di 30 anni
abbiamo avuto un incremento di:
• 40000 volte nel Clock di sistema
• 77400 volte nella capacità di
elaborazione (trasitor equivalenti)
Abbiamo inoltre avuto una riduzione di
110 volte nella grandezza dell’integrato.
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I microprocessori moderni
I primi microprocessori, quali il 4004, l’8080
l’8086 e l’Intel 386 all’epoca avevano un
prezzo che si aggirava attorno ai 400-500
dollari. I migliori microprocessori che si
trovano ora sul mercato, tendo conto del
tasso di cambio attuale dell’euro, hanno un
prezzo che si aggira attorno ai 550-1000
dollari.
Riportiamo di seguito una tabella degli
ultimi modelli di μP reperibili sul mercato
presa da http://www.essedi.it.
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• Processori AMD:
NOME
FREQUENZA
SOCKET
PREZZO
AMD Athlon64 X2 4400
2.2 GHz
Socket 939
€ 545,00
AMD Athlon64 X2 4600+
2.4 GHz
Socket 939
€ 648,00
AMD Athlon64 X2 4800+
2.4 GHz
Socket 939
€ 745,00
AMD AthlonFX 60
2.6 GHz
Socket 939
€ 1.286,00
• Processori Intel:
NOME
FREQUENZA
SOCKET
PREZZO
INTEL Pentium D 940 4Mb
3.2 GHz
775-land LGA
€ 479,00
INTEL Pentium D 950 4Mb
3.4 GHz
775-land LGA
€ 734,00
INTEL Pentium 4 XEON
3.2GHz 2Mb Fsb800
3.20 GHz
Socket 604
€ 451,00
INTEL Celeron M 370
1.5 GHz
Socket 479
€ 121,00
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Sitografia:
• Storia μP:
http://www.storiadellinformatica.it/it10.htm
• Introduzione μP:
http://www.unich.it/cec/ecdl/lezioni/mod1_archhw.pdf
• Socket:
http://it.wikipedia.org/wiki/Socket_%28hardware%29
• Costo processori Intel:
http://www.essedi.it/categoria.htm?SID=&ID_CAT=455&I
D_MCAT=16&LST=_BB_&SHOP=5
• Costo processori AMD:
http://www.essedi.it/categoria.htm?SID=&ID_CAT=4&ID_
MCAT=16&LST=_BB_&SHOP=5