🛄 💯 👩🏻‍🍳 تحولت رقاقة إنتل 4004 إلى 45 عامًا. القليل من تاريخ تكنولوجيا المعلومات ⚱️ 👋🏾 👈🏻

بدون الإلكترونيات الحديثة ، من الصعب بالفعل تصور حياة الإنسان. بالطبع ، هناك العديد من الأماكن التي لم يسمعوا بها حتى الآن عن التكنولوجيا الحديثة ، وليس لاستخدامها. ولكن مع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من سكان العالم ترتبط بطريقة أو بأخرى بالإلكترونيات ، والتي أصبحت جزءًا لا يتجزأ من حياتنا وعملنا.

منذ العصور القديمة ، استخدم الإنسان أجهزة مختلفة لجعل بعض عمليات الإنتاج أكثر كفاءة أو لجعل وجوده أكثر راحة. حدث اختراق حقيقي في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين ، عندما تم اختراع الترانزستورات. الأول هو الترانزستورات ثنائية القطب المستخدمة حتى الآن. تبعها ترانزستورات MOS (أشباه الموصلات أكسيد المعادن).

كانت الترانزستورات الأولى من هذا النوع أكثر تكلفة وأقل موثوقية من "أقاربها" ثنائية القطب. ولكن ، بدءًا من عام 1964 ، بدأ استخدام الدوائر المتكاملة في الإلكترونيات ، والتي كان أساسها ترانزستورات MOS بدقة. سمح هذا لاحقًا بتقليل تكلفة تصنيع الأجهزة الإلكترونية وتقليل حجم الأدوات والأنظمة بشكل كبير مع تقليل استهلاك الطاقة. بمرور الوقت ، أصبحت الدوائر المصغرة أكثر تعقيدًا وتقدمًا ، لتحل محل كتل كبيرة من الترانزستورات ، مما فتح إمكانية تقليل حجم الأجهزة الإلكترونية.

بحلول نهاية الستينيات ، بدأت الدوائر المصغرة التي تحتوي على عدد كبير من البوابات المنطقية (كبيرة في ذلك الوقت) في الانتشار: 100 أو أكثر. هذا سمح باستخدام عناصر جديدة لإنشاء أجهزة الكمبيوتر. أدرك مطورو أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية بسرعة نسبيًا أن زيادة كثافة الترانزستورات في الدائرة المصغرة ستخلق في النهاية معالج كمبيوتر على شكل شريحة واحدة. في البداية ، تم استخدام الدوائر المتكاملة مع ترانزستورات MOS لإنشاء المحطات الطرفية ، والآلات الحاسبة ، ومطوري الأنظمة المحمولة جواً للركاب والمركبات العسكرية وبدأوا في استخدامها.

لحظة مهمة

اليوم ، يعترف معظم المتخصصين الإلكترونيين أن بداية مرحلة جديدة نوعياً في تطوير الإلكترونيات بدأت في عام 1971 ، عندما ظهرت Intel 4-bit 4004 من Intel ، وتم استبدالها لاحقًا بشريحة 8-bit 8008. ظهرت بعد شركة صغيرة تسمى Nippon آلة حاسبة ، المحدودة. (فيما بعد Busicom Corp) طلبت فقط 12 شريحة من Intel. احتاجت الشركات إلى هذه الرقائق لآلاتها الحاسبة ، وتم تطوير التصميم المنطقي للرقائق بواسطة أحد موظفي شركة العملاء). في ذلك الوقت ، تم تطوير مجموعة شرائح جديدة لكل جهاز تؤدي وظائف متخصصة للغاية.

عند إتمام الطلب ، اقترح Marchian Edward Hoff تقليل عدد الرقائق للجهاز الجديد للشركة اليابانية ، مع تقديم استخدام معالج مركزي. كان هو ، كما تصور المهندس ، أن يصبح مركزًا لمعالجة البيانات وأداء الوظائف الحسابية والمنطقية. كان على المعالج استبدال عدة شرائح في وقت واحد. وافقت إدارة الشركتين على هذه الفكرة. في خريف عام 1969 ، بمساعدة ستانلي مازور ، اقترح هوف بنية رقاقة جديدة ، تم تخفيض عددها إلى 4 فقط. بعض العناصر المقترحة كانت معالج مركزي 4 بت ، ROM وذاكرة الوصول العشوائي.

تم تطوير المعالج نفسه من قبل فيديريكو فاجين ، فيزيائي من إيطاليا ، والذي أصبح المصمم الرئيسي لعائلة MCS-4 في Intel. كان هو ، بفضل معرفته بتقنية MOS ، قادرًا على إنشاء معالج ، مدركًا فكرة Hoff. بالمناسبة ، تم تطوير أول دائرة صغيرة تجارية صغيرة في العالم ، والتي تستخدم تقنية مصراع السيليكون ، من قبله. كان يطلق عليه فيرتشايلد 3708. وكان

فاجين ، كونه موظفًا في Intel ، قادرًا على إنشاء طريقة جديدة لتصميم أنظمة المنطق التعسفي. وقد ساعده في عمله ماساتوشي شيما ، الذي كان في ذلك الوقت مهندسًا في Busicom. طور فاجين وسيما في وقت لاحق المعالج الدقيق Zilog Z80 ، والذي ، بالمناسبة ، لا يزال قيد الإنتاج.

بنية معالج Intel 4004

لكن الشيء الرئيسي حدث في 15 نوفمبر 1971. هذا هو تاريخ أول معالج Intel ، رقاقة 4004 . بلغت قيمتها في ذلك الوقت 200 دولار. في المجموع ، تم تحقيق جميع وظائف المعالج الرئيسي تقريبًا على شريحة واحدة. تم الإعلان عنه في نوفمبر 1971 في مجلة Electronic News.

مواصفات وحدة المعالجة المركزية:

تاريخ الظهور: 15 نوفمبر 1971
عدد الترانزستورات: 2300
المساحة الكريستالية: 12 مم²
سير العمل: 10 ميكرون (تقنية P-channel silicon pie MOS)
تردد الساعة: 740 كيلو هرتز (بالتحديد من 500 إلى 740.740 ... كيلو هرتز ، منذ فترة الساعة 2..1.35 μs (أو 92.6 كيلو هرتز؟)
عمق البت: 4 بتات
عدد التسجيلات: 16 (16 أربعة بت يمكن استخدامها 8 8 بت)
عدد المنافذ: 16 دخل رباعي و 16 خرج رباعي
عرض ناقل البيانات: 4 بتات
: 12
: 3-
(/ROM): 4 (32768 )
(/RAM): 640 (5120 )
: 46 ( 41 — 8- 5 — 16-)
: 10,8
: −15 (pMOS)
: 0 +70C
: -40 +85C
: DIP16 ( )
: 16- DIP (1 3 , , C4004( ), 4004( ), D4004 (- ), P4004 ( ))
: MCS-4 (ROM, RAM, I/O, CPU)

نفذ هذا المعالج ما بين 60،000 و 93،000 تعليمات في الثانية. في الوقت نفسه ، كان بإمكان أحد أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الأولى ، ENIAK ، تنفيذ 5000 تعليمات فقط في الثانية. في الوقت نفسه ، احتلت ENIAC مساحة 280 مترًا مربعًا ، ووزنت 27 طنًا واستهلكت 174 كيلووات من الطاقة.

لم يصبح المعالج 4004 شائعًا جدًا. بدأ استخدام الشريحة 8080 ، التي يمكن تسميتها "حفيد" 4004 ، في كل مكان.

الآلات الحاسبة وأجهزة الكمبيوتر

في عام 1971 ، كان لدى شركة Intel منافسين. على سبيل المثال ، قامت شركة Mostek ، وهي شركة قامت بتطوير عناصر وأجهزة أشباه الموصلات بناءً عليها ، بإنشاء أول "آلة حاسبة للشرائح" في العالم ، MK6010 .

كان لدى Pico Electronics و General Instrument أيضًا إصدار عمل من "الآلة الحاسبة على رقاقة" ، تسمى G250. في غضون ستة أشهر ، قدمت شركة Texas Instruments نسخة عمل من "الآلة الحاسبة الخاصة بها على رقاقة" ، <a href = " www.datamath.org/Story/Datamath.htm#The\ "> TMS 1802. لقد كان النموذج الأول في خط 0100 الذي حقق نجاحًا فائقًا. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تعمل هذه الأنظمة بشكل مثالي كآلات حاسبة ، لكنها لا تستطيع أن تفعل أي شيء آخر. لكن 4004 عمل بالتعليمات التي تم تخزينها في الذاكرة الخارجية. وهذا سمح لنا باستخدام هذه الشريحة المعينة عند إنشاء جهاز كمبيوتر.

في ذلك الوقت ، تغير كل شيء بسرعة كبيرة. بدأت Busicom فترة من المشاكل المالية ، لذلك باعت هذه الشركة حقوقًا حصرية لمعالج 4004. وسرعان ما بدأت الأجهزة الجديدة في العمل على أساس هذه المعالجات وغيرها من المعالجات القوية. وشملت هذه معالج النصوص وأجهزة الألعاب (الكرة والدبابيس) وأنظمة أخرى.

تم استبدال المعالج 4 بت ، كما ذكر أعلاه ، بسرعة بمعالجات 8 بت ، والتي أصبحت شائعة. بالمناسبة ، لم يكن المعالج 8 بت الأول 8008 على الإطلاق ، ولكن TMX 1795 من شركة Texas Instruments.

تم قطع "النافذة" في الإلكترونيات الحديثة بواسطة كمبيوتر D200 مع دوائر متكاملة ، تم إنشاؤه في عام 1967 بواسطة Autonetics . تم إنشاء هذا الكمبيوتر المضغوط 24 بت للاستخدام في الطيران والصناعة البحرية والمجالات الأخرى. كانت كتلته فقط بضعة كيلوغرامات. كان هو الذي تم استخدامه للسيطرة على صاروخ بوسيدون ، كما تم استخدامه للتحكم في استهلاك الوقود في الطائرات العسكرية.

كمبيوتر بيانات الهواء المركزي- "وريث" D200. تم إنشاؤه بواسطة Garrett AiResearch (الآن جزء من Honeywell). تم إنشاء الكمبيوتر لطائرة F-14 ، وكان يحتوي على 28 رقاقة.

في عام 1969 ، تم إنشاء Datapoint 2200 "محطة قابلة للبرمجة" . تم تطويره من قبل موظفي شركة Terminal Terminal Corp. (CTC) من تكساس. لم تعد محطة ، بل كمبيوتر حقيقي بمعالج 8 بت ، والذي تضمن في البداية 100 شريحة ثنائية القطب.

الصورة

بعد مرور عام ، لجأت شركة STS إلى شركة Intel بطلب تطوير معالج جديد لـ D2200. قام موظفو Intel بالمهمة عن طريق إصدار مواصفات لهذه الشريحة. ثم أصبح التصميم المنطقي الذي تم تطويره أساس Intel 8008. في عام 1970 ، عندما بدأت Intel العمل على المعالج 8008 ، كانت شركة صغيرة نسبيًا تضم 100 موظف.

طلبت STS تطوير معالج بناءً على المواصفات التي تم إنشاؤها بواسطة Intel و Texas Instruments. في ذلك الوقت ، كان 45000 شخص يعملون في هذه الشركة. اقترح TI خيارًا يتكون من ثلاث شرائح ، ولكن طُلب من STS تطوير شريحة واحدة فقط لأداء جميع هذه المهام. واصلت Intel العمل على شريحة مشابهة. طورت TI نموذجًا أوليًا يسمى TMX 1795 .

في يونيو 1971 ، أطلقت شركة Texas Instruments حملة إعلامية مخصصة لفوائد معالجها. في ذلك الوقت ، تم وصف Datapoint 2200 استنادًا إلى TMX 1795 بأنه "جهاز كمبيوتر قوي يتجاوز الإصدار الأصلي" ، مما يعني أن إمكانات Datapoint 2200 المستندة إلى TMX 1795 تجاوزت إلى حد كبير إمكانات Datapoint 2200 استنادًا إلى الترانزستورات ثنائية القطب. لكن STS ، بعد التحقق من تشغيل الشريحة الجديدة ، رفضتها ، واستمرت في استخدام رقائق ثنائية القطب. كانت Intel لا تزال تعمل على معالجها الخاص.

بعد مرور بعض الوقت ، أكملت TI ، للتأكد من عدم وجود طلب على TMX 1795 (فيما بعد TMC 1795) ، الحملة الإعلامية وأوقفت إنتاج النظام. ولكن هذه الشريحة هي التي دخلت التاريخ كأول معالج 8 بت.

في عام 1971 ، فقدت STS اهتمامها بمعالج واحد لأنظمتها ، ونقل جميع الحقوق إلى شريحة Intel الجديدة. ولم تتخل الشركة عن هذه الفرصة ، واستمرت في تطوير شريحة 8008 ، وعرضتها بنجاح على عدد من الشركات الأخرى. في أبريل 1972 ، تمكنت من توريد مئات الآلاف من هذه المعالجات. بعد ذلك بعامين ، تم استبدال المعالج 8008 بـ 8080 جديد ، وبعد ذلك جاء 8086 وبدأ عصر الأنظمة المستندة إلى x86. الآن ، عند العمل على كمبيوتر شخصي قوي أو كمبيوتر محمول ، من الجدير بالذكر أن بنية هذا النظام قد تم تطويرها منذ سنوات عديدة لمحطة Datapoint 2200 القابلة للبرمجة.

ثم استخدمت Intel تكنولوجيا أكثر تقدمًا ، مما وفر ميزة معالجاتها. كانت سريعة واقتصادية نسبيًا من حيث استهلاك الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، في رقائق Intel ، كانت كثافة الترانزستور أعلى مما كانت عليه في شريحة TI ، مما سمح بتقليل حجم المعالجات. بالإضافة إلى ذلك ، لعب التسويق دورًا مهمًا ، في هذا المجال ، قامت Intel أيضًا بعدد من الخطوات الناجحة ، والتي ضمنت شعبية تطورات الشركة.

مع ذلك ، فإن الوضع مع القيادة في تطوير المعالجات الأولى بعيد عن الغموض ، كما هو شائع. كان هناك العديد من الرواد هنا في وقت واحد ، ولكن بعد ذلك أصبح تطوير واحد منهم فقط شائعًا. في الواقع ، مع "المنحدرين" المحدثين لهذه التكنولوجيا ، نتعامل جميعًا اليوم في القرن الحادي والعشرين.

تحولت رقاقة إنتل 4004 إلى 45 عامًا. القليل من تاريخ تكنولوجيا المعلومات

لحظة مهمة

مواصفات وحدة المعالجة المركزية:

الآلات الحاسبة وأجهزة الكمبيوتر

More articles: