Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Jak jsme pokročili s procesory a jak moc málo si toho všímáme
Jak jsme pokročili s procesory a jak moc málo si toho všímáme
autor: Michal Rybka , publikováno 21.12.2019
Jak jsme pokročili s procesory a jak moc málo si toho všímáme

Když jsem si připravoval pro podcast Retro Nation podklady pro historii procesorů, myslel jsem, že se v pohodě vejdeme do jednoho dílu. Brutálně jsem se mýlil – přetekli jsme čas, a to jsem skončil ještě asi tak v polovině! Procesory se totiž vyvíjely dramaticky – a stále se dramaticky vyvíjejí.


No... pokud vás neužije na přednášky v akademickém prostředí a patříte spíš mezi fanoušky letectví anebo Toma Cruise, máme tu pro vás překrásné video o F14 Tomcat. Ano, MP944 sloužil pilotům nepochybně dobře, ale většina lidí zná jenom tenhle pohled na F14!

A v tomto bodu vyprávění, dámy a pánové, jsme se teprve dostali k prvním šestnáctibitovým procesorům, jako je Intel 8086 (1978). Je to procesor výrazně složitější – má už 29 000 tranzistorů, tedy desetkrát více než jeho děda. Také je podstatně rychlejší, běží na 4,77 až 10 MHz. Ale to nic není – to je jednom začátek.

Dnešní procesory jsou někde úplně jinde. Jsou superskalární, umí vykonávat instrukce mimo pořadí (out of order) a dokonce spekulativně – a jsou naprosto obří. AMD Epyc Rome (2. generace) má 39 a půl miliardy tranzistorů. To je sedmnáct milionkrát složitější čip, než byl Intel 4004! I mobilní čipy, jako Apple A13, mají osm a půl miliardy tranzistorů. I ty jednodušší desktopové procesory mají kolem dvou miliard. To je, když se nad tím zamyslíte, naprostý masakr. Takto složité procesory nelze navrhovat bez počítačů, takže ano, dnes evoluci počítačů vlastně do jisté míry kontrolují samy počítače.

Cesta od Intelu 4004 k moderním procesorům byla šílená, se spoustou odboček a naprostých omylů. My jsme do ní jenom nakoukli – jen lehoučce, nedostali jsme se ani k šestnáctibitům. Pokud vás zajímá její pokračování, dejte vědět do komentářů!

 

 



Tagy: mikroprocesory  procesory  cpu  historie  


 
Komentáře k článku
RSS
Pouze registrovaní uživatelé mohou přidat komentář!
21.12.2019 17:51:05   78.45.43.xxx 2126
"Dnešní procesory jsou někde úplně jinde. Jsou superskalární, umí vykonávat instrukce mimo pořadí (out of order) a dokonce spekulativně"

No je, ale zase ty procesory tenkrat nebyly plne Spektra Melta chyb.
21.12.2019 18:42:34   37.44.16.xxx 183
Ja to moc nesleduju. Uz tech chyb dokazal nekdo zneuzit ? Nebo to je jen teoreticky zneuzitelny.
21.12.2019 20:33:56   78.45.43.xxx 611
Vetsina tech chyb je zneuzitelna ve dvouch pripadech:
1. fyzicky pristup k PC
2. pristup k PC na dalku - to znamena musis se k tomu PC nejprve nejak dostat a teda hlavni hrozba to je pro virtualni pocitace, nebot muzes nabourat "souseda" na stejnem PC.

Z logiky veci necekej, ze ti nejaka firma bude hlasit, ze jejich virtualni PC, ktere pronajimaji zakaznikum, uz byly zneuzity.
Ja z toho taky ve svem komentari zadne drama nedelam, ale ty bezpecnostni problemy tu jsou, to je neodiskutovalne. A prispelo k nim prave to "umele" navysovani vykonu pres spekulativni vykonavani instrukci.
21.12.2019 22:12:49   78.102.88.xxx 109
Není tomu tak, stačí mít možnost spustit na cizím PC tvůj kód a klidně to může být javascript ve webové stránce.

Nikdo nic hlásit nebude, protože v žádném případě nemůže dojít k ovlivnění cizího programu nebo cizí virtuální mašiny, všechny tyto zranitelnosti umožňují pouze čtení, nikoliv zápis, tedy pouze únik dat, nikoliv jejich změnu.
21.12.2019 22:38:12   78.45.43.xxx 611
Neni tomu tak, vetsina tech Spektra chyb neni zneuzitelna pres spusteni javaskriptoveho kodu na webove strance.

Pres javascript si NIC neprectes nastesti, protoze to male procento zneuzitelnosti, ktere to umoznovalo takto dakove pres prohlizec, bylo zalatano softwarove, akorat nebo bohuzel to prineslo snizeni vykonu.

Tudiz z tohoto pohledu opravdu neni co hlasit, ze zadneho zneuziti nemusi mit domaci uzivatel na svem domacim PC strach.
21.12.2019 21:57:05   79.219.197.xxx 131
:-) To fakt neboli, pretoze boli vzhladom na absenciu protected modu jedna velka security chyba, kde si mohol by definition citat i zapisovat cokolvek. ;-)
21.12.2019 20:54:11   176.62.232.xxx 251
Historie procesorů je zajímavá a určitě nezaškodí další článek na tohle téma. Mě osobně nejvíc mrzí, jak se svět CPU omezil prakticky na x86 a ARM. Zlatý časy, kdy spolu soupeřila Alpha, MIPS, PARISC, PowerPC...
Asi ještě dožívá SPARC a v serverech ještě žije Power od IBM ale doba různorodosti je ta tam :-(
21.12.2019 22:15:28   78.102.88.xxx 69
Alpha, MIPS, PARISC, PowerPC a Itanium svorně vsadily na špatného koně a to RISC, proto vyhrálo CISC x86. V době, kdy rychlosti RAM zaostávají za CPU o tři řády nemá RISC šanci.

ARM vyhrálo kvůli nízké spotřebě.
21.12.2019 23:03:38   176.62.232.xxx 47
S ARMem bych souhlasil ale jediná výhoda X86 je výrobní cena a cena podpůrných komponent. Už PPC601 bylo výrobně levnější než Pentium ale desky k tomu jaksi samostatně levný nebyly.
Bez technologií z RISCů by byl svět x86 někde v oblasti Pentia 2 a to kdo ví jestli. Superskalarita, out of order instrukce, univerzální registry a i ty v článku uváděný cache paměti jsou převzatý z RISCů.
Nějakou dobu se o vývoj nezajímam (cokoliv od C2D je dostatčný) tak mi je záhadou, proč zmiňuješ pomalý paměti když dneska dokážou běžet prakticky na shodný frekvenci s CPU. Když dřív bylo CPU na 1 GHz a paměť na 133 MHz, OK ale dneska by neměl být problém posadit obojí třeba na 3 GHz a cache už vynechat, možná maji ještě menší latence jako jedinou výhodu.
21.12.2019 23:58:21   94.242.92.xxx 144
x86 není levnější na výrobu. RISC je daleko levnější a efektivnější na výrobu, kdy RISC počítače tu byly už dávno předtím, než se 90% čtenářů PCT narodilo.

Problem s x86 je jeho popularita. Dnes máš, nebojím se říct 40+ let softwaru napsaný pro x86 architekturu. Teď si představ, že Intel/AMD zítra oznámí, že mění architekturu svých CPU. Vývojáři software křičí, a o to hlasitěji křičí koncový zákazník/uživatel. Asi jako když křičí konzolista, že jeho knihovna her PS3 už nepůjde přehrát na PS4, apod.

Možná v budoucnu bude možnost, jak převést program navržený na 64 bit procesor x86 architektury na cokoliv dalšího v reálném čase nebo alespoň v rozumně krátké době na to, aby to uživatele neodrazovalo. Pak se dá přejít na cokoliv, i RISC. RISC je rychlejší a efektivnější, a většina uživatelů by si snad ani nevšimla. Sledovat internet, přehrávat video, hudbu a hraní her, občas office, to je 95% uživatelů PC dnes. Tím chci říci, že není nutné, aby procesor měl hromadu instrukcí, které člověk jednak neví co to je, a pak to ani reálně nevyužije.
22.12.2019 07:15:32   78.102.88.xxx 44
RISC mělo svůj smysl v době svého vzniku v 80. letech minulého století, kdy byly neřešitelné potíže s technologiemi menšími než asi 250 nm, takže CPU byly pomalé a drahé a RISC těžily z tehdy ještě relativně rychlých RAM, tedy RISC byly levnější a rychlejší. To skončilo po roce 2000, kdy se podařilo přejít na technologii
22.12.2019 07:17:44   78.102.88.xxx 56
menší než 100 nm, kdy se rychlost CPU dramaticky zvýšila, přičemž rychlosti RAM zůstaly víceméně stejné. To odeslalo RISC do propadliště dějin a zvítězily CISC vnitřně překládané do micro-RISC. Proto už ani 64-bit ARM není čistě RISC.
22.12.2019 10:52:17   78.45.43.xxx 913
Nechapu, proc tu siris tu silenou demagogii a urcite by p. Rybka mel pokracovat a jit pekne do hloubky, aby teda veci ozrejmil.

