CPU: Geschiedenis

CPU: Geschiedenis
Een processor, ook wel CPU (Engels: central processing unit) of in het
Nederlands centrale verwerkingseenheid (CVE) genoemd, is het hart van een
computer.
De eerste processoren waren uitgevoerd als printplaten vol met losse
componenten en IC's, maar sinds de jaren 70 ontstonden de eerste zogenaamde
microprocessoren, waarbij het hele systeem op één enkele chip werd
vervaardigd.
De eerste microprocessor was de i4004 van Intel. De ontwikkeling in de ICtechnologie
zorgde ervoor dat de microprocessoren van 4 bit (i4004) naar 8 bit,
16 bit, 32 bit en 64 bit konden groeien.

CPU: Geschiedenis
Microcontrollers
Een processor heeft in hoofdzaak een stel besturingslijnen, adreslijnen en
datalijnen, die aangesloten zitten op de besturingsbus, de adresbus en de
databus van de computer. Via de adresbus geeft de processor aan op welk adres
van het extern geheugen er iets met de data moet gebeuren, via de databus
wordt de data getransporteerd, en via de besturingsbus wordt aangegeven wat er
met de data moet gebeuren (bijvoorbeeld lezen of schrijven).
Hij communiceert met de buitenwereld doordat bepaalde geheugenadressen met
interfaces van randapparatuur zijn verbonden, zoals toetsenborden,
beeldschermen etc. Microcontrollers danken hun naam aan hun belangrijkste
toepassingsgebied: 'control' (besturing). Ze worden gebruikt in de televisie, de
afstandsbediening, de videorecorder, radio en zelfs in een scheerapparaat komt
men ze tegen.

CPU: Geschiedenis
Microprocessoren
Voor de pc-architectuur is de processorkern uitgebreid met
geheugenmanagement en een co-processor voor floating-point-bewerkingen
(zwevendekommabewerkingen).
Hierdoor wordt het geschikt voor besturingssystemen als Linux en Windows.
Alle huidige computers werken volgens dit Von Neumann-model.
John Von Neumann maakte dit model voordat de eerste computer bestond.
Het model omschrijft kortweg de situatie dat een CPU communiceert met
enerzijds het Random Access Memory (RAM) en anderzijds de randapparatuur
zoals printers, beeldschermen, toetsenborden enzovoort.
Een processor genereert afhankelijk van zijn activiteit meer of minder warmte en
wordt daarom meestal gekoeld door middel van een of meerdere koelribben en
ventilatoren.
Sommige processoren hebben waterkoeling en er zijn zelfs processoren die
stikstofkoeling nodig hebben.

CPU: Geschiedenis
Snelheid
De snelheid van een processor hangt af van een aantal factoren. Ten eerste de
kloksnelheid.
De nieuwste processoren halen kloksnelheden van 7 GHz (gigahertz), maar zitten
gebruikelijk tussen de 1,5 en 3,0 GHz.
Verder speelt de cache ook een belangrijke rol (de cache is een klein maar snel
"tussengeheugen" tussen het Random Access Memory en de processor).
Doorgaans geldt: hoe groter de cache, hoe sneller de processor. Tot slot is er
een relatief nieuw fenomeen, pipelining, dat de processorsnelheid ook verhoogt.
Vroeger werden commando's altijd ná elkaar uitgevoerd. Nu kan commando B
beginnen terwijl commando A nog aan de gang is; dit noemt men pipelining.
Sommige processoren hebben meerdere pipelines die gelijktijdig aan meerdere
opdrachten (kunnen) werken.

CPU: Geschiedenis
Snelheid
Nog een stap verder is het opnemen van meerdere complete processoren
("cores") in één behuizing, bijvoorbeeld een zogeheten Dual-Core.
Programma's die hier niet op ingesteld zijn, zullen echter niet sneller
afgehandeld worden.
Echter kunnen wel twee verschillende programma's tegelijk op twee
verschillende cores gedraaid worden, wat een aanzienlijk voordeel oplevert bij
het draaien van veel programma's tegelijk.
Intussen zijn er ook processoren met 3, 4, 6 en meer cores.

