Anda pikir semuanya dimulai dengan Intel 4004, tetapi tidak sesederhana itu

Intel 4-bit 4004

Transistor, amplifier dan sakelar elektronik, yang sekarang menjadi pusat segalanya mulai dari radio genggam hingga superkomputer, diciptakan pada tahun 1947. Prototipe awal disebut transistor bipolar, dan mereka masih bergerak. Pada 1960-an, para insinyur telah menemukan cara menggabungkan beberapa transistor bipolar pada satu sirkuit terintegrasi. Tetapi karena strukturnya yang kompleks, hanya sebagian kecil saja yang ada di diagram. Oleh karena itu, walaupun komputer mini yang dibuat berdasarkan sirkuit terintegrasi bipolar jauh lebih kecil daripada komputer awal, itu membutuhkan beberapa papan dengan ratusan chip untuknya.

Pada tahun 1960, jenis baru transistor ditunjukkan: transistor logam-oksida-semikonduktor, transistor MOS. Pada awalnya, teknologinya tidak terlihat menjanjikan. Mereka lebih lambat, lebih tidak dapat diandalkan dan lebih mahal daripada yang bipolar. Tetapi pada tahun 1964, sirkuit terintegrasi berdasarkan transistor MOS sudah dapat membanggakan kepadatan yang lebih tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah daripada yang bipolar. Kompleksitas sirkuit terintegrasi tumbuh sesuai dengan hukum Moore, tetapi teknologi MOS terus maju.

Pada akhir 1960-an, satu chip MOS sudah dapat memiliki sekitar 100 elemen logika, yang masing-masing memiliki beberapa transistor, dan semua ini tampak menjanjikan untuk membuat komputer. Chip multikomponen ini disebut IVI, integrasi skala besar (LSI).

Insinyur menyadari bahwa peningkatan kepadatan transistor MOS akan memungkinkan prosesor komputer ditempatkan pada satu chip. Tetapi karena fakta bahwa transistor MOS lebih lambat daripada yang bipolar, komputer berbasis chip MOS hanya masuk akal di mana kecepatan kecil diperlukan atau perangkat yang ringan dan kompak - terminal data, kalkulator, peralatan elektronik kedirgantaraan. Jadi dari aplikasi seperti itulah revolusi mikroprosesor dimulai.

Sebagian besar insinyur saat ini percaya bahwa revolusi dimulai pada tahun 1971, dengan chip 4-bit dari Intel, 4004, segera diikuti oleh chip 8-bit 8008. Tetapi kisah kelahiran mikroprosesor jauh lebih kaya dan lebih menakjubkan. Secara khusus, beberapa dokumen yang baru ditemukan menunjukkan bagaimana chip Texas Instruments TMX 1795, yang dilupakan hari ini, mengambil alih Intel 8008 dan menjadi mikroprosesor 8-bit pertama, tetapi kemudian tenggelam terlupakan.

Mikroprosesor pertama membuka jalan untuk penggunaan chip MOS di bidang komputer. Komputer berbasis MOS-IVU pertama adalah D200, dibuat pada tahun 1967 oleh Autonetics, sebuah divisi dari North American Aviation di Anaheim, California.

Tiga ayah yang bangga: Federico Fuggin, Marcian Hoff Jr. dan Stanley Maysor berpose di aula ketenaran bagi para penemu, menunjukkan mikroprosesor Intel 4004.

Komputer universal 24-bit yang ringkas ini dirancang untuk penerbangan dan navigasi. Prosesornya dibangun dari 24 chip MOS dan menggunakan logika empat fase menggunakan empat sinyal clock yang berbeda. Setiap sinyal dengan sirkuit on / off-nya sendiri, atau fase, mengendalikan perubahan dalam keadaan transistor, yang menyebabkan penyederhanaan rangkaian. Beratnya hanya beberapa kilogram, komputer itu digunakan untuk menavigasi rudal balistik kelas Poseidon diluncurkan dari kapal selam dan untuk mengendalikan bahan bakar pada bomber B-1. Mereka bahkan berpikir untuk menaruhnya di pesawat ulang-alik.

Segera D200 diikuti oleh komputer penerbangan lain dengan tiga prosesor dan total 28 chip: Central Air Data Computer, yang ditulis oleh Garrett AiResearch (sekarang bagian dari Honeywell). Komputer itu digunakan untuk mengontrol penerbangan pesawat tempur F-14, menggunakan chipset MP944 MOS-LSI, yang dikembangkan oleh perusahaan dari tahun 1968 hingga 1970. Komputer 20-bit memproses informasi dari sensor dan menyediakan data untuk satu set peralatan dan kontrol pesawat.

Arsitektur komputer untuk F-14 tidak biasa. Itu memiliki tiga modul fungsional yang bekerja secara paralel: satu untuk perkalian, satu untuk divisi, dan satu untuk fungsi logis khusus (misalnya, menjaga nilai antara kendala atas dan bawah). Setiap modul terdiri dari beberapa chip MOS yang berbeda, seperti memori hanya baca yang berisi data yang menentukan operasi modul; chip manajemen data; berbagai chip aritmatika; dan memori akses acak untuk penyimpanan sementara.

Komputer F-14 diklasifikasikan, sehingga sedikit orang yang tahu tentang chipset MP944. Tetapi Autonetics secara luas membahas D200-nya, yang menginspirasi pembuatan komputer MOS yang bahkan lebih ringkas: Sistem IV. Dia adalah gagasan Lee Boycele, yang meninggalkan Fairchild Semiconductor pada tahun 1968 untuk menemukan Four-Phase Systems, sebuah perusahaan yang dinamai berdasarkan logika empat fase.

Prosesor Sistem IV 24-bit hanya terbuat dari sembilan chip MOS: tiga modul logika aritmatika (ALU), yang desainnya disebut AL1 (melakukan operasi aritmatika seperti penambahan dan perkalian, serta operasi logis, DAN, ATAU DAN TIDAK), tiga Chip ROM dan tiga chip dengan generasi logika acak.

TMX 1795, 3 078 transistor

4004, 2 300 transistor

8008, 3 098 transistor

Hampir pada saat yang sama, sebuah startup dari Massachusetts Viatron Computer Systems memasuki permainan. Hanya setahun setelah diluncurkan pada November 1967, perusahaan mengumumkan System 21, komputer mini 16-bit dengan berbagai aksesori, dibuat berdasarkan chip MOS buatan sendiri.

Merekalah yang menciptakan kata "mikroprosesor." Untuk pertama kalinya, perusahaan menggunakannya dalam pengumuman pada Oktober 1968 ketika mengumumkan proyek yang disebut 2101. Tapi itu bukan chip - dalam terminologi Viatron kata ini menunjukkan bagian dari terminal kecil, dengan keyboard dan tape drive, yang terhubung ke komputer mini yang terpisah. "Mikroprosesor" ini mengendalikan terminal dan terdiri dari 18 chip MOS khusus pada tiga papan.

Dan selama parade ini, pada akhir 1960-an, pembuat kalkulator Jepang Business Computer Corp (lebih dikenal sebagai Busicom), memerintahkan Intel untuk memproduksi chip untuk kalkulator multi-chip. Produk akhir terdiri dari prosesor single-chip, sekarang dikenal sebagai Intel 4004, dengan memori yang menyertai dan chip I / O. 4-bit 4004 (memanipulasi data 4-bit) sering dianggap sebagai mikroprosesor pertama.

Kalkulator dengan 4004 pertama keluar pada awal 1971. Dia punya banyak pesaing. Perusahaan semikonduktor Mostek mengeluarkan "kalkulator pada chip" pertama, MK6010. Pico Electronics dan Instrumen Umum memiliki kalkulator G250 sendiri. Enam bulan kemudian, TMS 1802 dari Texas Instruments diluncurkan, dan ini adalah chip pertama dalam seri 0100 yang sangat sukses.Sirkuit ini bekerja dengan baik sebagai kalkulator, tetapi mereka tidak tahu lebih banyak, tetapi 4004 mengikuti instruksi yang tersimpan dalam ROM. Ini bisa menjadi komputer tujuan umum.

