CPU 발전사

 

CPU 발전사

미국의 IBM사가 1972년 개인용 컴퓨터 시장에 뛰어들어 최초의 8비트 MPU8008을 개발했으며, 1973년에 8080을 개발했습니다. 8080은 8008보다 약 두 배 빠르며 64KB의 메모리를 이용할 수 있었습니다. 이후 1976년에는 8085를 개발하고, 1978년에는 8086을 개발한 다음 8088과 8088i를 순차적으로 개발했습니다.

16비트로 처리할 수 있는 CPU를 Intel사에 의뢰하여 처음으로 개인용 컴퓨터(PC)의 시대를 열었습니다. 바로 그 CPU가 80286, 80386, 80486등 80XXX계열의 모체라고 할 수 있는 8086 CPU들입니다.

8086은 16비트 연산과 1MB에 이르는 메모리를 관리하며, 동작 주파수도 4.77MHz에 달하는 CPU였습니다. 그러나 그 당시에는 16비트를 지원하는 프로그램이 별로 없었기 때문에 또 다시 내부적으로 16비트를 처리하지만 외부적으로는 8비트를 처리하는 CPU를 개발하게 되어 1983년 8088 CPU를 탑재한 IBM XT를 발표하게 되었습니다.

8088은 4.77MHz였으나 메인보드의 터보기능을 이용해 10MHz로 속도를 높여 사용했습니다. 8088내부에는 14개의 트랜지스터와 28바이트의 레지스터를 가졌습니다. 이 레지스터에 자료, 메모리주소, 포인터, 제어플러그 들을 임시로 저장했는데, 레지스터를 통해서 8088은 1MB의 메모리를 관리할 수 있었으며 각종 명령을 수행할 수 있었습니다.

IBM XT를 발표한 다음해인 1984년 IBM사가 80286CPU를 탑재한 IBM AT를 발표했습니다. 80286CPU는 내부, 외부 모두 16비트로 처리하고 메모리도 16MB까지 관리가 가능했습니다. 동작주파수도 12MHz로 빨라졌으며, 8088과 같은 리얼모드에서도 4단계 병렬처리와 실행 유닛 등을 이용하여 8088보다 3배 이상 속도가 나왔습니다.

80386CPU는 최초로 32비트 데이터 처리를 하는 CPU로서 빠른 속도와 메모리를 다양하게 사용할 수 있도록 개발되었습니다. 80386DX는 내부버스, 외부버스, 어드레스버스가 모두 32비트로 제작되었으며 멀티테스킹이 가능했습니다. 그러나 80386SX 외부 데이터버스는 16비트였습니다. 이후에 출시된 80386SL은 저전력용 CPU로 주로 노트북에 사용되었으며, 그 외 8KB의 캐시를 내장한 80386SLC도 개발했던 것입니다.

Intel사는 80386CPU를 발표하고 얼마 있지 않아 80486 CPU를 발표했습니다. 이 CPU는 80386과 호환성을 유지하면서도 더 강력한 기능을 발휘하고 트랜지스터가 무려 120만개나 되며 메모리의 양도 4GB를 사용할 수 있었으며 가상 메모리도 사용할 수 있었습니다. 80486은 80387이라는 보조프로세서를 내장하여 새로 출시했습니다. CPU가 하나로 통합된 까닭에 메인보드의 크기도 줄어들었습니다. 80486DX는 8KB의 캐시메모리를 내장, 속도를 향상 시켰으며, 80486DX2는 더블클럭킹 기술을 적용하였으며, 트리플클럭킹 기술을 이용한 80486DX4가 등장하였습니다.

Intel사는 전통적으로 8088, 8086, 80386, 80486 등의 CPU명을 사용해 왔습니다. 펜티엄CPU가 발표되면서 80586이라는 명칭을 사용할 것이 예상되었으나 CPU를 생산하는 AMD사와의 소송에서 X86이라는 명칭사용의 독점권이 상실되었기 때문에 그 명칭을 사용하지 못하게 되었던 것입니다. 펜티엄 CPU는 80486CPU를 크게 혁신한 제품으로 주파수가 높아진 것 외에도 트랜지스터가 310만개나 내장되었으며 성능이 많이 향상된 제품이었습니다.

구  분	설              명
8086 /   8088   - 1976년	인텔이 1976년에 처음으로 16비트급 마이크로프로세서를 발표하게 되었는데 그 제품을 8086이라고 명명, CPU의 내외부가 동일하게 16비트로 데이터를 처리할 수가 있는 획기적인 제품이었습니다. 8비트로 작동하는 주변기기나 다른 PC와의 호환성이 문제가 되어, 내부적으로는 16비트로 동작하지만 외부적으로는 8비트로 동작을 하는 8088이라는 대체모델을 선보이게 되었습니다. 그리하여 CPU의 개발 순서와는 반대로 8088이 먼저 시장을 형성하게 되었고, 8088은 "IBM PC-XT"라고 불리며, 8086은 "IBM PC-AT"라고 불리어졌습니다. -클럭속도 : 5/8/10Mhz, 트랜지스터 집적도 : 9,000(3마이크론)   버스 : 16비트
80286   - 1982년	80286은 기존의 640KB라는 메모리의 제한을 가상메모리라는 개념을 적용해 16MB로 확장한 기종입니다. ※ 최초의 멀티테스킹의 개념이 적용됨 -클럭속도 : 6/8/10/12.5Mhz, 트랜지스터 집적도 : 134,000(1.5마이크론),  버스 : 16비트
80386   - 1985년	최초의 32비트 데이터 버스를 제공하는 CPU입니다. 가상86모드라는 별도의 동작모드를 제공하여 안정적인 멀티테스킹을 구현할 수 있어서 UNIX 등의 멀티유저용 OS의 이용이 가능해졌습니다. 완전한 32비트 버스 방식인 386DX와 호환성의 문제로 인해 내외부의 속도가 다른 방식인 386SX, 386LX로 나뉘어집니다. -클럭속도 : 16/20/25/33Mhz, 트랜지스터 집적도 : 275,000(1마이크론),  버스 : 32비트
80486   -1989	Intel i80486 : CPU자체에 8KB의 내부 캐쉬를 내장하여 속도를 향상시켰습니다. 클럭 더블링 기법으로 내부 클럭을 두배로 올려놓은 486DX2-66도 개발되었습니다. 나서 방열에 주의를 기하여야 하며, 자칫 시스템이 불안정해 지기도 하였습니다. -클럭속도 : 25/33/50Mhz, 트랜지스터 집적도 : 1,200,000(1마이크론/0.8    마이크론-50Mhz), 버스 : 32비트 AMD 486 : 8KB의 Write-back형의 캐쉬를 내장하여 필요시에만 외부메모리를 이용하는 방식과 전력관리 기능의 내장으로 전력소모도 적고 기능도 뛰어났지만 가격도 저렴하여 좋은 반응을 얻었습니다. CYRIX 486 : 486DLC와, 486SLC를 출시하였습니다. 486CPU를 386디자인으로 만들어 내어 386에서 486에 근접한 성능을 끌어내는 방식이라고 할 수 있겠습니다. IBM 486 : 내부캐쉬가 16KB로 Intel과의 라이센스를 통해 자체의 486CPU를 내놓았지만, Intel 고유의 기종보다 약간 빠른 장점입니다.

Pentium   (586)   -1993	2개의 정수 실행용 파이프라인과 확장형 부동소수점 프로세서인 펜티엄은 수퍼스칼라 기술이 집합된 프로세서입니다. (L1,L2 캐쉬 확장, 분기 예측기능, 4G이상의 물리적 메모리 제어가능) 이때부터 인텔은 286, 386, 486식으로 이어지던 숫자로된 CPU 명명 방식을 버리고 펜티엄이라는 이름을 붙입니다. -클럭속도 : 75~200Mhz, 트랜지스터 집적도 : 3,100,000(1마이크론/0.8    마이크론-50Mhz), 버스 : 64비트
Pentium Pro   -1995	서버나 워크스테이션용으로 개발된 CPU로 엄청난 크기의 패키지 형태를 보였습니다 (387핀 듀얼 캐비티 PGA 패키지). 동적 실행 아키텍쳐를 도입한 진정한 6세대 프로세서의 장을 열었다는 평가를 받고 있는 제품입니다. -클럭속도 : 166~200Mhz, 트랜지스터 집적도 : 5,500,000(0.35마이크론),   버스 : 64비트
Pentium II   -1997	이전까지의 제품들과는 전혀 다른 방식인 242핀의 S.E.C.  카드리지 방식의 슬롯형태가 적용된 제품으로 이때부터 Intel의 다른 호환칩 생산업체들 따돌리기가 시작됩니다. 결국 AMD나 Cyrix등은 독자적인 길을 걷게되는 직접적인 계기가 됩니다.   -클럭속도 : 200~450Mhz, 트랜지스터 집적도 : 7,500,000(0.25마이크론),   버스 : 64비트
Pentium III   -1998	이전의 슬롯 방식에서 다시 소켓방식으로 전환하는등 여러 가지 문제를 남기기는 했지만 내부 명령어 수의 증가와 내부 캐시의 강화를 통해 인터넷과 멀티미디어에 대한 본격적인 지원으로 486DX, Pentium Pro와 함께 Intel사의 CPU 중 가장 훌륭한 제품이라고 평가를 받고 있습니다. -클럭속도 : 450~1,000Mhz, 트랜지스터 집적도 : 9,500,000(0.25마이크론),   버스 : 64비트 이때를 맞추어 AMD는 Athlon이라는 걸출한 CPU를 출시하여 역사상 가장 강력한 CPU 두 개가 정면승부를 벌이는 현상이 일어났습니다. 결과적으로는 AMD의 애슬론의 성능상 우위가 증명되면서 기존의  Intel이 거의 독점하다시피 하고 있던 PC시장에서 30%가까운 점유율을 보이는 CPU업계의 지각변동이 일어나게 됩니다. 또한 최초로 1Ghz의 속도의 장벽을 넘어선 것으로 CPU의 역사를 새로 쓴 시기입니다.
Pentium 4   -2000 ~	0.18마이크론의 공정이 처음으로 적용된 CPU로서 탑재된 명령어의 수가 더욱 늘어나 최적화된 프로그램의 구동시 상당한 성능의 향상을 보입니다. 소켓의 형태도 478로 변형되고 크기도 더욱 작아졌습니다. -클럭속도 : 1Ghz~, 트랜지스터 집적도 : 42,000,000(0.18마이크론),   버스 : 64비트 계속해서 더욱 뛰어난 성능을 갖춘 CPU가 속속 개발되고 있고 CPU 속도는 이제 가늠하기조차 힘들 정도로 빠른 주기로 발전하고 있습니다.