Giới thiệu giáo trình ” Giáo Trình Kỹ Thuật Vi Xử Lý Tập 1 “
1.2. SỰ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA CÁC BỘ VI XỬ LÝ
Kỹ thuật vi xử lý gắn liền với sự phát triển của công nghệ mạch tích hợp. Mức độ tích hợp càng cao thì các chip vi xử lý càng có công suất xử lý lớn hơn.
Năm 1970, Intel đã cho ra đời chip vi xử lý đầu tiên là i4004 với 4-bit bus dữ liệu (data bus), 12-bit bus địa chỉ (address bus) (kết hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ), công nghệ mạch tích hợp PMOS, đóng vỏ gốm kích thước 24 mm² 16 chân DIP (Dual In-line Package) và chứa 2250 transistor. Bộ vi xử lý này chủ yếu dùng để chế tạo các máy tính để bàn và bỏ túi (calculators), nó dễ dàng thực hiện các tính toán ở mã nhị phân BCD (Binary Coded Decimal).
Năm 1972, ra đời chip i8008 với 8-bit bus dữ liệu, 14-bit bus địa chỉ (kết hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ), tần số làm việc 300 kHz, công nghệ tích hợp PMOS, đóng vỏ gốm 18 chân và chứa 3.300 transistor, nhưng chưa tìm được ứng dụng nhiều để chế tạo máy tính.
Phải đến năm 1974, chip Intel i8080/2 MHz, công nghệ PMOS, và i8080A/2,67 MHz + 3,125 MHz, công nghệ NMOS với 8-bit bus dữ liệu, 16-bit bus địa chỉ, đóng vỏ gốm 40 chân DIP trở thành cơ sở để chế tạo các máy tính cá nhân sử dụng hệ điều hành CP/M. Cũng thời gian này Motorola đã sản xuất loạt chip vi xử lý MC6800 với 8-bit bus dữ liệu, 16-bit bus địa chỉ, tần số làm việc 1 + 2 MHz, đóng vỏ DIP có 68E3 transistor, và là CPU trong các họ máy tính cá nhân Apple II.
Năm 1976, nhà sản xuất Zilog dựa trên cơ sở của 8080 để cho ra đời họ vi xử lý Z80/8-bit với các tần số làm việc: 2,5 MHz, 4 MHz, 6 MHz, 8 MHz, 10 MHz, và đóng vỏ 40 chân DIP. Nó bao gồm các lệnh của 8080, nhưng có thêm một số lệnh mới như: lệnh SIMK (Set Interrupt Mask), RIM (Read Interrupt Mask) và nhiều chức năng khác hay hơn. Điều này có nghĩa là chương trình viết cho 8080 có thể chạy được bình thường trên Z80.
Cũng trong thời gian này, xuất hiện trên thị trường chip 8-bit bus dữ liệu và 16-bit bus địa chỉ (kết hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ) là i8085A, 3 MHz, công nghệ NMOS và i8085AH, 5 MHz + 6 MHz, công nghệ HMOS, đóng vỏ gốm DIP, mật độ 6.200 transistor. Những chip này đã tìm được nhiều ứng dụng thực tế trong các hệ thống thiết bị ứng dụng vi xử lý và là chip mẫu dùng trong đào tạo kiến thức về vi xử lý thời kỳ này.
Năm 1978, Intel đã sản xuất các họ vi xử lý 18086A/i80C86A 16-bit bus dữ liệu trong (internal data bus) và 16-bit bus dữ liệu ngoài (external data bus), 20-bit bus địa chỉ (kết hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ), tần số 4 MHz (công nghệ NMOS), 5 + 10 MHz (công nghệ CMOS) đóng vỏ gốm 40 chân DIP, được dùng làm CPU trong IBM PC/XT. Do chỉ phí đắt, và các thiết bị ngoại vi vẫn chỉ thỏa mãn trao đổi dữ liệu 8-bit nên dòng sản phẩm này không thông dụng. Trong khi đó, các chip 18088A/180C88A, với 16-bịt đường trục dữ liệu trong, 8-bit đường trục dữ liệu ngoài, tần số 5 + 10 MHz, công nghệ CMOS, đóng vỏ 40 chân DIP, ra đời vào năm 1979 tìm được ứng dụng thực tế trong các loạt IBM PC/XT bán chạy trên thị trường.
Năm 1982, 180286 với 16-bit bus dữ liệu trong và bus dữ liệu ngoài, 24-bit bus địa chỉ, tần số 6 + 20 MHz, công nghệ HMOS, đóng vỏ gốm 68 chân DIP, đã trở thành chip vi xử lý cho các loại IBM PC/AT. Nhưng trước đó, năm 1979 Motorola đã cho ra đời bộ vi xử lý MC68000 16-bit bus dữ liệu trong và bus dữ liệu ngoài, 24-bit bus địa chỉ, là CPU của loạt các máy tính cá nhân như Atari ST, Commadore Amiga, Apple Lisa, Macintosh. Nó là cơ sở cho họ vi xử lý MC680X0 nổi tiếng.
Năm 1982, Motorola đã đi trước Intel cho ra đời loạt vi xử lý MC68020 với 32-bit bus dữ liệu trong và bus dữ liệu ngoài, 32-bit bus địa chỉ, đặc biệt có bộ nhớ truy cập nhanh (Cache memory) bên trong 256 byte, đơn vị quản lý bộ nhớ MMU (Memory Management Unit) bên ngoài, tần số 16,67 + 33,33 MHz, được sử dụng trong các hệ thống máy tính đa nhiệm có quản lý địa chỉ ảo, như Amiga, Apple Macintosh, Sun3, Atari TT030, Atari Falcon 030, và các hệ thống tổng đài điện thoại, chuyển mạch gói,… do chúng có tập thanh ghi lớn tạo khả năng lập trình linh hoạt.
Trong khi đó, năm 1985 Intel mới có các chip i80386/i80386DX (DX: Double-word eXternal) với 32-bit bus dữ liệu trong và bus dữ liệu ngoài, 32-bit bus địa chỉ, tần số 12 + 33 MHz, công nghệ 0,8 micron CMOS, đóng vỏ 132 chân PGA (Pin Grid Array) với mật độ 275E3 transistor, và là CPU trong các loạt IBM PC386DX thông dụng.
Mãi tới năm 1988, loạt chip 180386SX với 32-bit bus dữ liệu trong, 16-bit bus dữ liệu ngoài (SX: Single-word external), tần số 16 +33 MHz, công nghệ 0,8 micron CMOS, đóng vỏ 100 pin QFP (Quad Flat Package), công nghệ 0,8 micron CMOS, đóng vỏ 100 chân QFP (Quad Flat Package), 256 byte dữ liệu và 16 byte cache lệnh bên trong, MMU bên ngoài, và i80386SL, một phiên bản của 180386SX tiêu thụ nguồn mới xuất hiện để làm CPU trong các IBM PC386SX.
Tiếp theo 180386, năm 1989, loạt 80486DX P4 có FPU (Floating Point Unit) và MMU bên trong, tần số 20 + 33 MHz (công nghệ CHMOS IV), 50 MHz (công nghệ CHMOS V), đóng vỏ 168 chân PGA kích thước 165 mm² với mật độ 1,2E6 transistor. Đến năm 1993, đã có các phiên bản của 80486DX P4 là loạt i80486DX2/DX4, tần số 25 + 100 MHz. Tương tự như i80386, năm 1991 cũng có loạt 180486SX, i80486SL và i80486SXL.
Năm 1993 ra đời loạt vi xử lý Intel Pentium, i586 hay P5, với 32-bit bus dữ liệu trong, 64-bit bus dữ liệu ngoài, 32-bit bus địa chỉ, đặc biệt có kiến trúc siêu hướng 5 giai đoạn 2 cửa ra (2-issue 5-stage superscalar) bằng đường ống FPU 8 giai đoạn, 16 kbyte bộ nhớ cache bên trong chip (8 kbyte cho lệnh và 8 kbyte cho dữ liệu), tần số 60+ 133 MHz, công nghệ 0,8 micron biCMOS, đóng gói kích thước 18×16 mm, 273 chân PGA mật độ 3,1E6 transisstor.