Itu adalah masa perubahan yang cepat untuk kalkulator elektronik, dan setelah kesulitan keuangan, Busicom menjual hak eksklusifnya kepada 4004. Pada November 1971, Intel memulai produksi dan chip tambahan sebagai produk akhir untuk komputasi umum. Beberapa bulan kemudian, 4004 dibayangi oleh mikroprosesor yang lebih kuat, sehingga keberhasilan komersialnya kecil. Dia bekerja di beberapa mesin pinball, pengolah kata dan mesin untuk menghitung suara.

Terminal Datapoint 2200

Jadi mikroprosesor 4-bit pertama dihasilkan oleh kalkulator. Dan mikroprosesor 8-bit yang dengan cepat menggantikannya memiliki asal yang sama sekali berbeda. Kisah mereka dimulai pada tahun 1969 dengan pengembangan "terminal yang dapat diprogram" Datapoint 2200 di Computer Terminal Corp. (CTC) dari San Antonio, Texas.

Datapoint 2200 adalah komputer tujuan umum, bukan hanya terminal. Awalnya, mikroprosesor 8-bit dibangun di atas 100 chip bipolar. Pengembang telah mencari cara untuk mengurangi konsumsi energi dan produksi panas. Pada awal 1970, CTC setuju dengan Intel untuk membangun satu chip MOS untuk menggantikan papan prosesor, meskipun tidak jelas di antara mereka yang memutuskan untuk menggunakan prosesor pada satu chip.

Gary Boone di TI memimpin pengembangan TMX1795

Pada Juni 1970, Intel telah mengembangkan spesifikasi chip yang berfungsi untuk arsitektur Datapoint 2200, dan kemudian membekukan proyek selama 6 bulan. Desain ini akan segera diterjemahkan ke dalam Intel 8008. Jadi, apakah itu 4004, terinspirasi oleh kalkulator, atau 8008, yang terinspirasi oleh terminal, penciptaan mikroprosesor untuk keperluan umum harus dikaitkan dengan Intel, kan? Tidak juga.

Faktanya adalah bahwa pada tahun 1970, ketika Intel memulai pengembangan 8008, itu adalah startup dari 100 orang. Setelah mengetahui tentang pengembangannya, perusahaan raksasa Texas Instruments, yang terdiri dari 45.000 orang, menawarkan layanannya kepada STS untuk mengembangkan prosesor untuk terminal Datapoint 2200. STS mengeluarkan spesifikasi TI dan memberikan lampu hijau. Ketika mereka kembali dengan desain untuk tiga chip, STS dengan sopan bertanya apakah mereka bisa mendesain pada satu chip, seperti yang dilakukan Intel. TI mengambil desain chip tunggal dari prosesor pada bulan April 1970. Pekerjaan selesai tahun berikutnya, chip itu disebut TMX 1795 (X dari "eksperimental"), dan namanya kemudian berubah menjadi TMC 1795 ketika tidak lagi menjadi prototipe.

Pada bulan Juni 1971, TI meluncurkan iklan untuk TMC 1795 yang mengatakan bagaimana "CPU chip tunggal" ini akan digunakan dalam Datapoint 2200, "komputer yang kuat dengan fitur yang tidak dimiliki versi sebelumnya." Tapi ini tidak terjadi - setelah memeriksa TMC 1795, CTC menolaknya, memutuskan untuk membuat prosesor di papan tulis dan dengan chip bipolar. Chip dari Intel tidak akan siap sampai akhir tahun itu.

Banyak sejarawan teknologi percaya bahwa TMC 1795 mati pada saat bersamaan. Tetapi dokumen baru yang ditemukan, dimiliki oleh pengembang chip terkemuka Gary Boon, menunjukkan bahwa setelah penolakan STS, TI mencoba menjual chip (sedikit dimodifikasi, dan oleh karena itu disebut TMC 1795A) ke berbagai perusahaan. Ford Motor Co pada tahun 1971, mereka menjadi tertarik pada kemungkinan menggunakan chip sebagai pengontrol motor, itulah sebabnya Boone menulis "Saya pikir kami menemukan pasar massal untuk prosesor berbasis chip kami." Sayangnya, upaya ini tidak berhasil, dan TI berhenti mengiklankan TMC 1795, berkonsentrasi pada kalkulator yang lebih menguntungkan. Namun, jika Anda ingin menghormati penciptaan mikroprosesor 8-bit yang pertama dengan benar, Anda harus memberikannya kepada TI, meskipun kemampuannya terlewatkan.

Surat Boone tentang Ford

Pada saat Intel mendapatkan 8008, pada akhir 1971, STS sudah kehilangan minat dengan prosesor satu-chip dan menyingkirkan hak desain eksklusif. Tetapi Intel melangkah lebih jauh dan meluncurkan 8008 dengan pijakan komersial, membuat pengumuman pada April 1972, dan, sebagai hasilnya, menghasilkan ratusan ribu chip ini. Dua tahun kemudian, dari 8008, mikroprosesor 8080 lahir, yang sangat memengaruhi penciptaan 8086, yang, pada gilirannya, memungkinkan jajaran chip x86 saat ini menjadi mungkin. Dan jika PC Anda dilengkapi dengan prosesor x86, maka Anda menggunakan komputer berdasarkan desain yang di-root di terminal 1969 Datapoint 2200 yang dapat diprogram.

Tidak dapat dikatakan bahwa evolusi mikroprosesor berjalan lurus. Banyak hal bergantung pada kemungkinan dan hasil dari berbagai keputusan bisnis yang dapat dengan mudah menjadi berbeda. Ingat bagaimana arsitektur prosesor 8-bit yang dikembangkan oleh STS untuk Datapoint 2200 diimplementasikan empat berbeda dengan cara yang berbeda. Dua kali, STS mengimplementasikannya melalui papan yang dikemas dengan chip bipolar, pertama melalui transfer data serial, dan kemudian melalui paralel yang lebih cepat. Kemudian TI dan Intel memenuhi permintaan STS untuk chip tunggal dengan set instruksi yang hampir sama, tetapi pengemasannya, sinyal kontrol, sinkronisasi instruksi, dan sirkuit internal benar-benar berbeda.

Teknologi Intel lebih maju daripada TI, khususnya, gerbang silikon polycrystalline self-aligned digunakan, yang mempercepat transistor dan meningkatkan output. Pendekatan ini memungkinkan untuk mengatur transistor lebih padat. Hasilnya, 4004 dan 8008 bahkan lebih kecil daripada TMC 1795 bersama-sama. Para insinyur Intel berpikir chip TI terlalu besar dan karenanya tidak praktis, tetapi sebenarnya tidak: chip yang sangat sukses untuk kalkulator TMS 0100, yang nampak sedikit kemudian, bahkan ada lebih dari TMC 1795.

Mengingat semua ini, kepada siapa kita harus memberikan telapak tangan dalam penciptaan mikroprosesor? Kita dapat mengatakan bahwa mikroprosesor bukanlah penemuan, tetapi sesuatu yang ditunggu semua orang. Itu hanya masalah menunggu teknologi yang sesuai dan tuntutan pasar. Saya suka pendekatan ini lebih dari yang lain.

Pandangan lain mungkin bahwa mikroprosesor adalah istilah periklanan yang diperlukan untuk promosi produknya oleh Intel, TI dan lainnya. Boone, meskipun ia sedang mengembangkan TMC 1795, kemudian membayar upeti kepada Intel atas tekadnya untuk mengubah mikroprosesor menjadi produk yang berharga. Dalam sebuah surat tanpa tanggal yang berkaitan dengan perselisihan mengenai siapa yang harus dianggap sebagai pencipta mikroprosesor pertama, ia menulis: "Hal utama dalam pengembangan mikroprosesor adalah kebijakan Intel pada tahun 1972–75 ... Inovasi mereka dalam desain, perangkat lunak dan iklan memunculkan industri ini, atau, setidaknya mempercepat penampilannya. "

AL-1

Kehormatan menciptakan mikroprosesor pertama juga tergantung pada pemahaman tentang istilah ini. Beberapa menganggap mikroprosesor sebagai prosesor sentral pada satu chip. Yang lain mengatakan bahwa logika aritmatika pada chip sudah cukup. Yang lain berpikir bahwa itu cukup untuk menempatkan fungsi-fungsi ini pada chip yang terpisah, dan bersama-sama mereka sudah bisa membuat mikroprosesor.

Saya percaya bahwa fitur utama mikroprosesor adalah prosesor terpusat pada satu chip (termasuk ALU, fungsi kontrol, register) dan kemungkinan pemrogramannya. Tetapi mikroprosesor bukanlah keseluruhan komputer. Biasanya, lebih banyak chip memori, I / O, dan fungsi tambahan lainnya.

Menggunakan definisi ini, kebanyakan orang percaya bahwa mikroprosesor pertama adalah Intel 4004, karena semua komponen CPU berada pada chip yang sama. Boone dan Federico Faggin dari Intel 4004 setuju bahwa 4004 mengalahkan TMX 1795 paling awal dalam beberapa bulan. Dan yang terakhir kemudian memperkenalkan mikroprosesor 8-bit pertama, dan kemudian Intel 8008 menjadi mikroprosesor 8-bit pertama yang sukses secara komersial.

Tetapi jika Anda menerima definisi mikroprosesor yang kurang ketat, sistem lain mungkin yang pertama. Jika kita mempertimbangkan mikroprosesor ALU pada sebuah chip, maka yang pertama adalah Boisel, yang menciptakan chip pertama di Fairchild pada tahun 1968, tak lama sebelum keberangkatannya dan pendirian Sistem Empat Fase. AL1 Sistem Empat Fase juga bisa menjadi kandidat, karena menggabungkan register dan ALU pada chip yang sama, dengan loop kontrol eksternal. Jika kita mengasumsikan bahwa mikroprosesor dapat terdiri dari beberapa chip IVU, maka Autonetics D200 akan menjadi yang pertama.

Dari sudut pandang paten, ceritanya terlihat sedikit berbeda. TI dengan cepat menyadari keuntungan sistem paten. Mereka menerima banyak paten untuk TMX 1795 dan TMS 0100 dan sering menggunakannya dalam litigasi dan untuk mengeluarkan lisensi.

Atas dasar ini, TI dapat dianggap sebagai penemu baik mikroprosesor dan mikrokontroler, tata letak chip tunggal dari CPU, memori dan berbagai fungsi tambahan. Atau tidak. Karena Hilbert Hyatt menerima paten untuk prosesor chip tunggal pada tahun 1990, berdasarkan pada komputer seri 16-bit, yang ia bangun pada tahun 1969 dari papan dengan chip bipolar. Ini mengarah pada klaim superioritas Hyatt dalam penemuan mikroprosesor, tetapi TI memenangkan patennya pada tahun 1996 setelah pertempuran pengadilan yang sulit.

Pesaing lain untuk tempat penemu mungkin Boysel. Pada tahun 1995, selama gugatan yang kemudian disebut Gordon Bell "TI Terhadap Semua Orang," Boisel melawan paten TI dengan satu chip AL1 ALU dari tahun 1969, menunjukkan sebuah komputer yang berfungsi ke pengadilan. Langkah ini membuat torpedo kasus TI, meskipun saya pribadi tidak menemukan demonstrasi yang terlalu meyakinkan, karena menggunakan beberapa trik teknis.

Apa pun penemuan yang Anda anggap sebagai mikroprosesor pertama, Anda dapat setuju bahwa tidak ada kekurangan pesaing untuk gelar ini. Sangat disayangkan kebanyakan orang ingin menemukan pemenang tunggal, sementara pelamar lain sekarang hampir dilupakan. Tetapi bagi mereka yang tertarik pada masa awal mikroprosesor, sejarah mereka yang kaya akan terus berlanjut.

Riwayat mikroprosesor yang tidak terduga

Anda pikir semuanya dimulai dengan Intel 4004, tetapi tidak sesederhana itu

More articles: