تاریخچه پردازنده های AMD (قسمت اول)

اما AMD که امروزه دیگر شکوه و جلال سابق را در بازار پردازنده‌ها ندارد، کار خود را از کجا آغاز کرد؟ وضعیت فعلی این شرکت به چه صورت است و برنامه‌های آن برای آینده‌ی به چه شکل خواهد بود؟

از زمان تاسیس AMD در سال ۱۹۶۹، تمرکز این شرکت همواره بر ساخت ریزپردازنده‌ها و قطعات مشابه کامپیوتری بوده است. در ابتدای شروع فعالیت، AMD صرفاً پردازنده‌های طراحی شده توسط دیگر شرکت‌ها مانند فِیرچایلد (Fairchild Semiconductor) را تولید می‌کرد. اگرچه با گذشت زمان AMD طراحی کامل دیگر قطعات کامپیوتر توسط منابع داخلی خود را شروع کرد اما سال‌ها طول کشید تا این شرکت اولین پردازنده‌ی طراحی شده توسط خودش را تولید کند.

سال ۱۹۷۵، ADM اولین پردازنده‌های طراحی شده توسط خودش را تولید کرد. البته از لحاظ فنی AM2900 یک پردازنده به شمار نمی‌رفت؛ بلکه مجموعه‌ای از قطعات بود که برای ساخت یک پردازنده‌ی ماژولار ۴ بیت از آن استفاده می‌شد. AMD همچنین در همان سال AM9080 را نیز تولید کرد که در واقع کپی ریزپردازنده‌ی ۸ بیت اینتل با نام 8080 بود و ساخت آن از طریق مهندسی معکوس میسر شده بود.

ورود AMD به بازار پردازنده‌های x86 اوایل دهه‌ی ۸۰ میلادی و پس از توافق اینتل و IBM صورت گرفت. در آن زمان، IBM یکی از بزرگترین تولیدکنندگان کامپیوتر در سطح جهان بود و بزرگترین تولیدکننده‌ی محصولات کامپیوتری نیز به شمار می‌رفت. IBM قصد داشت از طراحی‌های مختلف و متفاوت پردازنده در محصولات آینده‌ی خود استفاده کند و به همین منظور در حال مذاکره با اینتل بود. اگر اینتل قرارداد با IBM را برنده می‌شد، سفارش تعداد انبوهی از پردازنده‌ها برای استفاده در کامپیوترهای IBM تضمین شده بود.

اما IBM نگران بود که تولید تعداد پردازنده‌های مورد نیازش از توان هیچ شرکتی به تنهایی برنیاید؛ بنابراین از اینتل خواست تا حق امتیاز تولید پردازنده و تکنولوژی‌های خود را به شرکت‌های ثالث بفروشد تا آن‌ها نیز در امر تولید پردازنده به یاری اینتل بیایند. اینتل که نمی‌خواست قرارداد با IBM را از دست بدهد، در سال ۱۹۸۱ با شرایط IBM موافقت کرد.

پس از حصول این توافق، AMD در سال ۱۹۸۲ شروع به ساخت کپی پردازنده‌های ۸۰۸۶ تحت لیسانس اینتل کرد.

طی دهه‌های ۸۰ و ۹۰ میلادی، AMD خانواده‌ای از پردازنده‌های ۳۲ بیتی با شماره سری AM29000 تولید می‌کرد. این پردازنده‌ها اصولاً نسل بعدی AM2900 بودند، اما بیشتر بازار دستگاه‌های یکپارچه را هدف می‌گرفتند تا کامپیوترهای بالارده. AMD خانواده‌ی AM29000 را با استفاده از معماری برکلی ریسک (Berkeley RISC) طراحی کرده بود. نهایتاً AMD کار روی AM29000 را برای تمرکز روی پردازنده‌های x86 متوقف کرد.

دومین پردازنده‌ی x86 AMD، AM286 نام داشت. این پردازنده کپی پردازنده‌ی 80286 اینتل به شمار می‌رفت که البته اینتل امتیاز آن را به AMD فروخته بود.

اگرچه تراشه‌ی AMD از لحاظ معماری با تراشه‌ی اینتل هیچگونه تفاوتی نداشت، اما از یک مزیت بزرگ نسبت به رقیب خود برخوردار بود؛ سرعت کلاک بالاتر. در حالی که بیشترین سرعت کلاک پردازنده‌ی 80286 اینتل به ۱۲.۵ مگاهرتز محدود می‌شد، سرعت کلاک AM286 به ۲۰ مگاهرتز نیز می‌رسید.

در سال ۱۹۸۵، اینتل اولین پردازنده‌ی ۳۲ بیت x86 خود با نام 80386 را روانه‌ی بازار کرد. AMD هم قصد داشت محصول مشابه خود با نام AM386 را بلافاصله راهی بازار کند، اما اینتل با کشیدن موضوع به دادگاه جلوی این کار را گرفت. اینتل ادعا می‌کرد که توافقش با AMD تنها اجازه‌ی تولید کپی 80286 که یک نسل قدیمی‌تر بود را می‌داده، اما AMD عقیده داشت که بنا به قرارداد، اجازه‌ی تولید کپی 80386 و پردازنده‌های x86 آینده‌ی اینتل را نیز دارد. پس از سال‌ها جنگ حقوقی، دادگاه به نفع AMD رای صادر کرد و این شرکت توانست نهایتاً در سال ۱۹۹۱ پردازنده‌ی خود با نام AM386 را روانه‌ی بازار کند.

اگرچه AM386 کپی 80386 بود، اما سرعت کلاک آن تا ۴۰ مگاهرتز نیز می‌رسید و این در حالی بود که سرعت 80386 اینتل به ۳۳ مگاهرتز محدود می‌شد. این موضوع مزیت بزرگی برای AMD محسوب می‌شد و از آنجایی که سوکت و پلتفرم پردازنده‌ی هر دو شرکت یکسان بود، مصرف کنندگان می‌توانستند به راحتی پردازنده‌ی خود را از اینتل به AMD ارتقاء دهند.

آخرین پردازنده‌ی ساخت AMD که توسط اینتل طراحی شده بود AM486 نام داشت و در سال ۱۹۹۴ به بازار عرضه شد. به دلیل دعوای حقوقی بین اینتل و AMD، برخی از نسخه‌های AM486 با نام اینتل بر روی پردازنده به بازار عرضه می‌شدند. AMD در قبال AM486 نیز همان سیاست AM386 را در پیش گرفت؛ عرضه‌ی پردازنده با سرعت کلاک به مراتب بالاتر نسبت به اینتل. در حالی که سریع‌ترین پردازنده‌ی 80486 اینتل سرعتی برابر ۱۰۰ مگاهرتز داشت، AMD پردازنده‌ی AM486 خود را با سرعت ۱۲۰ مگاهرتز عرضه می‌کرد.

در سال ۱۹۹۵ AMD پردازنده‌ی 5x86 را به بازار عرضه کرد. این پردازنده در اصل از همان معماری AM486 و 80486 بهره می‌برد، با این تفاوت که AMD سرعت کلاک را در این پردازنده به ۱۳۳ مگاهرتز برای مصرف کنندگان معمولی و ۱۵۰ مگاهرتز برای مشتری‌های سازمانی رسانده بود.

دیگر تغییر قابل اشاره در این نسل از پردازنده‌ها، اضافه شدن حافظه‌ی کش سطح ۱ (L1 cache) بود که عملکرد 5x86 را نسبت به پردازنده‌های قدیمی‌تر 80386/AM386 بهبود می‌بخشید. در این پردازنده FPU نیز به همان پکیج CPU انتقال داده شد که این کار هم موجب افزایش چشمگیر عملکرد می‌شد. تا پیش از این تمامی FPU ها به صورت جداگانه به فروش می‌رسیدند و از طریق مادربرد به CPU متصل می‌شدند.

با عرضه‌ی اولین پردازنده‌ی پنتیوم (Pentium) اینتل در همان زمان، AMD و دیگر طراحان پردازنده سیستم PR یا Pentium Rating را معرفی کردند. این سیستم به شرکت‌ها این امکان را می‌داد تا محصولات خود را با یکدیگر و اینتل مقایسه کرده و به تبلیغ آن‌ها بپردازند. به عنوان مثال عبارت AMD 5x86 PR 75 به معنای این است که پردازنده‌ی 5x86 شرکت AMD عملکردی برابر با یک پردازنده‌ی ۷۵ مگاهرتزی پنتیوم اینتل دارد.

در سال ۱۹۹۶، AMD اولین پردازنده‌ی x86 که کاملاً توسط خودش طراحی شده بود را به بازار عرضه کرد. پردازنده‌ی K5 که نسل پنجم x86 بود، از طراحی خلاقانه AMD در ترکیب معماری  AM29000 RISC و x86 بهره می‌برد.

طراحی کلی این پردازنده نسبتاً پیچیده بود و این موضوع باعث ایجاد محدودیت برای AMD در بالا بردن سرعت کلاک شده بود. به همین دلیل، K5 نمی‌توانست از لحاظ کارایی پردازنده‌های پنتیوم اینتل را پشت سر بگذارد. با این حال، K5 نسبتاً بهینه بود، بطوریکه AMD پردازنده‌های ۱۰۰ مگاهرتزی K5 را با رتبه‌ی PR133 تبلیغ می‌کرد؛ به این معنا که توان پردازشی آن به اندازه‌ی یک پردازنده‌ی ۱۳۳ مگاهرتزی پنتیوم در نظر گرفته می‌شد.

به جای توسعه‌ی یک معماری جدید، AMD برای پردازنده‌ی بعدی خود شرکت «NexGen» را خرید. NexGen رقیب AMD در ساخت پردازنده بود و AMD از معماری Nx686 این شرکت در پردازنده‌های K6 استفاده کرد. اگرچه طراحی K6 کاملاً با K5 متفاوت بود، اما این پردازنده‌ها در سطوح بالا تا حدودی شبیه یکدیگر بودند.

برای مثال، درست مانند K5، K6 نیز از معماری x86 استفاده می‌کرد. K6 در سال ۱۹۹۷ به بازار عرضه شد و با مادربردهایی که از سوکت ۷ استفاده می‌کردند سازگاری داشت. از لحاظ سرعت کلاک، K6 سرعتی معادل پردازنده‌های پنتیوم II اینتل داشت و در عین حال به طرز قابل توجهی ارزان‌تر بود. این پردازنده همچنین شامل مجموعه دستورالعمل‌های مهم MMX SIMD نیز می‌شد.

پنتیوم II یک مزیت عمده نسبت به K6 داشت و آن عملکرد بهتر FPU بود.

پردازنده‌ی بعدی AMD K6-II نام داشت. این پردازنده اساساً نسخه‌ای از K6 بود که از FSB با سرعت ۱۰۰ مگاهرتز سریع‌تر، سرعت کلاک بالاتر و مجموعه دستورالعمل‌های SIMD جدید بهره می‌برد.

AMD با عرضه‌ی این پردازنده مجموعه دستورالعمل‌های 3DNow! SIMD را معرفی کرد که رقیبی برای MMX اینتل به شمار می‌رفت. مشابه پردازنده‌های قدیمی AMD، K6-II با دادن قابلیت ارتقاء از پنتیوم به مشتری‌ها توانست به موفقیت بالایی دست پیدا کند.

در سال ۱۹۹۹، AMD نسل سوم پردازنده‌های K6 خود را با نام K6-III عرضه کرد. این پردازنده از لحاظ معماری مشابه K6 و K6-II بود، با این تفاوت که AMD به این پردازنده ۲۵۶ کیلوبایت حافظه‌ی کش L2 اضافه کرده بود. تا پیش از این کش L2 بر روی مادبرد قرار داده می‌شد و از طریق FSB قابل دسترسی بود. ادغام حافظه‌ی کش L2 در پردازنده موجب کاهش شدید زمان تاخیر (latency) و افزایش پهنای باند می‌شد.

K6-III نسبتاً گران قیمت بود و AMD سریعاً آن را با پردازنده‌های Athlon جایگزین کرد.

آخرین پردازنده‌های خانواده‌ی K6 که توسط AMD عرضه شدند +K6-II و +K6-III نام داشتند و برای دستگاه‌های قابل حمل طراحی شده بودند. از لحاظ ادغام حافظه‌ی کش L2 در CPU، هر دو این پردازنده‌ها مشابه K6-III بودند. +K6-II مجهز به ۱۲۸ کیلوبایت کش L2 بود و +K6-III از ۲۵۶ کیلوبایت از همین حافظه بهره می‌برد.

به لطف تکنولوژی ساخت ۱۸۰ نانومتری AMD، این پردازنده‌ها در زمان خود از لحاظ مصرف انرژی نسبتاً بهینه بودند.

در سال ۱۹۹۹ AMD نسل هفتم پردازنده‌های خود با نام Athlon را راهی بازار کرد. AMD در این پردازنده‌ها از یک معماری جدید استفاده می‌کرد که IPC را به طرز قابل توجهی افزایش می‌داد و AMD را قادر می‌ساخت تا سرعت کلاک را تا ۱ گیگاهرتز بالا ببرد. از آنجایی که FPU پردازنده‌های قبلی AMD نسبت به رقیب اینتلی خود عقب‌تر بود، بهبود FPU در اولویت اهداف اصلی تیم طراحی قرار داشت. همین موضوع باعث شد Athlon مجهز به یک FPU سه‌گانه‌ی به شدت قدرتمند باشد و رقیب مشابه خود را که ساخت اینتل بود پشت سر بگذارد.

در اولین مدل‌های این پردازنده، هسته‌های CPU روی کارت‌های سیلیکونی بزرگ قرار داشتند. به جای ادغام کش L2 در پردازنده، AMD از حافظه‌ی رم جداگانه‌ای برای این منظور استفاده می‌کرد و آن‌ها را در بسته‌بندی CPU قرار می‌داد. این کار باعث می‌شد تا AMD مقدار بیشتری از حافظه‌ کش L2 استفاده کند، هرچند این کش در سرعت کلاک پایین‌تری اجرا می‌شد.

با خرید حق امتیاز EV6 FSB، سرانجام AMD توانست چیپست خودش را طراحی کند و این موضوع منجر به ساخت اولین پلتفرم تماماً ساخت داخل شرکت AMD شد. متاسفانه اولین مادربردهای AMD در رقابت با رقیب 440BX اینتل خود ضعیف‌تر بودند. EV6 FSB همچنین باعث شد Athlon با رم‌های DDR (که در مقایسه با SDRAM ها به شدت کاراتر بودند) سازگار باشد.

مشخصات فنی کامل، قیمت پردازنده در فروشگاه‌های اینترنتی و مقایسه‌ی کامل انواع CPU را در بخش محصولات مشاهده کنید؛انواع CPU اینتل از  جمله سری‌ Core i3، Core i5 و Core i7 و انواع پردازنده‌ مرکزی AMD رایزن (Ryzen) برای مقایسه و خرید در دسترس کاربران است. 

این مطلب ادامه دارد ...