Geekly articles weekly

Chip Intel 4004 berusia 45 tahun. Sedikit sejarah TI



Tanpa elektronik modern, kehidupan manusia sudah sulit dibayangkan. Tentu saja, ada banyak tempat di mana mereka masih belum mendengar tentang teknologi modern, belum menggunakannya. Namun demikian, sebagian besar populasi dunia entah bagaimana terhubung dengan elektronik, yang telah menjadi bagian integral dari kehidupan dan pekerjaan kita.

Dari zaman kuno, manusia menggunakan berbagai perangkat untuk membuat beberapa proses produksi lebih efisien atau untuk membuat keberadaannya lebih nyaman. Sebuah terobosan nyata terjadi pada akhir 40-an abad ke-20, ketika transistor ditemukan. Yang pertama adalah transistor bipolar yang digunakan sejauh ini. Mereka diikuti oleh transistor MOS (semikonduktor oksida logam).

Transistor pertama dari jenis ini lebih mahal dan kurang dapat diandalkan daripada "saudara" bipolar mereka. Tetapi, mulai tahun 1964, sirkuit terintegrasi mulai digunakan dalam elektronik, yang dasarnya adalah transistor MOS. Ini selanjutnya memungkinkan untuk mengurangi biaya pembuatan perangkat elektronik dan secara signifikan mengurangi ukuran gadget dan sistem sambil mengurangi konsumsi energi. Seiring waktu, sirkuit mikro menjadi lebih kompleks dan canggih, menggantikan blok besar transistor, yang membuka kemungkinan mengurangi ukuran perangkat elektronik.

Pada akhir 60-an, sirkuit mikro dengan jumlah gerbang logika yang cukup besar (besar untuk waktu itu) mulai menyebar: 100 atau lebih. Ini memungkinkan penggunaan elemen baru untuk membuat komputer. Para pengembang komputer elektronik relatif cepat menyadari bahwa peningkatan kepadatan transistor dalam rangkaian mikro pada akhirnya akan menciptakan prosesor komputer dalam bentuk chip tunggal. Awalnya, sirkuit terintegrasi dengan transistor MOS digunakan untuk membuat terminal, kalkulator, dan pengembang sistem udara untuk kendaraan penumpang dan militer mulai menggunakannya.

Momen kunci


Saat ini, sebagian besar spesialis elektronik mengakui bahwa dimulainya tahap baru secara kualitatif dalam pengembangan elektronik dimulai pada tahun 1971, ketika Intel muncul prosesor 4-bit 4004 dari Intel, kemudian digantikan oleh chip 8-bit 8008. Itu muncul setelah sebuah perusahaan kecil bernama Nippon Mesin Hitung, Ltd. (selanjutnya Busicom Corp.) memesan hanya 12 chip dari Intel. Perusahaan membutuhkan chip ini untuk kalkulator mereka, dan desain logis dari chip dikembangkan oleh karyawan perusahaan pelanggan). Pada saat itu, untuk setiap perangkat, chipset baru dikembangkan yang melakukan fungsi yang sangat khusus.

Ketika menyelesaikan pesanan, Marchian Edward Hoff mengusulkan pengurangan jumlah chip untuk perangkat baru perusahaan Jepang, memperkenalkan penggunaan prosesor sentral. Dialah yang, sebagaimana dikandung oleh insinyur, adalah menjadi pusat untuk pengolahan data dan melakukan fungsi aritmatika dan logis. Prosesor harus mengganti beberapa chip sekaligus. Manajemen kedua perusahaan menyetujui ide ini. Pada musim gugur 1969, dengan bantuan Stanley Mazor, Hoff mengusulkan arsitektur chip baru, yang jumlahnya dikurangi menjadi hanya 4. Beberapa elemen yang diusulkan adalah prosesor sentral 4-bit, ROM dan RAM.

Prosesor itu sendiri dikembangkan oleh Federico Fagin, seorang ahli fisika dari Italia, yang menjadi desainer utama keluarga MCS-4 di Intel. Dialah yang, berkat pengetahuannya tentang teknologi MOS, mampu membuat prosesor, menerapkan ide Hoff. Omong-omong, microcircuit komersial pertama di dunia, yang menggunakan teknologi rana silikon, juga dikembangkan olehnya. Itu disebut Fairchild 3708.

