تعتقد أن كل شيء بدأ مع Intel 4004 ، ولكنه ليس بهذه البساطة

تم اختراع ترانزستورات Intel 4-bit 4004 ومضخمات ومبدلات إلكترونية ، والتي أصبحت الآن في قلب كل شيء من الراديو المحمول إلى الكمبيوتر العملاق ، في عام 1947. كانت تسمى النماذج الأولية المبكرة الترانزستورات ثنائية القطب ، ولا تزال في حالة حركة. بحلول الستينيات ، اكتشف المهندسون كيفية الجمع بين عدة ترانزستورات ثنائية القطب في دائرة متكاملة واحدة. ولكن بسبب هيكلها المعقد ، يمكن أن يكون عدد قليل منهم فقط على الرسم التخطيطي. لذلك ، على الرغم من أن الكمبيوتر المصغر الذي تم إنشاؤه على أساس الدوائر المتكاملة ثنائية القطب كان أصغر بكثير من أجهزة الكمبيوتر الأولى ، إلا أنه تطلب عدة لوحات تحتوي على مئات من الرقائق.

في عام 1960 ، تم عرض نوع جديد من الترانزستور: ترانزستور أشباه الموصلات المعدنية ، ترانزستور MOS. في البداية ، لم تكن التكنولوجيا تبدو واعدة. كانوا أبطأ وأقل موثوقية وأكثر تكلفة من القطبين. ولكن بحلول عام 1964 ، يمكن للدوائر المتكاملة القائمة على ترانزستورات MOS أن تتباهى بالفعل بكثافة أعلى وتكلفة إنتاج أقل من تلك ثنائية القطب. نما تعقيد الدوائر المتكاملة وفقًا لقانون مور ، لكن تكنولوجيا MOS تقدمت.

بحلول نهاية الستينيات ، على رقاقة MOS واحدة يمكن أن يكون هناك بالفعل حوالي 100 عنصر منطقي ، كل منها يحتوي على العديد من الترانزستورات ، وكل هذا بدا واعدًا لإنشاء أجهزة كمبيوتر. كانت تسمى هذه الرقائق متعددة المكونات IVIs ، تكامل واسع النطاق (LSI).

أدرك المهندسون أن الكثافة المتزايدة للترانزستورات MOS ستسمح بوضع معالج الكمبيوتر على شريحة واحدة. ولكن نظرًا لحقيقة أن ترانزستورات MOS كانت أبطأ من تلك ثنائية القطب ، فإن الكمبيوتر الذي يعتمد على رقائق MOS لا معنى له إلا عندما تكون السرعة الصغيرة مطلوبة أو جهاز خفيف ومضغوط - محطات البيانات ، والآلات الحاسبة ، والمعدات الإلكترونية للفضاء. لذلك بدأت ثورة المعالجات الدقيقة من هذه التطبيقات.

يعتقد معظم المهندسين اليوم أن الثورة بدأت في عام 1971 ، بشريحة 4 بت من Intel ، 4004 ، تليها على الفور رقاقة 8 بت 8008. لكن قصة ولادة المعالج الدقيق أكثر ثراءً وأكثر روعة. على وجه الخصوص ، تظهر بعض المستندات المكتشفة حديثًا كيف تجاوزت رقاقة Texas Instruments TMX 1795 ، التي تم نسيانها اليوم ، Intel 8008 وأصبحت أول معالج دقيق 8 بت ، ولكن بعد ذلك غرقت في النسيان.

مهدت المعالجات الأولى الطريق لاستخدام رقائق MOS في مجال الكمبيوتر. كان أول كمبيوتر مستند إلى MOS-IVU هو D200 ، الذي تم إنشاؤه في عام 1967 بواسطة Autonetics ، وهو قسم من الطيران في أمريكا الشمالية في أنهايم ، كاليفورنيا.

ثلاثة آباء فخورون: Federico Fuggin و Marcian Hoff Jr. و Stanley Maysor في قاعة الشهرة للمخترعين ، مما يدل على المعالج Intel 4004.

تم تصميم الكمبيوتر العالمي الصغير 24 بت للطيران والملاحة. تم بناء معالجها من 24 رقاقة MOS واستخدم منطق أربع مراحل باستخدام أربع إشارات ساعة مختلفة. كل إشارة ذات دائرة تشغيل / إيقاف خاصة بها ، أو طور ، يتم التحكم في التغييرات في حالة الترانزستورات ، مما أدى إلى تبسيط الدائرة. بوزن قليل فقط من الكيلوجرامات ، تم استخدام الكمبيوتر للتنقل في صاروخ باليستي من فئة بوسيدون تم إطلاقه من الغواصات وللتحكم في الوقود على قاذفة B-1. حتى أنهم فكروا في وضعها على مكوك فضائي.