CPU: Geschiedenis
Interne opbouw
Een (eenvoudige) processor bevat de volgende onderdelen:
Een aantal registers met de volgende functies:
Een "accumulator" waarin de berekeningen plaatsvinden
Een statusregister waarin informatie over de laatst uitgevoerde
bewerking bijgehouden wordt (bijvoorbeeld of het resultaat 0 of
negatief was)
Een programmateller
Registers die geheugenplaatsen kunnen aanwijzen, zoals stackpointers en
indexregisters.
Een Arithmetic Logic Unit (ALU) die de berekeningen uitvoert
Logica om instructies te decoderen en de onderdelen aan te sturen
Logica om interrupts af te handelen.
Bij moderne processoren zijn de registers onderling uitwisselbaar, zodat
berekeningen niet in één speciaal register hoeven plaats te vinden. Ook is de
decodeerlogica dusdanig uitgekiend dat meerdere instructies tegelijkertijd in
behandeling kunnen zijn ("pipeline").

CPU: Geschiedenis
Werking van een processor
Voor veel mensen lijkt het op magie dat een apparaat op commando instructies
uitvoert. Toch is dit niet bijster ingewikkeld. We geven hier een voorbeeld van een
optelling. Stel op positie 10 in het geheugen staat de volgende machinetaalinstructie:
add r1,r2

CPU: Geschiedenis
Werking van een processor
wat betekent dat in de registers r1 en r2 getallen zitten die bij elkaar opgeteld moeten
worden.
Onze denkbeeldige processor slaat het resultaat op in het register dat we het eerst
vermelden, dus na deze instructie bevat register r1 de som van beide getallen.
De instructie hierboven is de vorm hoe wij mensen hem zien.
De computer ziet de instructie in de vorm van een reeks nullen en enen.
Hoe werkt dit?
Iedere instructie heeft een nummer. Stel: onze processor gebruikt 8 bits voor het
instructienummer, dan kunnen we 28 = 256 verschillende instructies in onze processor
stoppen. Stel: "add" is instructienummer 21. Dat is een decimaal getal. Als we dat
omzetten in een binair getal, dan wordt dat 00010101.

CPU: Geschiedenis
Instructieset
Kenmerkend aan een processor is de instructieset.
Ieder type processor kan een beperkte verzameling instructies uitvoeren en deze
verschilt vaak tussen verschillende typen processors. Dat betekent dat een programma
voor een type processor niet uitgevoerd kan worden door een ander type processor.
Aan de andere kant worden processors ook vaak ontwikkeld voor een al bekende
instructieset, zodat deze juist wel alle bestaande programma's voor deze processor kan
uitvoeren. Een instructieset wordt normaal genoemd naar de processor die deze kan
uitvoeren.

CPU: Geschiedenis
Instructieset
De meeste processoren hebben instructies voor de volgende functies:
Het ophalen van een waarde uit een geheugenplaats
Het terugschrijven van een waarde naar een geheugenplaats
Diverse rekenkundige en logische functies
testfuncties
sprongfuncties, al dan niet voorwaardelijk
afhandelen van interrupts

CPU: Geschiedenis
De CPU
Bovenstaand voorbeeld is een 4004 van Intel de eerste “echte processor”
dat wil zeggen, de eerste processor die volledig op één chip is gebouwd. Intel
lanceerde deze in 1971.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De Pentium Pro is een zesde-generatie x86 architectuur microprocessor, door Intel
gepland om de originele Pentium te vervangen in een volledig spectrum van
toepassingen, maar later teruggebracht tot een meer beperkte rol als een server en
high-end desktop chip.
De Pentium Pro werd geïntroduceerd in november 1995 en is in 1998 opgevolgd door
de Xeon.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De Pentium II is een microprocessor van Intel,
gebruik makend van de X86-instructieset.
Op 7 mei 1997 is deze geïntroduceerd. De Pentium II was gebaseerd op een
aangepaste versie van de P6-core, die als eerste in de Pentium Pro gebruikt is. De 16bit-prestaties
waren verbeterd en daarnaast waren de MMX-instructies toegevoegd die
Intel al eerder had gebruikt in de Pentium MMX.
De oorspronkelijke Pentium II-processoren, kloksnelheden van 233 en 266 MHz.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De eerste Pentium III (P3)-modellen waren identiek aan de Pentium II, echter met
toegevoegde instructies (SSE). SSE is vergelijkbaar aan MMX, echter waar MMX zich
richt op gehele getallen is SSE de floatingpointvariant hiervan. 3DNow! (welke eerder
geïntroduceerd werd met de K6) is de AMD-variant van SSE.
In de latere Pentium III-modellen (socket 370) werd door toenemende druk van de AMD
Athlon de cache geïntegreerd in de (P2) CPU.
Hiermee kon de cachefrequentie
op dezelfde frequentie lopen als de CPU,
in tegenstelling tot de Pentium II
waar de cache op halve CPU-frequentie
draaide.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De eerste Celeron,
werd geïntroduceerd in augustus 1998 en was gebaseerd op de kern van de PentiumII.
Latere versies waren gebaseerd op de Pentium III, Pentium 4, Pentium-M
en Intel Core2.
De Celeron heeft een variabele kloksnelheid van 233MHz tot 1GHz. De Celeron was de
goedkoopste onder de Intel-processoren van 2000-2005.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De eerste Athlon van AMD.
(Classic) Athlon: in een langwerpige kunststof behuizing (zoals de Pentium III in SECCcartridge)
voor moederborden met een Slot-A connector, in snelheden tussen 500 en
900 MHz.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De Pentium 4 is een microprocessor van de zevende generatie van fabrikant Intel, die
gebruik maakt van de X86-instructieset. De eerste versie werd in november 2000
uitgebracht met als codenaam "Willamette". Aanvankelijk hadden deze processoren wel
een hoge kloksnelheid maar ze presteerden door een verschillende architectuur niet
beter dan hun voorganger, de Pentium III.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
Athlon XP: verbeterde versie van de Athlon, in socket-462 (socket-a) uitvoering. Deze
processor verbruikt minder stroom dan zijn voorganger. De snelheid wordt als
Quantispeed-getal aangeduid, tussen 1600+ en 3200+. Dit getal staat volgens AMD
voor de snelheid ten opzichte van de originele Athlon. Binnen alledaags gebruik wordt
Quantispeed vergeleken met de kloksnelheid van een Intel Pentium-4. De AMD Athlon
XP 2000+, bijvoorbeeld, werkt op 1667 MHz, maar is ongeveer even snel als een
Pentium-4 met een kloksnelheid van 2000 MHz.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De Pentium M is een microprocessor gebaseerd op de X86-instructieset en ontworpen
en gefabriceerd door Intel. De processor werd oorspronkelijk ontworpen voor het
gebruik in draagbare computers (de "M" staat voor "Mobile"). Toen mobiel werken
steeds populairder werd en de vraag naar snellere hardware toenam zonder dat de
capaciteit van de batterijen drastisch kon worden verbeterd, is Intel gaan kijken naar
alternatieven voor zijn Pentium IV in notebooks.
Daarnaast zijn er de Athlon M en Turion. Zuinige, mobiele varianten voor laptops van
de AMD Athlon en Athlon 64

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De Pentium D processor is, samen met zijn hoger geprijsde broertje de Extreme
Edition de eerste serie dual-core processors van Intel, geïntroduceerd op het Intel
Developer Forum in 2005. Hij bestaat uit twee Prescott processors die in één processor
zijn gecombineerd.
Intel heeft in mei 2005 een aantal verschillende modellen van de Pentium D op de
markt gebracht op basis van de "Smithfield"-core: de 805, 820, 830 en de 840, die
draaien op de respectievelijke kloksnelheden van 2666, 2800, 3000 en 3200
Megahertz.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
De Xeon is een microprocessor van Intel,
vooral bedoeld voor gebruik in servers en werkstations.
De eerste Xeon-processor verscheen in 1998 onder de naam Pentium II Xeon als de
vervanger van de Pentium Pro. De belangrijkste nieuwigheid was de mogelijkheid om
tot 8 van deze processors in parallel te laten werken.
Door het geringe succes van de Itanium- en Itanium 2-processors, kwam een 64-bits
Xeon-versie uit met de codenaam Nocona in 2004, die het echter moest afleggen tegen
de Opteron van AMD. De opvolger Irwindale in 2005 deed het wel beter dan de
Opteron.

CPU: Geschiedenis
CPU’s
Opteron is de naam van de processor en voor server van de fabrikant AMD.
De Opteron is de eerste serverprocessor van AMD in de 64-bit productielijn. De
Opteron is ingericht voor gebruik in multiprocessorsystemen. Behalve moederborden
met socket 939 voor 1 Opteron zijn er ook socket 940 moederborden voor 2 en 4
Opteron processoren beschikbaar. De processor zelf wordt geleverd in varianten die
geschikt zijn voor 1-, 2-, 4- en 8-processorsystemen. De memorybus kan tot 256
terabyte aan geheugen addresseren.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Core 2 is een achtste generatie microprocessor van de x86-architectuur gemaakt door
Intel. De 64 bits-processor is gebaseerd op een nieuw ontwerp CPU genaamd Intel
Core Micro-architectuur, die de vorige Netburst-architectuur vervangt. Core 2 vervangt
de naam Pentium die sinds 1993 gebruikt wordt.
Net als Netburst-gebaseerde processoren, zoals de Pentium 4 en de Pentium D
gebruikt Core 2 een volledig vernieuwde infrastructuur. De kracht zit hem niet in de
kloksnelheid maar in verbeterde CPU-functies, cachegrootte en het aantal kernen. Intel
zegt dat het stroomverbruik enorm laag is vergeleken met de voorgaande generaties
CPU's.
Ook is de processor goed overklokbaar, er zijn al snelheden van 5,0 GHz bereikt met
de E6600 op stikstofkoeling.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Athlon64 eerste 64 bit x86 processor in productie voor desktops.
Deze processor heeft naast deze AMD64 uitbreiding nog enkele andere nieuwe
technologieën die voor het eerst gebruikt worden bijvoorbeeld: HyperTransport
technologie, een geïntegreerde DDR memory controller, de Enhanced Virus Protection
die door Microsoft vanaf Windows XP SP2 wordt ondersteund en de Cool'n'Quiet
technologie.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Intel Core 2 Quad is de benaming van een reeks processoren uit de Intel Core 2-reeks
die vier rekeneenheden bevatten. Deze processoren verbruiken minder elektriciteit en
worden minder snel warm in vergelijking met eerdere modellen.
Quad-core-processoren van Intel zijn opgebouwd uit vier processorkernen. Deze
processoren presteren goed in toepassingen zoals videoverwerking en rekenintensieve
toepassingen.

CPU: Geschiedenis
De CPU
De Core i7 is een reeks van Intel-processors gebaseerd op de Intel Nehalem-structuur.
De processors kennen nieuwe instructiesets zoals SSE 4.1 en SSE 4.2. Elke processor
ondersteunt X86-64 en bevat hyper-Threading waardoor quadcoreprocessors acht
threads kunnen gebruiken.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Nehalem gaat gepaard met de grootste architectuele verandering in de Intel x86-familie
sinds de Pentium Pro in 1995. De Nehalem-architectuur heeft vele nieuwe opties, de
grootste veranderingen zijn:
De FSB is vervangen door de Quickpath-interface. Op dit moment beschikt alleen de
X58-chipset over deze functionaliteit.
Triple Channel RAM, geheugen wordt per drie slots gebruikt, in tegenstelling tot de
Core 2-chipsets van Intel waar RAM per sets van twee wordt gebruikt.
Enkel DDR3, er wordt geen gebruik meer gemaakt van DDR2-geheugen.
Alles is samengebracht onder één "die"; een quadcore bestaat uit één chip met vier
cores. Dit in tegenstelling tot de vroegere 2x2-quadcores van Intel.
"Turbo Boost"-technologie wordt gebruikt om de core automatisch te overklokken,
mocht dit binnen de normale parameters vallen.
Hyperthreading is teruggebracht, de vier cores ondersteunen allen twee threads. Dit
betekent dat software zoals het besturingssysteem acht cores herkent.
Energiebeheer zorgt ervoor dat ongebruikte cores in een laag stroomverbruik zullen
terugvallen.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Intel Core i9 is de naam van een toekomstige processor van Intel en opvolger van de
Intel Core i7 die de Nehalem-microarchitectuur gebruikt. Intel werkt aan deze processor
onder de codenaam 'Gulftown'. De processor wordt opgebouwd als hexacore.
Hexacore wil zeggen dat de processor zes rekenkernen gebruikt.
Per core kan de i9 twee threads behandelen zodat hij in staat is om simultaan twaalf
threads te behandelen. In tegenstelling tot de i7 gaat de i9 een uitbreiding krijgen van
het cachegeheugen. Deze wordt vergroot van 8 mb voor de i7 tot 12 mb voor de i9.
Qua infrastructuur gebruikt de i9 dezelfde als die van de i7, namelijk de LGA 1366. Het
is daarmee mogelijk om een nieuwe i9 op hetzelfde moederbord te plaatsen als van
een i7.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Athlon 64 X2: de nieuwste generatie processoren met een dubbele core, met twee
processors op één chip. Grote snelheidswinst is mogelijk bij geoptimaliseerde software.
Deze processor maakt ook gebruik van socket-939 en socket AM2 en is verschenen in
snelheden van 3600+ tot 6400+. Van de Athlon 64 X2 bestaan er ook nog
zogenaamdeEE (energy efficiënt) uitvoeringen. Deze verbruiken aanzienlijk minder
energie.

CPU: Geschiedenis
De CPU
Intel Atom is een merknaam voor een serie x86- en x86-64-microprocessors van Intel,
voorheen Silverthorne- en Diamondville-processors genoemd (codenamen), ontworpen
voor een 45 nm CMOS-procedé en bedoeld voor gebruik in ultra-mobile pc's, smar
phones en andere draagbare en energiezuinige apparaten.