คำเตือน! บทความนี้มีเนื้อหาค่อนข้างเยอะ โปรดตรวจสอบเวลาของท่านให้ดี

ช่วงนี้ต้องบอกเลยว่าเป็น Intel Fever จริงๆ เพราะการเปิดตัวของ Intel Coffee Lake นั้น สร้างความฮือฮาให้กับสื่อมวลชนเป็นอย่างมาก ถึงกับของขาดตลาดกันเลยทีเดียว (อ่านข่าว Intel Coffee Lake 8700K/8600K ในยุโรปไม่พอขาย เพราะความต้องการของผู้บริโภคสูงขึ้น)

และวันนี้ ผมจึงขอนำเสนอบทความประวัติซีพียูของ Intel กว่าจะมาเป็น Coffee Lake นั้น มันหนักหนาสาหัสสักแค่ไหน ไปอ่านกันได้เลยครับ (ผมได้ไม่รวม Atom ไว้นะครับ ต้องขออภัยด้วย อิอิ)

1. เริ่มต้นกันที่ Intel 4004

ซีพียูตัวแรกที่ Intel นำออกขาย เป็นซีพียู 4 บิต ชื่อ 4004 ซึ่งถูกออกแบบมาให้ทำงานร่วมกับส่วนประกอบอื่น ได้แก่ รอม, แรม และ Shift Register (รีจิสเตอร์เลื่อนข้อมูล) โดยตัวซีพียูจะทำหน้าที่คำนวณอย่างเดียว ส่วนสิ่งรอบข้างจะเป็นตัวเสริมการทำงาน มันถูกใช้ในเครื่องคำนวณ เช่น เครื่องคิดเลข มากกว่านำมาใช้ในคอมพิวเตอร์ ซีพียู 4004 มีสัญญาณนาฬิกาที่ 740 KHz ครับ

2. 8008 และ 8080

เป็นซีพียู 8 บิต ที่ Intel ออกแบบมาเพื่อใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มากขึ้น ซึ่งตัว 8008 นั้น ได้รับความนิยมค่อนข้างน้อย แม้ว่ามันจะมีประสิทธิภาพในการคำนวณสูงกว่า 4004 แต่มันมีสัญญาณนาฬิกาอยู่แค่ 200-800 KHz เท่านั้น ต่อมาเมื่อ 8080 ถือกำเนิดขึ้น โดยใช้สถาปัตยกรรม 6 ไมโครเมตร และมีสัญญาณนาฬิกา 2 MHz มันกลับขายดีเป็นเทน้ำเทท่า ทั้งนี้ แม้ 8080 จะเป็นซีพียู 8 บิต แต่มันก็สามารถรันโปรแกรมของ x86 (16 บิต)ได้ด้วยนะ

3. 8086 จุดเริ่มต้นของซีพียู x86

Intel 8086 เป็นซีพียู 16 บิตตัวแรก ที่ให้ประสิทธิภาพสูงกว่า 8080 ไม่เพียงแค่มีสัญญาณนาฬิกาเพิ่มขึ้น แต่มันสามารถทำงานร่วมกับโปรแกรม 8 บิตได้อีกด้วย นอกจากนี้ บัสซีพียูยังมีขนาด 20 บิต ซึ่งทำให้มันสามารถทำงานร่วมกับแรมขนาด 1 MB ขึ้นไปได้เป็นอย่างดี

4. 80186 และ 80188

80186 ยังเป็นซีพียู 16 บิตอยู่ แต่เพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้น และ Intel ยังนำส่วนประกอบอื่นๆ บนเมนบอร์ด ยัดใส่ลงไปในตัวซีพียูอีก เพื่อความรวดเร็วในการประมวลผล ได้แก่ Clock generator, Interrupt controller และ Timer ส่วนตัว 80188 ก้จะคล้ายๆ กัน แต่ว่าได้มีการลดขนาดบัสลงครึ่งหนึ่ง (เหลือ 10 บิต)

5. 80286 แรมเพิ่ม ประสิทธิภาพก็เพิ่ม

80286 ถูกผลิตขึ้นในปีเดียวกับ 80186 ซึ่งมีหลายๆ ส่วนที่คล้ายกัน แต่มีการเพิ่มบัสเป็น 24 บิต ทำให้รองรับการทำงานร่วมกับแรมขนาด 16 MB ขึ้นไปได้

6. IAPX 432

เป็นซีพียูตัวแรกที่ Intel พยายามสร้างให้แตกต่างจากกลุ่ม x86 โดยมีเปลี่ยนแปลงในด้านของดีไซน์ แต่มันกลับไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร ภายในมีความซับซ้อนมาก จากการเลือกใช้โครงสร้างแบบ CISC ดีไซน์มันก็เลยใหญ่ จนต้องแยก Die ออกเป็น 2 ส่วน แถมประสิทธิภาพการทำงานก็ไม่ได้ดีอย่างที่คิดนักหรอก

7. i960 ซีพียูสถาปัตยกรรม RISC ตัวแรกของ Intel

ซีพียูตัวนี้ Intel ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อแข่งกับ x86 ของตัวเองนะครับ แต่ว่าจะนำไปใช้ใน Secure embedded solution คือเน้นในเรื่องการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล แถมมันก็ยังเป็นซีพียู 32 บิตด้วยนะ แต่น่าเสียดายที่สัญญาณนาฬิกามันน้อยไปหน่อย ตัวที่น้อยที่สุดมีเพียง 10 MHz เท่านั้น แต่ก็ยังดีที่หลังๆ มันเพิ่มขึ้นเป็น 100 MHz อย่างน้อย มันมีข้อดีตรงที่ สามารถทำงานร่วมกับแรม 4GB ได้

8. 80386 เมื่อ x86 เปลี่ยนเป็น 32 บิต

80386 เป็นซีพียู 32 บิตตัวแรกของ Intel ทำให้มันสามารถทำงานร่วมกับแรมสูงสุด 4 GB แม้ว่าในสมัยนั้น ยังไม่มีใครที่ใช้แรมขนาด 4 GB แต่เมื่อเทียบกับการใช้งานร่วมกับซีพียูตัวก่อนๆ แล้ว ความจุของแรมกลายเป็นปัญหาอย่างหนึ่ง ที่ทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานของคอมพิวเตอร์ลดลง เมื่อ 80386 เปิดตัวออกมา มันช่วยให้คอมพิวเตอร์มีประสิทธิภาพสูงขึ้นมากเลยทีเดียว

9. i860

อีกหนึ่งความพยายามที่จะสร้างซีพียูแยกจากตระกูล x86 ซึ่งซีพียูตัวนี้สร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรมแบบ RISC เช่นเดียวกันกับตว i860 แต่ว่ามีประสิทธิภาพสูงกว่า และมีเป้าหมายเป็นกลุ่มผู้ใช้งานทั่วไป แต่กลับพบว่ามันมีปัญหาในการรันโปรแกรม ทำให้ซีพียูตัวนี้ชอบค้างอยู่บ่อยๆ

10. 80486 รวม FPU เข้าไปด้วย

อีกก้าวสำคัญของ Intel ที่มีการนำแคช L1 ขนาด 8 KB ใส่ลงไป บนสถาปัตยกรรมขนาด 1000 นาโนเมตร แต่เมื่อเปลี่ยนเป็น 600 นาโนเมตรในเวลาต่อมา สามารถอัดแคช L1 ได้ถึง 16 KB นอกจากนี้ Intel ยังรวม FPU (Floating-point unit) เข้าไปในซีพียูด้วย ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานนั้น รวดเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แน่นอนว่าเจ้าตัวคงมีราคาสูงน่าดู Intel จึงได้ออกซีพียูรหัส 80486SX ร่วมด้วย ซึ่งตัวนี้จะตัดเอา FPU ออก สำหรับผู้ใช้งานทั่วไป

11. P5 Pentium ตัวแรก

มันถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี 1993 โดยเป็นซีพียู x86 ที่ไม่ได้ใช้ตัวแรก 80×86 อีกต่อไป สถาปัตยกรรมของเจ้าซีพียูตัวนี้คือ P5 ซึ่งสามารถรันคำสั่งได้ถึง 2 งาน ใน 1 ครั้ง เรียกว่า Superscalar design รวมถึงมีการปรับปรุง FPU ให้เร็วกว่าตัว 80486 ถึง 10 เท่าเลยทีเดียว นอกจากนี้ ในปีเดียวกัน ก็ได้มีการเปิดตัว Pentium MMX ออกมา ซึ่งตัวหลังนี้จะมีแคช L1 ที่มากกว่าอยู่ที่ 32 KB (P5 มี 16 KB)

12. P6 Pentium Pro

เป็นซีพียูที่ Intel นำออกสู่ตลาดเครื่องเซิร์ฟเวอร์ โดยมีบัสขนาด 36 บิต แต่สามารถรองรับแรมได้ถึง 64 GB เลยทีเดียว พร้อมด้วยการใส่แคช L2 ขนาด 256 KB คั่นระหว่างแคช L1 ขนาด 8 KB ทั้ง 2 ตัว และเชื่อมต่อกับซีพียูด้วย Back-side-bus (BSB) ทำให้ซีพียู Pentium Pro ทำงานได้ดีกว่า Pentium MMX มากเลยครับ

13. Pentium II

ยังคงใช้สถาปัตยกรรม P6 อยู่เหมือนเดิมนะครับ สำหรับ Intel Pentium II โดยตัวมันจะคล้ายคลึงกับ Pentium Pro บ้าง แต่ปรับเพิ่มแคช L1 ให้เป็นด้านละ 16 KB (Data / Instruction) นอกจากนี้ยังมีการผลิตรุ่นแยก ที่มีราคาถูกลง โดยมีการใส่ซีพีอยู่ลงในกล่องน่ารักๆ, ลดขนาดของแคชลง รวมถึงลดความถี่ในการสั่งข้อมูลงครึ่งหนึ่งด้วย

14. Pentium III ขึ้นสู่ความเร็วระดับ 1 GHZ

เจ้าตัวนี้ก็ยังใช้สถาปัตยกรรม P6 อยู่เช่นเดิม โดยมีโค้ดเนมเท่ๆ ว่า Katmai การออกแบบจะคล้ายๆ กับ Pentium II แต่มีการรวม pipeline จาก 14 กลายเป็น 10 ทำให้สามารถเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาได้ ซึ่งตัวแรกจะมีการผลิตทรานซิสเตอร์ขนาด 200 นาโนเมตร แต่ต่อมามีการลดขนาดเป็น 180 นาโนเมตร และใช้โค้ดเนมว่า Coppermine ซึ่งเจ้าตัวนี้ ถูกส่งออกมาเป็นคู่แข่งกับ AMD Athlon ในระดับความเร็ว 1 GHz นั่นเอง แม้ว่าจะมีความพยายามสร้างซีพียูที่มีสัญญาณนาฬิกา 1.13 GHz ในช่วงหลัง แต่พบว่ามันไม่ค่อยเสถียรเท่าไร ต้องรออยู่นานจนได้เจ้า Pentium III “Tualatin” ที่มีทรานซิสเตอร์ขนาด 130 นาโนเมตร จึงสามารถไต่ความเร็วขึ้นไปได้ถึง 1.3 GHz

15. P5 และ P6 Celeron และ Xeon

Celeron ตัวแรกสุด ถอดแบบมาจาก Pentium II ที่ตัดเอาแคช L2 ออก ผลคือประสิทธิภาพแย่มาก จนตอนหลัง ได้หยิบเอาแบบจาก Pentium III มาใช้ ประสิทธิภาพจึงดีขึ้น และเป็นคู่แข่งกับ AMD Duron ได้ แถม Microsoft ยังนำ Celeron ที่ถอดแบบจาก Coppermine (Pentium III) มาใช้กับเครื่อง Xbox ตัวแรกด้วยนะ ส่วน Xeon จะคล้ายๆ กับ Pentium II แต่มีแคช L2 เยอะกว่า ตั้งแต่ 512 KB – 2 MB ครับ