سرعان ما تبع جهاز D200 جهاز كمبيوتر آخر خاص بالطيران مع ثلاثة معالجات وما مجموعه 28 شريحة: كمبيوتر بيانات الهواء المركزية ، تأليف Garrett AiResearch (الآن جزء من Honeywell). تم استخدام الكمبيوتر للتحكم في طيران مقاتلة F-14 ، واستخدم شرائح MP944 MOS-LSI ، التي طورتها الشركة من 1968 إلى 1970. عالج جهاز كمبيوتر 20 بت المعلومات من أجهزة الاستشعار وقدم بيانات لمجموعة من المعدات والسيطرة على الطائرات.

كانت بنية الكمبيوتر لطائرة F-14 غير عادية. كان لديه ثلاث وحدات وظيفية تعمل بالتوازي: واحدة للضرب ، وواحدة للتقسيم ، وواحدة للوظائف المنطقية الخاصة (على سبيل المثال ، الحفاظ على القيمة بين القيود العليا والسفلى). تتكون كل وحدة من عدة شرائح MOS مختلفة ، مثل ذاكرة القراءة فقط التي تحتوي على البيانات التي تحدد تشغيل الوحدة ؛ شريحة إدارة البيانات ؛ رقائق حسابية مختلفة. وذاكرة وصول عشوائي للتخزين المؤقت.

تم تصنيف كمبيوتر F-14 ، لذلك لم يعرف سوى عدد قليل من الأشخاص عن مجموعة شرائح MP944. لكن Autonetics غطت D200 على نطاق واسع ، والتي ألهمت إنشاء كمبيوتر MOS أصغر حجمًا: System IV. كان من بنات أفكار لي Boycele ، الذي غادر فيرتشايلد أشباه الموصلات في عام 1968 لتأسيس شركة Four-Phase Systems ، وهي شركة أطلق عليها اسم منطق أربع مراحل.

تم تصنيع معالج النظام 24 بت من 9 شرائح MOS فقط: ثلاث وحدات منطقية حسابية (ALU) ، والتي كان تصميمها يسمى AL1 (تنفيذ العمليات الحسابية مثل الجمع والضرب ، بالإضافة إلى العمليات المنطقية ، و ، أو أو لا) ، ثلاثة رقاقة ROM وثلاث رقائق مع توليد منطق عشوائي.

TMX 1795 ، 3 078 ترانزستورات

4004 ، 2300 ترانزستورات

8008 ، 3098 ترانزستورات

في نفس الوقت تقريبًا ، دخلت شركة ناشئة من Massachusetts Viatron Computer Systems اللعبة. بعد عام واحد فقط من إطلاقها في نوفمبر 1967 ، أعلنت الشركة عن System 21 ، وهو كمبيوتر صغير 16 بت مع ملحقات مختلفة ، تم بناؤه على أساس رقائق MOS محلية الصنع.

هم الذين صاغوا كلمة "المعالج الدقيق". لأول مرة ، استخدمتها الشركة في إعلان في أكتوبر 1968 ، عندما أعلنت عن مشروع يسمى 2101. لكنها لم تكن شريحة - في مصطلحات Viatron ، كانت هذه الكلمة تعني جزءًا من محطة صغيرة ، مع لوحة مفاتيح ومحرك أقراص ، متصل بجهاز كمبيوتر صغير منفصل. يتحكم هذا "المعالج الدقيق" في المطراف ويتكون من 18 شريحة MOS خاصة على ثلاث لوحات.

وخلال هذا العرض ، في أواخر الستينيات من القرن الماضي ، صانع الآلات الحاسبة الياباني Business Business Corp. (المعروفة باسم Busicom) ، أمرت شركة Intel بتصنيع الرقائق لآلة حاسبة متعددة الرقائق. يتألف المنتج النهائي من معالج أحادي الشريحة ، يُعرف الآن باسم Intel 4004 ، مع ذاكرة مصاحبة ورقائق I / O. غالبًا ما يُعتبر المعالج 4 بت 4004 (معالجة بيانات 4 بت) أول معالج دقيق.

ظهرت الحاسبة مع 4004 لأول مرة في أوائل عام 1971. كان لديه العديد من المنافسين. أصدرت شركة Mostek أشباه الموصلات أول "آلة حاسبة على رقاقة" ، MK6010. تمتلك Pico Electronics و General Instrument آلة حاسبة G250 خاصة بها. بعد ستة أشهر ، تم إطلاق TMS 1802 من شركة Texas Instruments ، وكانت هذه الشريحة الأولى في سلسلة 0100 الناجحة للغاية ، وقد عملت هذه الدوائر بشكل جيد كآلة حاسبة ، لكنهم لم يعرفوا الكثير ، لكن 4004 اتبع الإرشادات المخزنة في ROM. يمكن أن يكون جهاز كمبيوتر للأغراض العامة.

لقد كان وقت التغيير السريع للآلات الحاسبة الإلكترونية ، وبعد الصعوبات المالية ، قامت Busicom ببيع حقوقها الحصرية إلى 4004. في نوفمبر 1971 ، بدأت Intel في إنتاجها والرقائق المساعدة كمنتج نهائي للحوسبة العامة. بعد بضعة أشهر ، طغت معالجات دقيقة أكثر قوة على 4004 ، لذا كان نجاحها التجاري صغيرًا. عمل في العديد من ماكينات الكرة والدبابيس ومعالج الكلمات وآلة لعد الأصوات.

Datapoint 2200 Terminal

لذا تم إنشاء أول معالج دقيق ذو 4 بت بواسطة الآلة الحاسبة. والمعالجات الدقيقة 8 بت التي خلفته بسرعة لها أصل مختلف تمامًا. بدأت قصتهم في عام 1969 بتطوير "المحطة القابلة للبرمجة" Datapoint 2200 في شركة Computer Terminal Corp. (CTC) من سان أنطونيو ، تكساس.

كان Datapoint 2200 جهاز كمبيوتر لأغراض عامة ، وليس مجرد محطة طرفية. في البداية ، تم بناء معالج دقيق 8 بت على 100 شريحة ثنائية القطب. يبحث المطورون عن طرق لتقليل استهلاك الطاقة وإنتاج الحرارة. في أوائل عام 1970 ، اتفقت CTC مع Intel على إنشاء شريحة MOS واحدة لتحل محل لوحة المعالج ، على الرغم من أنه من غير الواضح أي منهم قرر استخدام المعالج على شريحة واحدة.

قاد Gary Boone في TI تطوير TMX1795

بحلول يونيو 1970 ، طورت Intel مواصفات شريحة عمل لهندسة Datapoint 2200 ، ثم جمدت المشروع لمدة 6 أشهر. سيتم ترجمة هذا التصميم قريبًا إلى Intel 8008. لذا ، سواء كان 4004 ، مستوحى من الآلة الحاسبة ، أو 8008 ، مستوحاة من المحطة ، يجب أن يُنسب إنشاء معالج دقيق للأغراض العامة إلى Intel ، أليس كذلك؟ ليس بالفعل.

والحقيقة هي أنه في عام 1970 ، عندما بدأت Intel تطوير 8008 ، كانت شركة ناشئة من 100 شخص. بعد أن علمت بالتطوير ، عرضت شركة Texas Instruments العملاقة ، التي تتكون من 45000 شخص ، خدماتها لـ STS لتطوير معالج لمحطة Datapoint 2200. أصدرت STS مواصفات TI وأعطت الضوء الأخضر. عندما عادوا بتصميم ثلاث شرائح ، سألت STS بأدب ما إذا كان بإمكانهم التصميم على شريحة واحدة ، كما فعلت Intel. أخذت TI تصميم المعالج أحادي الشريحة في أبريل 1970. وتم الانتهاء من العمل في العام التالي ، وكانت الشريحة تسمى TMX 1795 (X من "تجريبي") ، وتحول الاسم فيما بعد إلى TMC 1795 عندما توقف عن كونه نموذجًا أوليًا.

في يونيو 1971 ، أطلقت TI إعلانًا لـ TMC 1795 تخبرنا عن كيفية استخدام "وحدة المعالجة المركزية أحادية الشريحة" في Datapoint 2200 ، "كمبيوتر قوي مزود بميزات لم يكن بها الإصدار السابق." لكن هذا لم يحدث - بعد التحقق من TMC 1795 ، رفضت لجنة مكافحة الإرهاب ذلك ، وقررت جعل المعالج على اللوحة ومع رقائق ثنائية القطب. لن تكون شريحة Intel جاهزة حتى نهاية ذلك العام.

يعتقد العديد من المؤرخين في مجال التكنولوجيا أن TMC 1795 توفي في نفس الوقت. لكن الوثائق الجديدة التي تم العثور عليها ، والتي يملكها المطور الرائد للرقاقات غاري بون ، تظهر أنه بعد رفض STS ، حاولت TI بيع الشريحة (المعدلة قليلاً ، وبالتالي تسمى TMC 1795A) لشركات مختلفة. شركة فورد موتور في عام 1971 ، أصبحوا مهتمين بإمكانية استخدام الشريحة كوحدة تحكم في المحرك ، ولهذا السبب كتب Boone "أعتقد أننا وجدنا سوقًا ضخمًا لمعالجنا على رقاقة." للأسف ، كانت هذه المحاولات فاشلة ، وتوقفت TI عن الإعلان TMC 1795 ، مع التركيز على الآلات الحاسبة الأكثر ربحية. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب في تكريم إنشاء أول معالج دقيق 8 بت بشكل صحيح ، فأنت بحاجة إلى إعطائه لـ TI ، على الرغم من أنه فقد قدراته.

رسالة بون حول فورد

وبحلول الوقت الذي حصلت فيه Intel على 8008 ، بحلول نهاية عام 1971 ، كانت STS قد فقدت الاهتمام بالفعل بالمعالجات أحادية الشريحة وتخلصت من حقوق التصميم الحصرية. لكن إنتل ذهبت أبعد من ذلك وأطلقت 8008 على أساس تجاري ، وأعلنت إعلانًا في أبريل 1972 ، ونتيجة لذلك ، أنتجت مئات الآلاف من هذه الرقائق. بعد ذلك بعامين ، من أصل 8008 ، ولد المعالج 8080 ، مما أثر بشكل كبير على إنشاء 8086 ، والذي بدوره جعل خط رقائق x86 اليوم ممكنًا. وإذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك مجهزًا بمعالج x86 ، فأنت تستخدم جهاز كمبيوتر بناءً على تصميم متجذر في محطة 1969 القابلة للبرمجة Datapoint 2200.

لا يمكن القول أن تطور المعالجات الدقيقة سار في خط مستقيم. تعتمد أشياء كثيرة على حالات الطوارئ ونتائج قرارات الأعمال المختلفة التي يمكن أن تصبح مختلفة بسهولة. تذكر كيف تم تنفيذ بنية المعالج 8 بت التي طورتها STS لـ Datapoint 2200 بأربعة طرق مختلفة. مرتين ، قامت STS بتطبيقها من خلال لوحات مملوءة بشرائح ثنائية القطب ، أولاً من خلال نقل البيانات التسلسلي ، ثم من خلال موازٍ أسرع. ثم استوفت TI و Intel طلبات STS للرقائق الفردية مع نفس مجموعة التعليمات تقريبًا ، ولكن حزمها وإشارات التحكم ومزامنة التعليمات والدوائر الداخلية كانت مختلفة تمامًا.

كانت تقنية Intel أكثر تقدمًا من TI ، على وجه الخصوص ، تم استخدام بوابات السيليكون متعددة البلورات ذاتية المحاذاة ، مما أدى إلى تسريع الترانزستورات وزيادة الإنتاج. جعل هذا النهج من الممكن ترتيب الترانزستورات أكثر كثافة. ونتيجة لذلك ، كان 4004 و 8008 أصغر حتى من TMC 1795 معًا. اعتقد مهندسو Intel أن شريحة TI كانت كبيرة جدًا وبالتالي غير عملية ، لكنها في الواقع لم تكن كذلك: شريحة ناجحة جدًا لآلات حاسبة TMS 0100 ، والتي ظهرت قليلاً في وقت لاحق ، كان هناك أكثر من TMC 1795.

بالنظر إلى كل هذا ، لمن يجب أن نعطي راحة اليد في إنشاء المعالج الدقيق؟ يمكننا القول أن المعالج الدقيق ليس اختراعًا ، ولكنه شيء ينتظره الجميع. كانت مجرد مسألة انتظار التكنولوجيا المناسبة ومتطلبات السوق. أنا أحب هذا النهج أكثر من الآخرين.

قد يكون هناك رأي آخر مفاده أن المعالج الدقيق هو مصطلح إعلاني ضروري للترويج لمنتجاتها من قبل Intel و TI وغيرها. بون ، على الرغم من أنه كان يطور TMC 1795 ، أشاد لاحقًا بإنتل لتصميمها على تحويل المعالج إلى منتج قيم. في خطاب بدون تاريخ يتعلق بنزاع حول من يجب اعتباره منشئ أول معالج دقيق ، كتب: "الشيء الرئيسي في تطوير المعالج الدقيق كان سياسة Intel في 1972-1975 ... أحدثت ابتكاراتهم في التصميم والبرمجيات والإعلان هذه الصناعة ، أو ، على الأقل تسريع مظهره ".

