من الصعب تصديق ذلك ، لكن معالج Intel 8008 ، وهو الأول من نوعه ، وهو سلف عائلة معالجات x86 العملاقة ، ولد قبل 45 عامًا بالضبط - في 1 أبريل 1972. كانت قصة ولادته ،
كما تعلمون ، مربكة إلى حد ما ، وربما ، في ذلك الوقت ، كان القليلون يرون أنه أسطورة مستقبلية. حسنًا ، أعتقد الآن أن انحدار وعظمة 8008 ، سيجادل قليلون - لقد كان حقًا علامة فارقة في تصنيع الرقائق. دعونا نلقي
نظرة على الجزء الداخلي من هذه الشريحة بمساعدة
البلدة القديمة
المتحمسة كين شريف وميكروسكوبه ونرى كيف تعمل.
هنا هو المعالج البلوري 8008 بكل مجده. المربعات على الجانبين هي منصات تم فيها لحام الأرجل الضخمة. على الشريحة ترى النقش "8008" على اليمين و "Intel 1971" في الأسفل. تنتمي الأحرف الأولى من HF من أعلى اليمين إلى
Hal Feeney ، الذي أنشأ الدوائر المنطقية والمادية للمعالج. بالتعاون مع Feeney و Ted Hoff و Stan Maysor و Federico Fuggin على إنشاء 8008.
الآن فكر في الأجزاء الوظيفية المكونة لرقاقة لدينا. على اليسار نرى
وحدة منطق حسابية (وحدة حسابية / منطقية ، ALU) تقوم بإجراء العمليات الحسابية على البيانات المتاحة. لدى ALU تسجيلان مؤقتان لتخزين بيانات الإدخال. كما نرى ، فهي كبيرة الحجم ، ولكن ليس بسبب تعقيد الجهاز ، ولكن بسبب حجم الترانزستورات المستخدمة فيها.
فيما يلي عناصر المعاينة في مخطط النقل المتسارع (Carry). عند الجمع والطرح ، قام هذا المكون بحساب جميع قيم النقل الثمانية بالتوازي لزيادة الإنتاجية. نظرًا لأن نقل البتات الأقل أهمية يعتمد فقط على البتات الأقل أهمية ، بينما يعتمد البتات الأعلى على البتات المختلفة ، فإن كتلة الكتلة هذه لها شكل مثلث.
الشكل الثلاثي لـ ALU غير عادي. عادة ما يكون على شكل مستطيل (هيكل أحادي الاتجاه). في 8008 ، ومع ذلك ، يتم ترتيب 8 كتل (واحدة للبتة) بشكل عشوائي لتناسب مثلث مولد النقل.
يوجد في وسط الرقاقة مخطط تسجيل التعليمات البرمجية وفك تشفير التعليمات ، الذي يحدد قيمة كل تعليمة ذات 8 بتات. يتم تنفيذ فك التشفير باستخدام
مصفوفة منطق قابلة للبرمجة (مصفوفة منطق قابلة للبرمجة ، PLA) ، والتي ، عند العثور على تسلسلات معينة من البتات ، تولد إشارات التحكم المقابلة للرقاقة بأكملها. في الجزء العلوي الأيسر ، نرى 7 سجلات تخزين ، أسفلها مجموعة عناوين تتكون من ثماني كلمات عنوان 14 بت. على عكس معظم المعالجات ، يتم تخزين مكدس المكالمة 8008 مباشرة في الشريحة ، وليس في الذاكرة.
ما هي الطبقات التي تتكون منها بلورتنا؟ للإجابة على هذا السؤال ، سنجعل الزيادة أقوى. نرى الآن 3 طبقات: الجزء العلوي هو موصل معدني. تحته طبقة من السليكون المتعدد البلورات ؛ تحت الميكروسكوب ، له لون برتقالي. والأعمق من ذلك هو الركيزة السليكون الرمادي مع جزيئات الحشو التي تشكل أشباه الموصلات. من الصعب رؤية الركيزة ، ولكن يمكنك رؤية الخطوط السوداء بين السيليكون النقي والسيليكون مع الإضافات.
الآن دعونا نرى كيف تم وضع حافلات الطاقة (خطوط زرقاء وحمراء) وحافلة البيانات (خط قوس قزح) على الشريحة. يربط ناقل البيانات ALU على اليمين بسجل التعليمات وسجل التخزين ومكدس العنوان على اليمين. كما أثبت توزيع الطاقة أنه مهمة شاقة. في المعالجات الأولى ، كانت هناك طبقة معدنية واحدة فقط ، وكان لابد من ترتيبها حتى لا تكون هناك تقاطعات تقصير.
ويبدو أن مجموعة من المعالجات تسجل 8008 ، وتتكون من مجموعة من خلايا DRAM 8x7 ، يستخدم كل منها 3 ترانزستورات لتخزين بت واحد. كل صف هو واحد من سبعة تسجيلات ذات 8 بتات (A ، B ، C ، D ، E ، H ، L). على اليسار ، ترى خطوطًا أفقية لتحديد القراءة والكتابة ، على الخطوط العمودية العلوية لقراءة البتات وخطوط الكهرباء. استخدام DRAM في السجلات بدلاً من المحفزات الثابتة أمر غير معتاد أيضًا. ربما يرجع ذلك إلى حقيقة أن Intel ، التي تعمل في الذاكرة في الأصل ، لديها خبرة أكبر مع DRAM.
ربما يبدو شيء ما في جهاز Intel 8008 بدائيًا لك ، إن لم يكن مشكوكًا فيه على الإطلاق. مثل جميع الأجهزة في العالم ، لم يكن المعالج خاليًا من العيوب ، وكان بعضها مرئيًا حتى ذلك الحين. على سبيل المثال ، ولأسباب فنية لا يمكن تفسيرها ، كان لدى 8008 18 ساقًا فقط ، واستغرق إرسال مجموعة كاملة من بتات وعناوين البيانات ما يصل إلى 3 دورات I / O. كانت المشكلة واضحة ، والمعالج التالي ، i8080 ، لديه بالفعل 40 أرجل. ولكن ، من ناحية أخرى ، لا تنسى: لقد مرت 45 سنة. هذا كثير من وجهة نظر الإنسان ، وبمقاييس المعالجات ، إنها مجرد مسافة مجرة. من هذه المواقف ، دعونا نلقي نظرة على هذا المنتج الرائع.