16. Pentium 4 Willanette และ Northwood บนสถาปัตยกรรม Netburst

ซีพียูตัวนี้ สร้างความฮือฮาให้กับโลกคอมพิวเตอร์เป็นอย่างมาก แถมยังใช้สถาปัตยกรรม Netburst ที่ Intel ได้นำมันใส่ลงไปใน Pentium 4 และซีพียูรุ่นถัดๆ ไปตลอดระยะเวลา 6 ปี เริ่มต้นที่ตัว Willamette ซึ่งเจ้าตัวนี้มีปัญหาในการใช้งาน และเรื่องความร้อน เนื่องจาก Intel พยายามผลักดันให้มันมีสัญญานาฬิกาอยู่ที่ 2 GHz จนต้องแก้เกมด้วย Northwood ซึ่งมีสายการผลิตระดับ 130 นาโนเมตร โชคดีที่เจ้าตัวนี้สามารถดันความเร็วได้ถึง 3.2 GHz แต่ประสิทธิภาพก็ไม่ได้ทิ้งห่างจาก AMD สักเท่าไร (สมัยนั้นน่าจะเป็น Athlon XP นะครับ)

17. Pentium M

หลังจากการทำซีพียูบนสถาปัตยกรรม Netburst ทำให้ซีพียู Intel ในขณะนั้น ใช้พลังงานค่อนข้างมาก และไม่เหมาะกับการนำมาใส่บนอุปกรณ์พกพา Intel จึงได้เอา P6 มาปัดฝุ่น และออก Pentium M แต่มีขนาดทรานซิสเตอร์ 130 นาโนเมตร ซึ่งทำให้มันมีความเร็วสัญญาณนาฬิกา 1.8 GHz แต่กินไฟเพียง 24.5W Pentium M ถูกใช้ในชื่อ Stealey A100 mobile CPU ก่อนที่จะถูกแทนที่ด้วยตระกูล Atom

18. Prescott

Prescott เป็น Pentium 4 ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ขนาด 90 นาโนเมตร และใช้ชิปเซตใหม่คือ LGA 775 ที่รองรับการทำงานร่วมกับแรม DDR2 และ Front-side bus 4 ทิศทาง ทำให้มันมีซพียูมี Bandwidth มากกว่าตัว Northwood ทว่า ความพยายามเร่งสัญญาณนาฬิกาขึ้นไปที่ 3.8 GHz ทำให้ Prescott ร้อนและกินไฟมาก จนช่วงนั้น ทำให้ AMD ได้ครองบัลลังก์ไปขณะหนึ่งเลยทีเดียว (ตอนนี้คือ AMD K8)

19. Pentium D

เข้าสู่ยุคซีพียูแบบหลายหัวประมวลผล โดยเริ่มต้นที่ Dual core ซึ่งตอนนี้ AMD ได้ประกาศว่าจะทำ Athlon 64 Dual core แต่ยังไม่มีการเปิดตัว Intel ได้ทีชิงเปิดตัวก่อนด้วย Intel Pentium D แต่ด้วยความที่มันถอดแบบมาจาก Prescott ทำให้มันมีความร้อนสูง และกินไฟ จึงมีสัญญาณนาฬิกาแค่ 3.2 GHz จนกระทั่งทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงเป็น 65 นาโนเมตร จึงช่วยลดความร้อนลงไปได้

20. Core 2 Duo

Intel เลิกล้มการพัฒนา Netburst แล้วกลับไปย้อมใจด้วย P6 ซึ่งได้มีการยกเครื่องใหม่ทั้งหมด และเปลี่ยนเป็น Core ซึ่งมี 12-14 pipeline แต่ร้อนและกินไฟน้อยกว่าพวก Netburst มาก มันก็เลยขายดีเป็นเทน้ำเทท่า จนเรียกได้ว่าช่วงนั้นคือยุคทองของ Intel เลยล่ะครับ

21. Nahalem Core i7 ตัวแรกของโลก

ตลาดซีพียูระดับ High-end เริ่มร้อนแรงมากขึ้น Intel จึงได้สานต่อสถาปัตยกรรม Core ด้วย Nahalem ที่มีการเพิ่มแคช L3 ขนาด 4-12 MB ลงไป ซึ่งซีพียูในตระกูล Nahalem นี้ มีจำนวน Core ตั้งแต่ 1-4 Cores นอกจากนี้ Intel ยังได้โละระบบโบราณอย่าง Front side bus ออกไป แล้วแทนที่ด้วย QuickPath Interconnect (QPI) ทำให้ Intel สามารถย้าย Memory Controller และ PCIe Controller เข้าไปในตัวซีพียู มันจึงทำงานได้เร็วมาก แถมยังรองรับ Turbo Boost และ Hyper-Threading ผลที่ได้คือ มันเร็วกว่า Core 2 ถึง 2 เท่าเลยทีเดียว

22. Westmere การรวม GPU เข้ากับ CPU

บางคนอาจเรียกมันว่า Nehalem-C ซึ่งซีพียูในกลุ่มนี้ มีจุดเด่นในเรื่องการรวมเอา GPU เข้าไปด้วย โดย Intel ได้ลดขนาด Die ให้มีพื้นที่พอสำหรับการใส่ GPU ลงไป และเพิ่มแคช L3 เข้าไป ซึ่งรุ่นท็อปมีขนาดสูงถึง 30 MB ซึ่ง GPU ในสมัยนั้น จะเป็นพวก Intel HD ที่มีสัญญาณนาฬิกาตั้งแต่ 166-900 MHz ซึ่งถือว่าทำการประมวลผลได้ดีในระดับหนึ่ง

23. Sandy Bridge

เป็นซีพียูที่ Intel ใส่ใจในเรื่องประสิทธิภาพมากขึ้น โดยมีการนำส่วนต่างๆ ที่เคยอยู่บนเมนบอร์ด (บางส่วน) ย้ายเข้าไปใส่ไว้ในซีพียู เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็ว และรองรับการทำงานร่วมกับแรม DDR3 ได้ดีขึ้น นอกจากนี้ ในส่วนของ GPU ที่อยู่ในซีพียู Sandy Bridge ยังมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ซึ่ง Intel ได้แบ่งออกเป็นหลายรุ่น ได้แก่ HD graphics 3000 ที่มี Execution Unit (EU-เหมือนกับ CUDA Core นั่นแหละ) 12 หน่วย พร้อมกับสัญญาณนาฬิกาที่บูสต์ได้ถึง 1.35 GHz และรองรับ Intel’s Quick Sync transcoding engine, HD Graphics 2000 และ 1000 เป็นต้น

24. Ivy Bridge

แม้ว่าประสิทธิภาพของ IPC (Instructions per cycle) ใน Ivy Bridge จะไม่ได้แตกต่างไปจาก Sandy Bridge มากนัก แต่จุดเด่นของมันอยู่ที่กระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์ 3 มิติ FinFET ที่ช่วยลดการใช้พลังงานลงได้อย่างมาก ซึ่งสามารถนำซีพียูตระกูลนี้ไปใส่ในอุปกรณ์พกพาได้ด้วย นอกจากนี้ GPU ใน Ivy Bridge อย่าง HD Graphics 4000 ยังให้ประสิทธิภาพดีกว่า HD Graphics 3000 ถึง 200%

25. Haswell

สำหรับซีพียูตระกูล Haswell นี้ ไม่ได้มีอะไรแตกต่างไปจาก Ivy Bridge มากนัก เนื่องจากในช่วงนี้ ซีพียูจาก AMD มีประสิทธิภาพห่างชั้นจาก Intel พอสมควรแล้ว ทำให้ Intel ไม่ได้กดดันในเรื่องการแข่งขัน Haswell เลยมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นจาก Ivy Bridge เพียง 10% เท่านั้นเอง แต่ก็มีเรื่องให้หวั่นใจอยู่เล็กน้อย โดยช่วงนั้น AMD เปิดตัว APU ทำให้ Intel ต้องใส่ GPU ประสิทธิภาพสูงลงไปใน Haswell โดยมี EU ถึง 40 หน่วย แถมด้วยแคช L4 eDRAM 128 MB เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้ GPU ด้วย

26. Broadwell

ซีพียูตระกูลนี้ Intel ตั้งใจทำออกมาสำหรับกลุ่มอุปกรณ์พกพา โดยออกมาในชื่อของ Core M ซึ่งเป็นซีพียู Dual core + Hyper-Threading แล้วซีพียูสำหรับเครื่อง Desktop ล่ะ? จริงๆ มันก็มีการเปิดตัวนะครับ แต่ไม่ค่อยได้รับความสนใจสักเท่าไร แม้ว่าประสิทธิภาพของ GPU ในตัวซีพียูจะเพิ่มขึ้น และแรงกว่า APU ตัวท็อปก็ตาม

27. Skylake

ในปี 2015 ซึ่งเป็นปีเดียวกับที่ Broadwell วางจำหน่าย Intel ได้ส่ง Skylake ออกมาแทนที่ และมันก็มีประสิทธิภาพดีกว่ามากเสียด้วย ซึ่ง Skylake เป็นซีพียูตัวแรกที่รองรับการทำงานร่วมกับแรม DDR4 อีกทั้งยังปรับปรุงส่วนประกอบที่อยู่ในซีพียู เช่น DMI แบบใหม่ (Direct Media Interface), PCIe Controller ที่ถูกปรับปรุง เป็นต้น ส่วน GPU ในรุ่นท็อปสุดของ Skylake นั้น คือ Iris Pro Graphics 580 ที่มี EU 72 หน่วย พร้อมด้วยแคช L4 eDRAM 128 MB ส่วนรุ่นอื่นๆ จะมี GPU ใกล้เคียงกับตัว Broadwell ครับ

28. Kaby Lake

พระเอก Gen 7 ของเรา ยังคงมีขนาดทรานซิสเตอร์ 14 นาโนเมตร เช่นเดียวกับ Skylake แต่ว่ามีการปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติม Intel เลยเรียกว่า 14nm+ ทั้งนี้ จากการเปลี่ยนแปลงโมเดลการผลิตเป็นแบบ Tick-Tock (Tick = เปลี่ยนกระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์, Tock คือเปลี่ยนสถาปัตยกรรม) เป็น Tick-Tock-Tock นั่นเอง ซึ่งถือว่าทำออกมาได้ดีนะครับ Kaby Lake รองรับแรม DDR4 ที่มีบัสสูงถึง 2400 MHz เลยทีเดียว รวมถึงใส่ GPU HD Graphics 630 ที่รองรับการเล่นวิดีโอระดับ 4K มาให้ด้วย

29. Coffee Lake

พระเอกคนล่าสุดของเรา ซึ่งจุดเด่นของซีพียูในตระกูล Coffee Lake นี้คือ จำนวน Core ที่ Intel เพิ่มให้ทั้งในรุ่น i3, i5 และ i7 นี่เป็นการเพิ่มจำนวน Core ครั้งใหญ่ ตั้งแต่ที่เคยเกิดขึ้นในช่วง Core 2 Quad เมื่อปี 2006 แม้ว่า Coffee Lake จะไม่ได้มีกระบวนการผลิตที่แตกต่างไปจาก Kaby Lake แต่ว่า Intel ได้ปรับปรุงเรื่องความเร็ว ให้แต่ละ Core/Thread ทำงานได้ดีขึ้น เห็นได้จาก Core i3 ใน Coffee Lake ที่แรงเทียบเท่า Core i5 ใน Kaby Lake และแรงกว่า Skylake มากครับ

จบไปแล้วนะครับ สำหรับบทความประวัติของ Intel อันนี้ย่อมาให้สุดๆ แล้วนะครับ คิดว่าเพื่อนๆ คงจะได้รับประโยชน์ไปไม่มากก็น้อย ถ้าผิดตกบกพร่องตรงไหน ผมต้องขออภัยมานะที่นี้ด้วย

สวัสดี นี่เราไง Pentium II (ของผมเอง คอมพ์เครื่องแรกในบ้าน อิอิ) ใครมีซีพียูตัวเก่ารุ่นไหนเก็บไว้บ้าง ก็คอมเม้นต์กันมาได้เลยนะครับ