Soucasne x86 procesory jsou procesory RISC. Protoze jen RISC muze prinaset vykon, ktery je dnes potreba. CISC proste uz davno odumrelo!
Vyjma architektury Pentium 4 vsechno ostatni na poli x86 vychazi z Pentium Pro a to je prvni RISC procesor Intelu. Protoze vsak Intel potreboval zachovat kompatibilitu s puvodni x86 (to znamena vse od 8086 az po Pentium) je v procesorech integrovana jednotka prevadejici instrukce x86 na RISC a temto dekodovacim instrukcim se rika micro-RISC.
Je to teda presne obracene nez to interpretujes. CISC x86 je jen soucasti dnesniho 64bitoveho RISC procesoru architektury x86-64.
22.12.2019 11:26:33   213.226.209.xxx 103
další wikipedista teoretik a ještě plácáš blbosti
22.12.2019 11:46:40   78.102.88.xxx 102
Prakticky celý tvůj blábol je výmysl a lež. x86 i amd64 byly, jsou a ještě dlouho budou CISC, vnitřním mikrooperacím se nepřekvapivě říká µops , navíc jsou značně jiné než RISC instrukce a opět nepřekvapivě pracují na ještě nižší úrovni než RISC instrukce u RISC procesorů.
22.12.2019 13:23:51   78.45.43.xxx 410
Tve komentare jsou zase zcela zarnym nepochopenim soucasnych procesorovych architektur. Chapu sice jak to myslis, ale faktem je, ze zadny dnesni x86 procesor proste neni CISC (komplexni instrukcni sada).
O to vic je videt, ze by se tu nejaky do hloubku jdouci clanek hodil, ja ti to v komentari tezko vysvetlim, stejne bys napsal blabol, takze je to zbytecne.
22.12.2019 15:04:29   78.102.88.xxx 84
Podej důkaz, že tohle

BTC DWORD PTR [ebx*4 + ecx + 0x102010], eax

je RISC instrukce a teprve pak se můžeme bavit dál.
23.12.2019 16:15:20   176.62.232.xxx 42
Myslel jsem levnější na výrobu jako celou platformu. Na X86 už v 90 letech bylo milion "noname" vžrobců desek a komponentů (MSI, gigabyte, Asus atd atd). Kdežto na RISC procesory desky krom výrobců kompů nedělal nikdo. Takže ani takový SGI nebo DEC nedokázali utáhnout vývoj všeho pro podporu RISCových CPU a krachli nebo ztlumili svuj pád přechodem na X86.
23.12.2019 21:14:45   78.102.88.xxx 14
To sis právě vymyslel, v té době nebyl motherboard posetý periferiemi, konektory a napájecími kaskádami jako dnes, mimo RAM a ISA sběrnici tam bylo leda tak RTC a rozhraní pro reproduktor a rozhraní pro klávesnici, vše ostatní se připojovalo přes karty do ISA sběrnice, tedy naprosto všechno šlo přebrat z mainstreamu, pro RISC by bylo potřeba změnit jeden-dva čipy, zde problém opravdu nenastal.
23.12.2019 21:54:40   37.48.12.xxx 51
Krtek má pravdu. DEC začal mít finanční problémy protože nedokázal utáhnout celou platformu sám, koupil ho Compaq, ten DEC pohřbil ve prospěch Itania a to bylo pohřbeno díky výkonu x86 (K8 pak měla z DEC Alpha EV7 integrovaný paměťový řadič, K7 měla z EV6 výbornou sběrnici). To samé Motorola 68000 a IBM PowerPC. Všechny tyto skvělé CPU dojely na nenažranost a chamtivost vlastníků (uzavřenost platformy). X86 vyhrálo protože mělo bambilion levných taiwanských výrobců motherboardů, čipsetů, do jednoho socketu mohls dát Pentium, AMD K5, Cyrix M6, IDT Winchip. Díky brutální konkurenci byly nízké ceny a rychlý vývoj což vedlo jak k masivnímu rozšíření, tak i k výkonové dominanci. Jestli je to CISC nebo RISC je úplně jedno.
23.12.2019 22:59:54   78.102.88.xxx 13
Nenažranost akcionářů a s tím související tlak na uzavřenost je pravda, ta zabila mnoho dalších firem, vzpomeňme Xerox a Kodak. Ale není pravda, že nedostatek platforem a periferií zabilo RISC, tohle prostě není pravda.
Důkaz zde: K RISC i860 byla celá platforma i periferie a stejně se to neujalo, protože prostě RISC nenaplnil očekávání: https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_i860
24.12.2019 08:31:38   176.62.232.xxx 53
Z toho vyplývá jenom to, že i pro intel bylo drahý držet si další platformu, když mu X86 sype slušně trvale.
Prostě během cca 10 let se na X86 začal stavět "výkon za pakatel", tak zvítězil.
24.12.2019 12:01:28   78.102.88.xxx 17
Prdlačky, zánik způsobilo RISC fiasco, nikoliv že Intelu došly prachy, netuším odkud se pořád bere přesvědčení že RISC zabil nedostatek platforem, to prostě není pravda
Fiasco spočívalo v tom, že RISC v 90. letech minulého století slibovaly papírově 4x-5x větší výkon MIPS než CISC, ale praktická realita v reálných aplikacích byla horší než u konkurenčních CISC, proto se na to zákazníci z vysoka vys***.
25.12.2019 04:47:12   88.101.233.xxx 44
RISC není fiasko, podobá se mu mobilní ARM
(dnes už ale jsou optimální hybridy, dávno nemá smysl dělit procesory dělit na CISC a RISC)
25.12.2019 09:54:32   78.102.88.xxx 34
ARM je exemplární důkaz stále existujícího RISC fiasca, ani 35 let vývoje nestačilo aby RISC alespoň srovnal krok. ARM dává smysl výhradně jen kvůli malé spotřebě, jelikož architektura ARM původně vychází z embedded aplikací.
22.12.2019 00:13:31   91.197.118.xxx 71
RISC procesory by měly bejt navržený na danou aplikaci. Tím že jsou oproti x86 osekaný o mnoho instrukcí tak mi připadá divný že by byly dražší.
22.12.2019 07:05:51   78.102.88.xxx 41
Pleteš si propustnost pamětí a rychlost. Rychlost pamětí je doba potřebná na r/w operaci a ta je stále na tragických hodnotách v řádu jednotek nanosekund. Propustnost pamětí je sice zdánlivě vysoká díky zvětšení paměťové šířky na 512 bitů, ale rychlost je furt tragická.
Dnešní technologie CPU by potřebovala aby přímo paměťové buňky podporovaly rychlost 50 GHz, respektive aby byly 10x rychlejší než CPU, které jak je známo dneska mají 8-10 jader, tudíž se nároky na RAM zdesateronásobily.
21.12.2019 22:10:16   78.102.88.xxx 111
Chybí opomíjený, ale zásadní počítač a to Z3 od autora Conrad Zuse z roku 1941. Zde došlo k prvnímu praktickému nasazení binární soustavy a k praktickému nasazení programování počítače programem z externího média. Právě tyto dva objevy zásadně eskalovaly další vývoj v celém oboru.

Dále před i4004 se procesory skládaly z několika obvodů, i4004 je první komerčně úspěšný procesor na jednom kusu křemíku.
22.12.2019 04:09:49   81.200.57.xxx 112
oddělit až později...

Nechybí tam něco?
22.12.2019 11:43:31   212.79.110.xxx 131
Rybkovo clanky jsou skoro vzdy super, tak pokracovani pls
23.12.2019 23:24:18   95.129.240.xxx 10
S tématem to přímo nesouvisí, ale myslím, že se to sem hodí. A nějak jsem o tom na českém internetu nezahlédl ani zmíňku, což mě trochu mrzí.
https://wdc65xx.com/in-memoriam-of-chuck-peddle/
25.12.2019 12:35:32   194.228.79.xxx 112
Rozbalit komentářPříspěvek byl automaticky zabalen pro velké množství negativních hlasů.
27.12.2019 11:20:08   77.242.90.xxx 100
A kdo by se chtěl podívat na vývoj procesorů trochu visuálněji, tak se může kouknout na pěkný procesorový stromeček do roku 2014. Bohužel není kompletní, protože mně to po nějaké době přestalo bavit, ale i tak je tam toho dost. Jen bacha, ten obrázek je fakt velkej....
http://vgamuseum.info/images/doc/cputree.png

Redakce si vyhrazuje právo odstranit neslušné a nevhodné příspěvky. Případné vyhrady na diskuze(zavináč)pctuning.cz

148 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 70Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.