AL-1

يعتمد شرف إنشاء أول معالج دقيق أيضًا على فهم هذا المصطلح. يعتبر البعض أن المعالج الدقيق هو معالج مركزي على شريحة واحدة. يقول آخرون أن المنطق الحسابي على الشريحة كافٍ. يعتقد البعض الآخر أنه يكفي وضع هذه الوظائف على شرائح منفصلة ، ويمكنهم معًا تكوين معالج دقيق.

أعتقد أن الميزات الرئيسية للمعالج الدقيق هي معالج مركزي على شريحة واحدة (بما في ذلك ALU ، ووظائف التحكم ، والسجلات) وإمكانية برمجته. لكن المعالج الدقيق ليس الكمبيوتر بالكامل. عادة ، المزيد من رقائق الذاكرة ، I / O ، وغيرها من الوظائف المساعدة.

باستخدام هذا التعريف ، يعتقد معظم الناس أن المعالج الأول كان Intel 4004 ، نظرًا لأن جميع مكونات وحدة المعالجة المركزية كانت على نفس الشريحة. يتفق كل من Boone و Federico Faggin من Intel 4004 على أن 4004 تغلب على أول جهاز TMX 1795 في غضون شهرين. ثم قدم الأخير المعالج الصغري الأول 8 بت ، ثم أصبحت Intel 8008 أول معالج دقيق 8-بت تجاريًا ناجحًا.

ولكن إذا قبلت تعريفًا أقل صرامة للمعالج الدقيق ، فقد تكون الأنظمة الأخرى هي الأولى. إذا أخذنا في الاعتبار المعالج الدقيق ALU على شريحة ، فإن الأول سيكون Boisel ، الذي أنشأ الشريحة الأولى في Fairchild في عام 1968 ، قبل وقت قصير من رحيله وتأسيس أنظمة Four-Phase. يمكن أيضًا أن يكون AL1 الخاص بـ Four-Phase Systems مرشحًا ، حيث يجمع بين تسجيلات و ALUs على نفس الشريحة ، مع حلقات تحكم خارجية. إذا افترضنا أن المعالج الدقيق يمكن أن يتكون من عدة شرائح IVU ، فإن Autonetics D200 ستكون الأولى.

من وجهة نظر براءات الاختراع ، تبدو القصة مختلفة قليلاً. أدركت منظمة الشفافية الدولية بسرعة ربحية نظام البراءات. حصلوا على العديد من براءات الاختراع لـ TMX 1795 و TMS 0100 وغالبًا ما استخدموها في التقاضي وإصدار التراخيص.

على هذا الأساس ، يمكن اعتبار TI مخترع كل من المعالج الدقيق والمتحكم الدقيق ، وتخطيط شريحة واحدة لوحدة المعالجة المركزية ، والذاكرة والوظائف المساعدة المختلفة. أم لا. لأن هيلبرت حياة حصل على براءة اختراع لمعالج رقاقة واحدة في عام 1990 ، على أساس جهاز كمبيوتر تسلسلي 16 بت ، الذي بناه في عام 1969 من لوحات ذات رقائق ثنائية القطب. أدى هذا إلى ادعاءات تفوق حياة في اختراع المعالج الدقيق ، لكن TI فازت ببراءة اختراعه في عام 1996 بعد معركة قضائية صعبة.

قد يكون Boysel منافس آخر لمكان المخترع. في عام 1995 ، خلال دعوى قضائية أطلق عليها جوردون بيل لاحقًا "TI ضد الجميع" ، حارب Boisel براءات اختراع TI بشريحة AL1 ALU واحدة من عام 1969 ، مما يدل على جهاز كمبيوتر يعمل أمام المحكمة. أسفرت هذه الخطوة عن نسف حالة TI ، على الرغم من أنني شخصياً لا أجد مظاهرتها مقنعة للغاية ، لأنها استخدمت العديد من الحيل التقنية.

بغض النظر عن الاختراع الذي تعتبره أول معالج دقيق ، يمكنك الاتفاق على أنه لم يكن هناك نقص في المنافسين لهذا اللقب. من المؤسف أن معظم الناس يريدون العثور على فائز واحد ، بينما ينسى المتقدمون الآخرون الآن تقريبًا. ولكن بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في الأيام الأولى من المعالجات الدقيقة ، فإن تاريخهم الغني سيعيش.

تاريخ المعالجات الدقيقة غير متوقع

تعتقد أن كل شيء بدأ مع Intel 4004 ، ولكنه ليس بهذه البساطة

More articles: