Intel 4004

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Intel 4004
Unități centrale de procesare
Intel 4004.jpg
Primul procesor Intel, 4004
Produs de la sfârșitul anului 1971 până în 1981
Producător Intel
Aplicații Calculatoare Busicom
Succesor Intel 4040
Specificatii tehnice
Frecvența procesorului 740-750 kHz
Set de instructiuni Orientat pe 4 biți BCD
Priză DIP 16

Intel 4004 a fost un microprocesor monolitic fabricat și comercializat de Intel în 1971 .

Considerat a fi primul microprocesor din istoria calculelor , [1] a fost, de asemenea, primul produs de Intel , întrucât compania a produs inițial doar cipuri de memorie . [2]

Folosit inițial doar de producătorul de calculatoare Busicom , a fost apoi comercializat de Intel datorită unui acord cu compania japoneză pentru a putea utiliza cipul în sisteme care nu erau calculatoare în schimbul unei reduceri a prețului aprovizionării cu MCS -4 componente. [3]

Istorie

Acordul dintre Intel și Busicom

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Intel și Busicom .

La mijlocul anului 1969, un grup de ingineri de la compania japoneză Busicom , inclusiv Masatoshi Shima , au venit în California pentru a vizita Intel, care era atunci o „startup”, adică o companie recent înființată. Scopul lor era să negocieze dezvoltarea a șapte circuite integrate necesare pentru a realiza proiectarea unei serii de calculatoare desktop.

Șeful departamentului „Cercetare aplicații”, Ted Hoff , după examinarea arhitecturii Busicom, inițial împărțită în șapte cipuri, dintre care 3 erau dedicate funcției de CPU specializat, a avut ideea de a o simplifica în doar patru chip, implementând CPU într-un singur chip. Propunerea lui Hoff consta dintr-o arhitectură de bloc și un set de instrucțiuni formulate cu ajutorul asistentului său Stanley Mazor ; ideea i-a fost propusă lui Busicom, care a acceptat, iar grupul s-a întors în Japonia în octombrie 1969. În acest moment, Ted Hoff a considerat că lucrarea sa este terminată și proiectul a fost transferat către un alt departament, departamentul MOS al cărui șef era Les Vadasz . [4] Nici Hoff și nici Mazor nu au adus nicio contribuție suplimentară la fazele critice de proiectare și dezvoltare ale proiectului, deoarece aceștia nu erau proiectanți de cipuri și nu ar fi putut proiecta un cip de complexitate 4004. [ fără sursă ]

Intervențiile lui Federico Faggin

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Federico Faggin .

Proiectul a dispărut timp de mai multe luni, acumulând o mare întârziere în comparație cu timpul convenit cu Busicom, până când Federico Faggin a fost angajat de Vadasz la Intel ca lider de proiect și proiectant de cipuri la începutul lunii aprilie 1970 . Faggin a pregătit o nouă foaie de parcurs care a necesitat ajutorul unui al doilea inginer pentru a reduce întârzierea. Busicom a acceptat noua sincronizare și Shima a rămas în California șase luni pentru a-l ajuta pe Faggin. Shima a fost un proiectant de software și logică și nu avea experiență în proiectarea cipurilor, dar avea o mare dorință de a învăța și a sprijinit-o pe Faggin, timp de șase luni, colaborând cu el mai ales în faza delicată a controlului circuitelor și logicii. Înapoi în Japonia, Shima a dezvoltat apoi software-ul pentru calculator, primul produs comercial care a folosit 4004. [ fără sursă ]

Producție și marketing

Lucrând din greu, Faggin a reușit să finalizeze cu succes proiectul într-un timp record de nouă luni. 4004 a fost pe deplin funcțional la mijlocul lunii martie 1971 . Ulterior, Faggin i-a convins pe managerii Intel să aducă cipul pe piață, chiar dacă designul original a fost un design exclusiv pentru clientul Busicom. De fapt, Busicom ceruse o scădere a costului cipurilor familiei MCS-4, iar Intel a fost de acord cu condiția ca acesta să poată utiliza noul procesor în alte sisteme decât calculatoarele electronice. Busicom a acceptat și în noiembrie 1971 Intel a anunțat publicul 4004 cu sloganul „ Anunțarea unei noi ere a electronicii integrate ”. [3]

Intel 4004 a fost lansat într-un format dual in-line cu 16 pini pe 15 noiembrie 1971. A fost urmat în anul următor de 8008 , format din 3.300 de tranzistoare, și de Intel 4040 . [2]

Descriere

Arhitectura procesorului

4004 era alcătuit din aproximativ 2.300 de tranzistoare , în mod specific, Intel 4004 era CPU- ul familiei numit MCS-4, un set de 4 cipuri: celelalte componente erau memorii și circuite de intrare / ieșire care puteau fi utilizate pentru a obține un full computer . [3] Mai precis, 4001 era un ROM (memorie numai în citire) cu 4 linii de ieșire; 4002 a fost o memorie RAM (memorie cu acces aleatoriu) cu 4 linii de I / O (intrare / ieșire) și 4003 a fost un registru de deplasare static pentru a fi utilizat pentru a extinde liniile I / O (de exemplu, pentru a scana tastatura sau pentru a controla o imprimantă). Elementele funcționale integrate ale modelului 4004 au fost după cum urmează: [2]

  • 16 registre de uz general, utilizate pentru date pe care se execută instrucțiuni;
  • un contor de programe , folosit pentru a indica procesorului adresa celulei de memorie care conține instrucțiunea de executat;
  • o stivă pe trei niveluri;
  • o ALU , unitatea pentru calcule, binară și zecimală;
  • un decodor de instrucțiuni, pentru a transforma instrucțiunile citite în program în operații executabile de CPU și tot controlul pentru elementele funcționale interne ale CPU;
  • un generator de semnal de sincronizare atât pentru CPU cât și pentru celelalte componente ale sistemului MCS-4;
  • un controler pentru a gestiona magistrala externă pentru amintiri și pentru funcțiile I / O.

Spre deosebire de microprocesoarele contemporane, 4004 a inclus și controlul memoriei și a magistralelor I / O care nu sunt în mod normal manipulate de microprocesor. Astfel, 4004 nu era doar un procesor complet, dar avea și funcționalități suplimentare care nu sunt considerate în mod normal o sarcină CPU. [2]

Federico Faggin a spus: "esența primului microprocesor este designul său de siliciu", deoarece la momentul implementării microprocesorului, mulți ingineri știau cum să definească arhitecturile CPU și să facă proiecte logice, dar nimeni înainte de Intel 4004 nu reușise încă. un microprocesor monolitic în siliciu. [5] Tocmai noua tehnologie MOS Silicon Gate, cu „poartă auto-aliniată” creată de Faggin la Fairchild în 1968 și apoi adoptată de Intel pentru a construi amintiri, a făcut posibilă construirea 4004, primul procesor pe un un singur cip. Această tehnologie, cu adăugarea de noi tehnici de circuit și o nouă metodologie de proiectare, toate invențiile Faggin, au făcut posibilă crearea de cipuri cu o frecvență de ceas de aproximativ 5 ori mai mare decât tehnologia anterioară, folosind jumătate din zona de siliciu cerută de vechea tehnologie. . Fără aceste inovații nu ar fi fost posibil să se realizeze primul microprocesor în 1971 (care altfel ar fi fost prea lent și costisitor pentru a fi util).

Specificatii tehnice

Pinout-ul microprocesorului
  • Frecvența maximă a ceasului de 740 kHz
  • Stocare separată de cod și date, 4004 utilizează o singură magistrală multiplexată pentru a transfera:
    • Adrese de 12 biți
    • Instrucțiuni în cuvinte pe 8 biți, într-un spațiu separat de date
    • Date în cuvinte pe 4 biți
  • Setul de instrucțiuni include 46 de instrucțiuni (inclusiv 41 de 8 biți și 5 16 biți)
  • 16 registre pe 4 biți
  • Alimentare de 12 volți .
  • Stivă pentru subrutine cu până la 3 niveluri de cuibărire
  • S-ar putea adresa până la 640 de octeți de memorie RAM.

Cip suport

  • 4001: ROM de 256 octeți (256 instrucțiuni pe 8 biți) și un port I / O încorporat
  • 4002: RAM de 40 de octeți (80 de cuvinte de date pe 4 biți) și un port de ieșire încorporat pe 4 biți; memoria RAM este organizată în patru „registre” de douăzeci de cuvinte pe 4 biți.
    • 16 cuvinte (utilizate pentru mantisa în designul original al calculatorului)
    • 4 cuvinte de stare (utilizate pentru cifrele și semnele exponentului în proiectul original)
  • 4003: registru de schimbare pe 10 biți cu ieșire paralelă pentru utilizare cu tastaturi, afișaje, imprimante etc.
  • 4008: zăvor de 8 biți pentru accesarea cipurilor de memorie standard, încorporând un chip de 4 biți selectat și port I / O
  • 4009: convertor de la acces la zona de date și I / O în memorie standard și cip I / O

Obiecte de colecție

Chip cu scut metalic îndepărtat

Intel 4004 este unul dintre cele mai căutate cipuri din zona de colecție. Cele mai prețioase sunt aurul și albul 4004, cu așa-numitele „urme gri” vizibile pe zona albă (pachetul original). În 2004, aceste jetoane au fost vândute cu aproximativ 400 EUR pe eBay . Versiunile puțin mai valoroase sunt jetoanele albe și aurii fără urme gri, care au un preț cuprins între 200 și 250 euro. Alte jetoane căutate de colecționari sunt Intel 4040s . [ fără sursă ]

Curiozitate

În extinderea procesorului, semnătura „FF” este vizibilă în colțul din dreapta jos

Faggin și-a gravat inițialele pe microprocesor; într-un colț al integratului puteți citi scrisul „FF” în mic. [6]

Notă

  1. ^ Mary Bellis, Inventori ai computerului modern: Intel 4004 - Primul microprocesor unic cu cip din lume , la inventors.about.com , About.com. Adus 09-11-2014 .
  2. ^ a b c d Microprocesorul , pe history-computer.com , History-computer.org. Adus 09-11-2014 .
  3. ^ a b c Nașterea Intel 4004 - primul microprocesor , pe i-programmer.info , Programator I, 15.11.2011. Adus 09-11-2014 .
  4. ^ Un pionier la Intel se va retrage 1 iunie , pe nytimes.com , New York Times, 19.04.2003. Adus 09-11-2014 .
  5. ^ O mărturie de la Federico Faggin, designerul său, la prima a treizecea aniversare a microprocesorului
  6. ^ http://www.intel4004.com/sign.htm Semnătura Faggin pe integrat

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT