C'est difficile à croire, mais le processeur Intel 8008, le premier du genre, le prédécesseur de la gigantesque famille de processeurs x86, est né il y a exactement 45 ans - le 1er avril 1972. L'histoire de sa naissance,
comme vous le savez , était assez déroutante et, probablement, à cette époque, peu de gens le voyaient comme une future légende. Eh bien, maintenant, la pente et la grandeur du 8008, je pense, peu le contesteront - c'était vraiment une étape importante dans la fabrication de puces. Jetons un
coup d'œil à l'intérieur de cette puce avec l'aide d'un ancien
phage Ken Shirriff et de son microscope et voyons comment cela fonctionne.
Voici le processeur à cristal 8008 dans toute sa splendeur. Les carrés sur les côtés sont des plates-formes auxquelles des jambes massives ont été soudées. Sur la puce, vous voyez l'inscription "8008" à droite et "Intel 1971" en bas. Les initiales HF en haut à droite appartiennent à
Hal Feeney , qui a créé les circuits logiques et physiques du processeur. Avec Feeney, Ted Hoff, Stan Maysor et Federico Fuggin ont travaillé à la création du 8008.
Considérons maintenant les composants fonctionnels de notre puce. Sur la gauche, nous voyons une
unité arithmétique et logique (Arithmetic / Logic Unit, ALU) effectuant des calculs sur les données disponibles. ALU possède deux registres temporaires pour stocker les données d'entrée. Comme nous pouvons le voir, ils sont de grande taille, mais pas à cause de la complexité de l'appareil, mais à cause de la taille des transistors qui y sont utilisés.
Vous trouverez ci-dessous les éléments d'aperçu dans le schéma de transfert accéléré (Carry). Lors de l'addition et de la soustraction, ce composant a calculé les 8 valeurs de transfert en parallèle pour augmenter la productivité. Puisque le transfert des bits les moins significatifs ne dépend que des bits les moins significatifs, alors que pour les bits supérieurs il dépend de divers bits, ce bloc du circuit a une forme triangulaire.
La forme triangulaire de l'ALU est inhabituelle. Il a généralement la forme d'un rectangle (structure au niveau du bit). En 8008, cependant, 8 blocs (un pour un peu) sont disposés de manière aléatoire pour s'adapter au triangle du générateur de transfert.
Au centre de la puce se trouve le registre d'instructions et le schéma de décodage d'instructions, qui déterminent la valeur de chaque instruction à 8 bits. Le décodage est effectué à l'aide d'une
matrice logique programmable (Programmable Logic Array, PLA) , qui, lorsque certaines séquences de bits sont trouvées, génère les signaux de commande correspondants pour la puce entière. En haut à droite, nous voyons 7 registres de stockage, en dessous d'eux se trouve une pile d'adresses composée de huit mots d'adresse de 14 bits. Contrairement à la plupart des processeurs, la pile d'appels 8008 est stockée directement dans la puce, pas en mémoire.
De quelles couches se compose notre cristal? Pour répondre à cette question, nous rendrons l'augmentation encore plus forte. Maintenant, nous voyons 3 couches: la plus haute est en métal conducteur. Sous elle se trouve une couche de silicium polycristallin; sous un microscope, elle a une couleur orange. Plus profond encore est un substrat de silicium gris avec des particules de remplissage formant un semi-conducteur. Le substrat est difficile à voir, mais vous pouvez voir les lignes noires entre le silicium pur et le silicium avec des additifs.
Voyons maintenant comment les bus d'alimentation (lignes bleues et rouges) et le bus de données (ligne arc-en-ciel) étaient situés sur la puce. Le bus de données connecte l'ALU à droite avec le registre d'instructions, le registre de stockage et la pile d'adresses à droite. La distribution d'énergie s'est également révélée être une tâche ardue. Dans les premiers microprocesseurs, il n'y avait qu'une seule couche métallique, et elle devait être disposée de manière à ne pas court-circuiter les intersections.
Et il ressemble à un ensemble de registres de processeur 8008. Il se compose d'un tableau de cellules DRAM 8x7, chacune utilisant 3 transistors pour stocker un bit. Chaque ligne est l'un des sept registres à 8 bits (A, B, C, D, E, H, L). Sur la gauche, vous voyez des lignes horizontales pour sélectionner la lecture et l'écriture, sur les lignes verticales supérieures pour la lecture et l'écriture des bits et des lignes électriques. L'utilisation de DRAM dans des registres au lieu de déclencheurs statiques est également inhabituelle. Cela est probablement dû au fait qu'Intel, initialement engagé dans la mémoire, avait plus d'expérience avec la DRAM.
Peut-être que quelque chose dans le périphérique Intel 8008 vous semblera primitif, voire pas du tout douteux. Comme tous les appareils dans le monde, le processeur n'était pas sans défauts, dont certains étaient encore visibles à l'époque. Par exemple, pour des raisons techniques inexplicables, le 8008 n'avait que 18 jambes et la transmission d'un ensemble complet de bits de données et d'adresses a pris jusqu'à 3 cycles d'E / S. Le problème était évident et le processeur suivant, le i8080, avait déjà 40 pieds. Mais, d'autre part, n'oubliez pas: 45 ans se sont écoulés. C'est beaucoup du point de vue humain, et selon les normes des processeurs, c'est juste une distance galactique. De ces positions et regardons ce produit remarquable.