Тарих

Intel 4004 чипіне 45 жыл болды. Біраз IT тарихы

Қазіргі заманғы электроникасыз адам өмірін елестету қиын. Әрине, заманауи технологияларды қолдану былай тұрсын, әлі естімеген жерлер көп. Дегенмен, әлем халқының басым көпшілігі қандай да бір түрде біздің өміріміз бен жұмысымыздың ажырамас бөлігіне айналған электроникамен байланысты.

Ежелгі заманнан бері адам кейбір өндіріс процестерін тиімдірек ету немесе өзінің өмір сүруін ыңғайлы ету үшін әртүрлі құрылғыларды қолданды. Нағыз серпіліс 20-шы ғасырдың 40-жылдарының аяғында, транзисторлар ойлап табылған кезде болды. Біріншісі биполярлы транзисторлар болды, олар әлі де қолданыста. Олардан кейін MOS транзисторлары (металл оксиді жартылай өткізгіш) келді.

Бұл түрдегі алғашқы транзисторлар биполярлық «туыстарына» қарағанда қымбатырақ және сенімділігі төмен болды. Бірақ 1964 жылдан бастап интегралдық схемалар электроникада қолданыла бастады, олардың негізін дәл MOS транзисторлары құрады. Бұл кейіннен электр қуатын тұтынуды азайта отырып, электронды құрылғыларды өндіру құнын төмендетуге және гаджеттер мен жүйелердің көлемін айтарлықтай азайтуға мүмкіндік берді. Уақыт өте келе микросұлбалар транзисторлардың үлкен блоктарын алмастыра отырып, барған сайын күрделене түсті және жетілдірілді, бұл электронды құрылғылардың өлшемдерін азайту мүмкіндігін ашты.

60-жылдардың аяғында логикалық қақпалары өте көп (сол кезде үлкен): 100 немесе одан да көп микросұлбалар тарала бастады. Бұл компьютерлерді жасау үшін жаңа элементтерді пайдалануға мүмкіндік берді. Электрондық есептеуіш машиналарды жасаушылар микросұлбадағы транзисторлардың тығыздығын арттыру ақырында бір микросхема түріндегі компьютерлік процессорды жасауға мүмкіндік беретінін салыстырмалы түрде тез мойындады. Бастапқыда MOS транзисторлары бар интегралды схемалар терминалдарды, калькуляторларды жасау үшін пайдаланылды, оларды жолаушылар және әскери көліктерге арналған борттық жүйелерді әзірлеушілер пайдалана бастады.

Негізгі сәт

Бүгінгі таңда электроника саласындағы мамандардың көпшілігі электрониканың дамуындағы сапалы жаңа кезеңнің басталуы 1971 жылы Intel фирмасының 4-разрядты 4004 процессоры пайда болған кезде, кейінірек 8-разрядты 8008 чипімен ауыстырылғанын мойындайды.Ол кішкентай жапоннан кейін пайда болды. Nippon Calculating Machine Ltd деп аталатын компания. (кейінірек Busicom Corp.) Intel компаниясынан барлығы 12 чипке тапсырыс берді. Компанияға бұл чиптер өздерінің калькуляторлары үшін қажет болды, ал чиптердің логикалық дизайнын тапсырыс беруші компанияның қызметкері әзірледі). Сол кезде жоғары мамандандырылған функцияларды орындайтын әрбір құрылғы үшін микросхемалардың жаңа жиынтығы әзірленді.

Маршиан Эдвард Хофф тапсырысты орындаған кезде жапондық компанияның жаңа құрылғысына орталық процессорды пайдалануды енгізу арқылы чиптер санын азайтуды ұсынды. Ол, инженер ойлағандай, деректерді өңдеу орталығына айналуы және арифметикалық және логикалық функцияларды орындауы керек еді. Процессор бірден бірнеше микросхеманы ауыстыруы керек еді. Бұл идеяны екі компания басшылығы да мақұлдады. 1969 жылдың күзінде Стэнли Мазордың көмегімен Хофф жаңа микросұлба архитектурасын ұсынды, оның саны небәрі 4-ке дейін қысқарды. Ұсынылған элементтердің кейбірі 4 разрядты орталық процессор, ROM және жедел жады болып табылады.

Процессордың өзін Intel корпорациясында MCS-4 отбасының бас конструкторы болған итальяндық физик Федерико Фагин құрастыра алды. Ол MOS технологиясын білудің арқасында Гофф идеясын жүзеге асыру арқылы процессор жасай алды. Айтпақшы, кремний қақпасы технологиясын пайдаланатын әлемдегі алғашқы коммерциялық микросұлбаны да сол кісі жасаған. Ол Fairchild 3708 деп аталды.

Фэйгин Intel қызметкері бола отырып, ерікті логикалық жүйелерді жобалаудың жаңа әдісін жасай алды. Оған сол кезде Бусикомда инженер болған Масатоши Шима көмектесті. Феджин мен Сима кейіннен Zilog Z80 микропроцессорын әзірледі, айтпақшы, ол әлі күнге дейін шығарылуда.

Intel 4004 процессорының архитектурасы

Бірақ ең бастысы 1971 жылы 15 қарашада болды. Бұл Intel корпорациясының бірінші микропроцессоры 4004 чипінің енгізілген күні. Оның құны сол кезде 200 доллар болатын. Тек бір чипте негізгі процессордың барлық дерлік функциялары орындалды. Бұл туралы 1971 жылы қарашада «Электронды жаңалықтар» журналында жарияланды.

Процессордың техникалық сипаттамалары:

Шыққан күні: 1971 жылдың 15 қарашасы
Транзисторлар саны: 2300
Кристалл ауданы: 12мм²
Өндіріс процесі: 10 мкм (P-канал кремний пирогының MOS технологиясы)
Сағат жиілігі: 740 кГц (нақтырақ 500-ден 740,740 ... кГц-ке дейін, өйткені тактілік периоды 2..1.35 мкс (немесе 92,6 кГц?))
Регистр ені: 4 бит
Регистрлер саны: 16 (16 төрт битті 8 сегіз бит ретінде пайдалануға болады)
Порттар саны: 16 4 биттік кіріс және 16 4 биттік шығыс
Деректер шинасы ені: 4 бит
Мекенжай шинасы ені: 12 бит
Гарвард архитектурасы
Стек: ішкі 3 деңгейлі
Нұсқау жады (ROM/ROM): 4 килобайт (32768 бит)
Мекенжайлық жад (RAM/RAM): 640 байт (5120 бит)
Нұсқаулар саны: 46 (оның 41-і 8-биттік және 5-і 16-биттік)
Нұсқау циклі: 10,8 микросекунд
Қоректендіру кернеуі: -15 В (pMOS)
Жұмыс температурасы: 0-ден +70С дейін
Сақтау және пайдалану шарттары: -40-тан +85С-қа дейін
Қосқыш: DIP16 (микросұлба тікелей баспа тақшасына дәнекерленген немесе арнайы ұяшыққа орнатылған)
Корпус: 16 істікшелі DIP (пластиктің 1 түрі немесе керамиканың 3 түрі, мысалы, C4004 (сұр жолақтары бар ақ керамика), C4004 (ақ керамика), D4004 (қара және сұр керамика), P4004 (қара пластик))
Жеткізу түрі: бөлек және MCS-4 жинақтарында (ROM, RAM, енгізу/шығару, процессор)

Бұл процессор секундына 60 000-нан 93 000-ға дейін нұсқауларды орындады. Сонымен бірге алғашқы электронды есептеуіш машиналардың бірі ENIAC секундына 5000 команданы ғана орындай алды. Бұл ретте ENIAC 280 шаршы метрді алып, салмағы 27 тоннаны құрап, 174 кВт энергия тұтынған.

4004 процессоры аса танымал бола қойған жоқ. 4004-тің «шөбересі» деп атауға болатын 8080-ші чип барлық жерде қолданыла бастады.

Калькуляторлар мен компьютерлер

1971 жылы Intel компаниясының бәсекелестері болды. Мысалы, жартылай өткізгіштер мен олардың негізінде құрылғыларды жасап шығарған Мостек компаниясы әлемдегі алғашқы «чиптегі калькулятор» MK6010 үлгісін жасады.

1971 жылдың маусымында Texas Instruments компаниясы өзінің процессорының артықшылықтарын көрсететін медиа науқанды бастады. Ол кезде TMX 1795 негізіндегі Datapoint 2200 «түпнұсқадан асып түсетін қуатты компьютер» ретінде сипатталды, яғни TMX 1795 негізіндегі Datapoint 2200 мүмкіндіктері биполярлы деректерге негізделген Datapoint 2200 мүмкіндіктерінен әлдеқайда жоғары болды. транзисторлар. Бірақ STS жаңа чиптің жұмысын тексергеннен кейін биполярлы чиптерді пайдалануды жалғастыра отырып, оны қабылдамады. Intel әлі де өзінің жеке процессорында жұмыс істеді.

Біраз уақыттан кейін TI TMX 1795 (кейінірек - TMC 1795) сұранысының жоқтығына сенімді болғандықтан, медиа науқанды аяқтап, жүйенің өндірісін тоқтатты. Бірақ дәл осы чип тарихқа алғашқы 8-биттік процессор ретінде енді.

1971 жылы CTC өз жүйелері үшін бір процессорға деген қызығушылықты жоғалтып, жаңа чипке барлық құқықтарды Intel корпорациясына берді. Компания бұл мүмкіндіктен бас тартпай, 8008 чипін дамытуды жалғастырып, оны бірқатар басқа компанияларға сәтті ұсынды. 1972 жылдың сәуірінде ол жүздеген мың осы процессорларды жеткізе алды. Екі жылдан кейін 8008 процессоры жаңа 8080-ге ауыстырылды, содан кейін 8086 келді және x86 жүйелерінің дәуірі басталды. Енді қуатты компьютерде немесе ноутбукта жұмыс істей отырып, мұндай жүйенің архитектурасы көптеген жылдар бұрын Datapoint 2200 бағдарламаланатын терминал үшін жасалғанын есте ұстаған жөн.

Содан кейін Intel процессорларының артықшылығын қамтамасыз ететін озық технологияны қолданды. Олар энергияны тұтыну тұрғысынан жылдам және салыстырмалы түрде үнемді болды. Сонымен қатар, Intel чиптеріндегі транзисторлардың тығыздығы TI чипіне қарағанда жоғары болды, бұл процессорлардың өлшемін азайтуға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, маркетинг маңызды рөл атқарды, бұл салада Intel компаниясы да бірқатар сәтті қадамдар жасады, бұл компания әзірлемелерінің танымалдылығын қамтамасыз етті.

Қалай болғанда да, бірінші процессорлардың дамуындағы артықшылыққа қатысты жағдай әдетте сенетіндей бір мәнді емес. Мұнда бірден бірнеше пионер болды, бірақ кейінірек олардың тек біреуінің дамуы танымал болды. Шындығында, осы технологияның модернизацияланған «ұрпақтарымен» біз барлығымыз бүгін, 21 ғасырда айналысамыз.

Тегтер: тегтерді қосыңыз