مرکز تخصصی کامپیوتر

 تاريخچه CPU

وقايع مهم ماشين ها كه شباهت زيادي به CPU هاي امروزي دارد شبيه كامپيوترهاي ENIAC كه براي انجام دادن دستورات مختلف از طريق كابل كشي بوده است . اين ماشين ها اغلب به صورت " برنامه هاي ثابت كامپيوتري " انجام مي شده اند . از زماني كه شكل ظاهري آنها براي اجراي برنامه ها تغيير كرد و از زماني كه اصطلاح CPU به عنوان يك    ( برنامه كامپيوتري ) نرم افزار اجرايي را به همراه خود داشت . دستگاه هاي اوليه به وجود آمده را مي توان CPU هايي دانست كه در جهت ذخيره برنامه كامپيوترها مي باشند .

اين عقيده ذخيره برنامه هاي كامپيوتري را مي توان در طراحي كامپيوترهاي ENIAC ديد اما عمر اين نوع ماشين ها زياد به طول نكشيد . در 30 ژوئن 1945 اين طراحي قبل از ENIAC كامل شده بود .
Jahn Neumann ¹ ( رياضيدان ) كاغذي را تحت عنوان پيش نويس يك گزارش بر EDVAC تهيه كرد . اين طراحي ذخيره كامپيوتري يك برنامه بوده است كه در نهايت در آگوست 1949 كامل گرديد . (Von Neumam 1945)
EDVAC اين برنامه را براي انجام انواع مختلف اعداد صحيح دستورالعمل ها (عملكردها) طراحي كرد . اين دستورالعمل ها مي توانستند از تركيب برنامه ها سود زيادي را براي EDVAC به وجود آورده و آنها را اجرا كنند . جالب اينكه برنامه هاي نوشته شده براي EDVAC نسبت به كامپيوترهاي كابلي در حافظه كامپيوترها با سرعت بالا ذخيره مي شد .
اين پيروزي يك محدوديت سختي را براي EDVAC به وجود مي آورد . برنامه يا نرم افزاري را كه EDVAC اجرا كرد توانست محتواي كامپيوترها را به سادگي عوض كند . بنابراين بايد

1. اين رياضيدان عملكرد كامپيوتر را به 4 قسمت تقسيم كرد : 1) يك داده يك دستور . 2) يك داده چند دستور . 3) چند داده يك دستور . 4) چند داده چند دستور .
به اين مورد توجه كرد هنگامي كه Jahn Neumann براي طراحي ذخيره كامپيوتر افتخار  مي كرد ديگران قبل از او مثل Konrad Zuse نظريه اي شبيه به او پيشنهاد كرده بودند . علاوه بر اين اصطلاح HARVARD MAR1 مي باشد كه او توانسته بود قبل از EDVAC آن را به پايان برساند .
همچنين استفاده از نوار كاغذ سوراخ شده جهت ذخيره برنامه كامپيوتر از حافظه كامپيوتري ترجيح داده مي شد و مهم ترين اختلاف بين ساختار Jahn Neumann و HARVARD اين است كه در مورد دوم ذخيره و نوع CPU و دستور العمل و اطلاعات از هم جدا مي باشند ولي مورد اول يك فضا مشابه حافظه را براي هر دو استفاده مي كرد .
CPU هاي مدرن اوليه طراحي شده به وسيله Jahn Neumann قديمي تر بودند و المنت هاي HARVARD معمولا بهتر ديده مي شدند .
شروع دستگاه هاي ديجيتال با CPU هاي به صورت گسسته بوده زيرا بعضي از تغييرات المنت به صورت مجزا ديده مي شد . تجارت قابل قبول گذشته ، ترانزيستورها ورله هاي برقي و لامپ هاي خلاء ( لامپ گرما يوني ) بودند كه معمولا به صورت المنت هاي رله شده استفاده مي شدند گرچه اين ويژگي ها سرعت بيشتري نسبت به حالت قبلي داشته است و صرفا به خاطر طراحي مكانيكي بوده و به همين دلايل گوناگون آنها غير قابل اطمينان بوده اند .
براي مثال ساختن جريان متناوب مستقيم مدارات منطقي خارج از رله ها نيازمند به سخت افزار مضاعفي داشت تا بتواند بر مشكلات Contact bounce فائق آيد در حالي كه لامپ هاي خلاء تحمل بار Contact bounce را نداشتند . آنها قبل از اينكه كاملا به كار برده شوند     مي بايست اول گرم شوند و سرانجام همه با يكديگر كارشان را متوقف كنند . معمولا وقتي يك لامپ خراب مي شود CPU مجبور است محل خرابي را تشخيص داده عمل جايگزين را انجام دهد بنابراين الكترونيك قديم ( كه بر اساس لامپ خلاء بود ) سريع تر از كامپيوترهاي الكترومكانيك ( كه بر اساس خلاء بوده ) كاربري دارد . حداكثر كاركرد كامپيوترهاي لامپي EDVAC، 8 ساعت بود و پس از آن خراب مي شدند در صورتي كه كامپيوترهاي رله ايي اوليه ( آهسته تر ) مثل MARK1 HARVARD كمتر خراب مي شدند .
(Weik 1961:238) در پايان لامپ محوري بستگي به CPU داشت زيرا مهم ترين ويژگي آنها سرعتشان بود كه مي توانست اعتماد بيشتري را جلب كرده و بر مشكلات فائق آيند . اغلب CPU هاي آن زمان در يك زمان و در يك ساعت با سرعت نسبي پايين برنامه اجرا مي كردند و در مقايسه با طراحي ميكروالكترونيك ( به نمودار سرعت زمان مراجعه شود ) اجراي فركانس سيگنال ساعت از 100KHZ به 4MHZ در يك زمان معمولي مي باشد که به وسيله دستگاه هاي رله كه ساخته شد سرعت آن محدود گرديد .