Intel CPU mikromimari listesi

Intel CPU mikro-mimari ailesi, 1970'lerden günümüze kadar gelişen geniş bir işlemci serisini içerir. Intel’in geliştirdiği her yeni mikro-mimari, işlemcilerin verimliliğini, hızını ve özelliklerini artırmayı hedefleyen yenilikler getirir. Mikro-mimari, bir işlemcinin temel tasarım ve işleyiş prensiplerini belirler; bu, komutların nasıl işleneceğini, bellek yönetiminin nasıl yapılacağını ve veri akışının nasıl kontrol edileceğini kapsar. Intel’in mikro-mimari serisi, farklı nesiller boyunca farklı teknolojik ilerlemeler sağlayarak, işlemci performansını sürekli olarak iyileştirmiştir.

Aşağıda Intel'in tarihsel mikro-mimari gelişimini detaylı bir şekilde inceleyelim.

1. İlk Nesil Mikroişlemciler (4004, 8008 ve 8080)

• 4004 (1971): Intel'in ilk mikroişlemcisi olan 4004, 4-bit bir işlemciydi ve temel aritmetik işlemleri gerçekleştirebiliyordu. Intel'in geliştirdiği bu mikroişlemci, modern bilgisayar endüstrisinin ilk adımlarını attı. 740 kHz hızında çalışıyordu ve 2300 transistöre sahipti.
• 8008 (1972): 8-bit işlemci olan Intel 8008, 4004'e göre daha güçlüydü ve ilk mikro bilgisayarlarda kullanılmaya başlandı. 8008, kişisel bilgisayarların ilk adımlarında önemli bir role sahipti.
• 8080 (1974): Intel’in popüler mikroişlemcilerinden biri olan 8080, 2 MHz hızında çalışıyordu ve daha gelişmiş bir komut seti sunuyordu. Bu işlemci, dönemin yazılımlarına daha fazla destek sağlayan bir mikro-mimariye sahipti.

2. Intel x86 Mimarisi ve 8086 (1978)

• 8086 (1978): Intel'in 16-bit işlemcisi olan 8086, x86 mikro-mimari ailesinin başlangıcını oluşturdu. Bu mikro-mimari, temel olarak 16-bitlik veriyolu kullanıyordu. 8086’nın sunduğu performans, kişisel bilgisayarların yaygınlaşmasına katkı sağladı. 1979’da 8088 versiyonu da piyasaya sürüldü ve IBM PC'de kullanıldı.
• 80186 ve 80286 (1982-1984): Intel 80186 ve 80286, 8086’nın geliştirilmiş versiyonları olarak tanıtıldı. 80286, gerçek korumalı mod desteği sunan ilk Intel işlemcisiydi ve çoklu işlem yeteneğine sahipti.

3. Intel i386 ve 32-bit Mimariye Geçiş (1985)

• i386 (1985): 32-bit mimariye sahip ilk Intel işlemcisi olan i386, çok daha yüksek performans sağlıyordu ve sanal bellek desteği ile öne çıkıyordu. Bu mimari, işletim sistemlerinin daha büyük bellek alanlarına erişebilmesini sağladı. Bu dönemdeki işlemciler 4 GB bellek alanına kadar destek sunabiliyordu.

4. Intel i486 ve Pipelinelama (1989)

• i486 (1989): i486, pipelinelama (iş hattı) ve dahili matematik işlemcisi (FPU) gibi yenilikçi özellikler sunan ilk Intel işlemcisiydi. Bu mimari, çok daha yüksek performans sağladı ve i386'ya göre daha hızlı çalışıyordu. i486'nın pipelining yapısı, komutları ardışık olarak işleme alarak işlemci hızını önemli ölçüde artırdı.

5. Pentium Serisi ve Süperskaler Mimari (1993-1999)

• Pentium (P5, 1993): Pentium işlemciler, süperskaler bir mimari kullanarak birden fazla komutu aynı anda işleme yeteneği kazandı. Bu özellik, işlemcinin paralel komut işleyerek daha fazla performans sunmasını sağladı. Pentium işlemciler ayrıca 64-bit veriyolu kullanıyordu.
• Pentium Pro (P6, 1995): P6 mikro-mimari ile Intel, komutları dinamik olarak sıralayan ve paralel işleyen Out-of-Order Execution (sırasız yürütme) yeteneğini ekledi. Bu yenilik, P6 mimarisinin işlem performansını önemli ölçüde artırdı.
• Pentium II ve III (1997-1999): Bu işlemciler, SIMD (Single Instruction, Multiple Data) komutlarını destekleyen MMX ve SSE teknolojilerini içeriyordu, böylece çoklu veri işlem performansı arttı. Pentium III, daha gelişmiş SSE komutlarıyla multimedya performansını iyileştirdi.

6. NetBurst Mikro-mimari ve Pentium 4 (2000)

• NetBurst (2000): NetBurst mimarisi ile Intel, çok yüksek saat hızlarına ulaşmayı hedefledi. Pentium 4 işlemcilerde kullanılan NetBurst, 20 aşamalı bir pipeline ile yüksek performans sunmayı amaçladı. Ancak bu mimari yüksek enerji tüketimi ve ısınma sorunları ile eleştirildi. Bu dönemden sonra Intel, daha yüksek verimliliğe sahip mimarilere odaklandı.

7. Core Mikro-mimari ve Verimlilik Dönemi (2006)

• Core Mikro-mimari (2006): NetBurst’ün yarattığı sorunları aşmak için Intel, Core mikro-mimarisi ile daha verimli ve enerji dostu işlemciler üretti. Bu mimari ile Intel, çok çekirdekli işlemcilerde yüksek performans ve düşük enerji tüketimi dengesini sağlamayı başardı. Core 2 Duo işlemciler, çift çekirdekli yapısıyla dikkat çekti.

8. Nehalem ve Entegre Bellek Denetleyici (2008)

• Nehalem (2008): Nehalem ile Intel, işlemcilerdeki bellek denetleyicisini işlemciye entegre etti ve Hyper-Threading teknolojisini yeniden tanıttı. Bu mimari ayrıca QuickPath Interconnect (QPI) adı verilen yüksek hızlı bağlantıyı sağladı. Nehalem, paralel işlem gücünü artırdı ve yüksek hızlı veri aktarımı sundu.

9. Sandy Bridge ve Grafik Birimi Entegrasyonu (2011)

• Sandy Bridge (2011): Sandy Bridge, işlemci çekirdeği ile grafik işlem birimini (GPU) aynı yonga üzerinde birleştirerek entegre grafik desteğini sağladı. Bu mimari, daha düşük güç tüketimi ve yüksek performansla dikkat çekti. AVX (Advanced Vector Extensions) komutları ile çoklu veri işlem performansı arttı.

10. Haswell ve Gelişmiş Güç Verimliliği (2013)

• Haswell (2013): Haswell, özellikle mobil cihazlarda güç verimliliğini artırmaya yönelik önemli geliştirmeler sundu. Bu mimari, düşük güç tüketimi ile yüksek performans sağladı ve AVX2 komut setiyle veri işleme performansını geliştirdi. Ayrıca yeni nesil entegre grafik işlemciler sundu.

11. Broadwell ve 14nm Üretim Teknolojisi (2014)

• Broadwell (2014): Intel'in 14 nm üretim teknolojisini kullandığı ilk mikro-mimari olan Broadwell, güç verimliliğini artırarak mobil cihazlarda daha uzun pil ömrü sundu. Broadwell, özellikle taşınabilir cihazlar için optimize edilmiş bir mimariydi.

12. Skylake, Mikro-mimari Yeniden Yapılanma ve Optimizasyon (2015)

• Skylake (2015): Skylake, Intel’in birçok yeniliği içeren bir mimarisi olarak tanıtıldı. Güç verimliliği ve performans artışı ile öne çıkan Skylake, birçok yeni komut seti ve hızlandırılmış grafik birimleri sunuyordu. Skylake, aynı zamanda PCIe 4.0 desteği ve daha yüksek bellek bant genişliği gibi geliştirmeler içerdi.

13. Kaby Lake, Coffee Lake ve Optimize Edilmiş 14nm Süreç (2016-2017)

• Kaby Lake (2016): Intel, Kaby Lake ile 14 nm üretim sürecini optimize etti. Bu mimari, daha yüksek saat hızları ve daha iyi grafik performansı sundu. Kaby Lake ayrıca 4K video işleme için özel donanım hızlandırmaları içeriyordu.
• Coffee Lake (2017): Coffee Lake ile Intel, masaüstü işlemcilerde 6 ve 8 çekirdekli modelleri tanıttı. Bu işlemciler, özellikle çoklu görev performansı ve oyun performansı açısından dikkat çekiciydi.

14. Ice Lake ve 10nm Üretim Teknolojisi (2019)

• Ice Lake (2019): Intel, Ice Lake ile 10 nm üretim teknolojisine geçiş yaptı. Bu mimari, daha gelişmiş entegre grafik birimleri ve yapay zeka uygulamaları için destek sunan yeni komut setleri içeriyordu.

15. Alder Lake ve Hibrid Mimari (2021)

• Alder Lake (2021): Intel, Alder Lake ile hibrid bir yapı sunarak performans çekirdekleri (P-core) ve verimlilik çekirdeklerini (E-core) birleştirdi. Bu yenilik, yüksek performanslı ve düşük güç tüketimli işlemleri dengeleyerek çok yönlü bir performans sağladı. Alder Lake ayrıca DDR5 ve PCIe 5.0 gibi yeni teknolojileri de destekledi.

Özet

Intel’in mikro-mimari evrimi, işlemci performansını artırma, güç tüketimini azaltma ve daha çeşitli uygulama alanlarına uyum sağlama konularında önemli kilometre taşları içermektedir. Bu mikro-mimariler, her nesilde yeni teknolojiler ve gelişmiş özellikler sunarak bilgisayar endüstrisinin gelişimine katkıda bulunmuştur.

Kaynakça

1. Shen, John Paul. Modern Processor Design: Fundamentals of Superscalar Processors. McGraw-Hill Education, 2005.
2. Hennessy, John L., and David A. Patterson. Computer Architecture: A Quantitative Approach. Morgan Kaufmann, 2017.
3. Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual, Intel Corporation.
4. Bohr, Mark. "A 30 Year Retrospective on Dennard's Scaling and Moore's Law." IEEE Solid-State Circuits Society Newsletter, 2007.
5. Intel Ark. "Processor Specifications." Intel Corporation, https://ark.intel.com.
6. "A Brief History of Intel CPU Microarchitectures," TechSpot, https://www.techspot.com.
7. AnandTech and Tom’s Hardware.
8. Hill, Mark D., and Michael R. Marty. "Amdahl's Law in the Multicore Era." IEEE Computer, 2008.
9. "Intel’s Alder Lake Hybrid Architecture Deep Dive," AnandTech, https://www.anandtech.com.
10. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, by David A. Patterson and John L. Hennessy, 2014.