Fajin, sebagai karyawan Intel, mampu menciptakan metode baru untuk merancang sistem logika sewenang-wenang. Dia dibantu dalam pekerjaannya oleh Masatoshi Shima, yang pada waktu itu adalah seorang insinyur di Busicom. Fajin dan Sima kemudian mengembangkan mikroprosesor Zilog Z80 , yang, secara kebetulan, masih diproduksi.


Arsitektur prosesor Intel 4004

Tetapi hal utama terjadi pada 15 November 1971. Ini adalah tanggal mikroprosesor Intel pertama, chip 4004 . Nilainya saat itu berjumlah $ 200. Secara total, hampir semua fungsi prosesor mainframe direalisasikan pada satu chip. Itu diumumkan pada November 1971 dalam jurnal Electronic News.

Spesifikasi CPU:


  • Tanggal penampilan: 15 November 1971
  • Jumlah Transistor: 2300
  • Area Kristal: 12 mm²
  • Alur kerja: 10 mikron (teknologi POS saluran silikon pie)
  • Frekuensi clock: 740 kHz (khusus dari 500 hingga 740.740 ... kHz, sejak periode clock 2..1.35 μs (atau 92.6 kHz?)
  • Kedalaman bit: 4 bit
  • Jumlah register: 16 (16 empat bit dapat digunakan sebagai 8 delapan bit)
  • Jumlah port: 16 input empat bit dan 16 output empat bit
  • Lebar Bus Data: 4 bit
  • : 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)

Prosesor ini dijalankan antara 60.000 dan 93.000 instruksi per detik. Pada saat yang sama, salah satu komputer elektronik pertama, ENIAK , hanya dapat menjalankan 5.000 instruksi per detik. Pada saat yang sama, ENIAC menempati 280 meter persegi, beratnya 27 ton dan mengkonsumsi energi 174 kW.

Prosesor 4004 tidak menjadi terlalu populer. Chip 8080, yang bisa disebut "cicit" dari 4004, mulai digunakan di mana-mana.

Kalkulator dan komputer


Pada tahun 1971, Intel memiliki pesaing. Misalnya, Mostek, sebuah perusahaan yang mengembangkan elemen semikonduktor dan perangkat berdasarkan pada mereka, menciptakan "kalkulator chip" pertama di dunia, MK6010 .

Pico Electronics dan Instrumen Umum juga memiliki versi "kalkulator pada chip" yang berfungsi , disebut G250. Dalam enam bulan, Texas Instruments memperkenalkan versi "kalkulator pada chip" yang berfungsi, "<a href =" www.datamath.org/Story/Datamath.htm#The\ "> TMS 1802. Itu adalah model pertama di jalur 0100 yang sangat sukses. Pada saat yang sama, sistem ini dapat bekerja dengan sempurna sebagai kalkulator, tetapi mereka tidak dapat melakukan hal lain. Tetapi 4004 bekerja dengan instruksi yang disimpan dalam memori eksternal. Dan ini memungkinkan kami untuk menggunakan chip khusus ini saat membuat komputer.

Pada saat itu, semuanya berubah dengan sangat cepat. Busicom memulai periode masalah keuangan, sehingga perusahaan ini menjual hak eksklusif ke prosesor 4004. Tak lama kemudian, perangkat baru mulai bekerja berdasarkan ini dan prosesor yang lebih kuat lainnya. Ini termasuk pengolah kata, perangkat game (pinball), dan sistem lainnya.

Prosesor 4-bit, seperti yang disebutkan di atas, dengan cepat digantikan oleh mikroprosesor 8-bit, yang menjadi populer. Omong-omong, prosesor 8-bit pertama sama sekali bukan 8008, tetapi TMX 1795 dari Texas Instruments.

"Jendela" ke dalam elektronik modern "dipotong" oleh komputer D200 dengan sirkuit terintegrasi, dibuat pada tahun 1967 oleh Autonetics . Komputer 24-bit yang ringkas ini dibuat untuk digunakan dalam penerbangan, industri maritim, dan bidang lainnya. Massanya hanya beberapa kilogram. Dialah yang digunakan untuk mengendalikan roket Poseidon, ia juga digunakan untuk mengendalikan konsumsi bahan bakar di pesawat militer.

Komputer data udara sentral- "pewaris" D200. Itu dibuat oleh Garrett AiResearch (sekarang bagian dari Honeywell). Komputer itu dibuat untuk F-14, itu berisi 28 chip.

Pada tahun 1969, "terminal diprogram" Datapoint 2200 dibuat . Ini dikembangkan oleh karyawan Computer Terminal Corp. (CTC) dari Texas. Itu bukan lagi terminal, tetapi komputer nyata dengan prosesor 8-bit, yang awalnya termasuk 100 chip bipolar.

gambar

Setahun kemudian, STS beralih ke Intel dengan permintaan untuk mengembangkan prosesor baru untuk D2200. Karyawan Intel melakukan pekerjaan dengan merilis spesifikasi untuk chip ini. Desain logis yang dikembangkan kemudian menjadi dasar Intel 8008. Pada tahun 1970, ketika Intel mulai bekerja pada prosesor 8008, itu adalah perusahaan yang relatif kecil dengan 100 karyawan.

STS diminta untuk mengembangkan prosesor berdasarkan spesifikasi yang dibuat oleh Intel dan Texas Instruments. Saat itu, 45.000 orang bekerja di perusahaan ini. TI mengusulkan opsi yang terdiri dari tiga chip, tetapi STS diminta untuk mengembangkan hanya satu chip untuk melakukan semua tugas ini. Intel terus bekerja pada chip yang sama. TI mengembangkan prototipe yang disebut TMX 1795 .

Pada Juni 1971, Texas Instruments meluncurkan kampanye media yang didedikasikan untuk manfaat prosesornya. Pada saat itu, Datapoint 2200 berdasarkan pada TMX 1795 digambarkan sebagai "komputer yang kuat yang melampaui versi asli", yang berarti bahwa kemampuan Datapoint 2200 berdasarkan pada TMX 1795 secara signifikan melebihi kemampuan Datapoint 2200 berdasarkan pada transistor bipolar. Tetapi STS, setelah memeriksa operasi chip baru, menolaknya, terus menggunakan chip bipolar. Intel masih mengerjakan prosesornya sendiri.

Setelah beberapa waktu, TI, memastikan bahwa tidak ada permintaan untuk TMX 1795 (selanjutnya TMC 1795), menyelesaikan kampanye media dan menghentikan produksi sistem. Tapi chip inilah yang memasuki sejarah sebagai prosesor 8-bit pertama.

Pada tahun 1971, STS kehilangan minat pada prosesor tunggal untuk sistemnya, mentransfer semua hak ke chip Intel baru. Perusahaan tidak melepaskan kesempatan ini, dan terus mengembangkan chip 8008 , berhasil menawarkannya ke sejumlah perusahaan lain. Pada April 1972, ia berhasil memasok ratusan ribu prosesor semacam itu. Dua tahun kemudian, prosesor 8008 digantikan oleh 8080 baru, setelah itu 8086 datang dan era sistem berbasis x86 dimulai. Sekarang, bekerja pada PC atau laptop yang kuat, perlu diingat bahwa arsitektur sistem seperti itu dikembangkan bertahun-tahun yang lalu untuk terminal yang dapat diprogram Datapoint 2200.

Intel kemudian menggunakan teknologi yang lebih maju, yang memberikan keuntungan dari prosesornya. Mereka cepat dan relatif ekonomis dalam hal konsumsi energi. Plus, dalam chip Intel, kerapatan transistor lebih tinggi dari pada chip TI, yang mengurangi ukuran prosesor. Selain itu, pemasaran memainkan peran penting, di bidang ini Intel juga membuat sejumlah langkah sukses, yang memastikan popularitas perkembangan perusahaan.

Bagaimanapun, situasi dengan kepemimpinan dalam pengembangan prosesor pertama jauh dari tidak ambigu, seperti yang umumnya diyakini. Ada beberapa perintis di sini sekaligus, tetapi kemudian perkembangan hanya satu di antara mereka menjadi populer. Sebenarnya, dengan "keturunan" modern dari teknologi ini, kita semua berurusan hari ini, di abad ke-21.

Source: https://habr.com/ru/post/id399473/

More articles:


All Articles