Você acha que tudo começou com o Intel 4004, mas não é tão simples

Os

transistores 4004 , amplificadores e comutadores eletrônicos Intel de 4 bits , que agora estão no centro de tudo, de um rádio portátil a um supercomputador, foram inventados em 1947. Os primeiros protótipos foram chamados transistores bipolares e ainda estão em movimento. Na década de 1960, os engenheiros descobriram como combinar vários transistores bipolares em um único circuito integrado. Mas, devido à sua estrutura complexa, apenas um pequeno número deles poderia estar no diagrama. Portanto, embora o minicomputador criado com base em circuitos integrados bipolares fosse muito menor que nos primeiros computadores, ele exigia várias placas com centenas de chips para eles.

Em 1960, um novo tipo de transistor foi mostrado: um transistor semicondutor de óxido de metal, um transistor MOS. A princípio, a tecnologia não parecia promissora. Eles eram mais lentos, menos confiáveis e mais caros que os bipolares. Mas em 1964, os circuitos integrados baseados em transistores MOS já podiam apresentar uma densidade mais alta e um custo de produção menor do que os bipolares. A complexidade dos circuitos integrados cresceu de acordo com a lei de Moore, mas a tecnologia MOS avançou.

No final da década de 1960, um único chip MOS já podia ter cerca de 100 elementos lógicos, cada um com vários transistores, e tudo isso parecia promissor para a criação de computadores. Esses chips multicomponentes foram chamados IVIs, integração em larga escala (LSI).

Os engenheiros perceberam que a densidade crescente dos transistores MOS permitirá que o processador do computador seja colocado em um único chip. Porém, devido ao fato de os transistores MOS serem mais lentos que os bipolares, um computador baseado em chips MOS fazia sentido apenas onde pequena velocidade era necessária ou um dispositivo leve e compacto - terminais de dados, calculadoras, equipamentos eletrônicos aeroespaciais. Portanto, foi a partir dessas aplicações que a revolução do microprocessador começou.

A maioria dos engenheiros de hoje acredita que a revolução começou em 1971, com um chip de 4 bits da Intel, 4004, imediatamente seguido por um chip de 8 bits 8008. Mas a história do nascimento do microprocessador é muito mais rica e surpreendente. Em particular, alguns documentos recém-descobertos mostram como o chip Texas Instruments TMX 1795, que foi esquecido hoje, ultrapassou o Intel 8008 e se tornou o primeiro microprocessador de 8 bits, mas depois caiu no esquecimento.

Os primeiros microprocessadores abriram o caminho para o uso de chips MOS no campo do computador. O primeiro computador baseado em MOS-IVU foi o D200, criado em 1967 pela Autonetics, uma divisão da aviação norte-americana em Anaheim, Califórnia.

Três pais orgulhosos: Federico Fuggin, Marcian Hoff Jr. e Stanley Maysor posam no hall da fama dos inventores, demonstrando o microprocessador Intel 4004. O

computador universal compacto de 24 bits foi projetado para aviação e navegação. Seu processador foi construído a partir de 24 chips MOS e usou lógica de quatro fases usando quatro sinais de clock diferentes. Cada sinal com seu próprio circuito liga / desliga, ou fase, controla mudanças no estado dos transistores, o que leva a uma simplificação do circuito. Pesando apenas alguns quilos, o computador foi usado para navegar por um míssil balístico da classe Poseidon lançado de submarinos e controlar o combustível em um bombardeiro B-1. Eles até pensaram em colocá-lo em um ônibus espacial.

Logo o D200 foi seguido por outro computador de aviação com três processadores e um total de 28 chips: Central Air Data Computer, de autoria de Garrett AiResearch (agora parte da Honeywell). O computador foi usado para controlar o vôo do caça F-14, usado o chipset MP944 MOS-LSI, desenvolvido pela empresa entre 1968 e 1970. Um computador de 20 bits processou informações dos sensores e forneceu dados para um conjunto de equipamentos e controle de aeronaves.

A arquitetura do computador para o F-14 era incomum. Ele tinha três módulos funcionais trabalhando em paralelo: um para multiplicação, um para divisão e outro para funções lógicas especiais (por exemplo, mantendo o valor entre as restrições superior e inferior). Cada módulo consistia em vários chips MOS diferentes, como memória somente leitura contendo dados que determinavam a operação do módulo; chip de gerenciamento de dados; vários chips aritméticos; e memória de acesso aleatório para armazenamento temporário.

O computador F-14 foi classificado, então poucas pessoas sabiam sobre o chipset MP944. Mas a Autonetics cobriu extensivamente seu D200, que inspirou a criação de um computador MOS ainda mais compacto: o Sistema IV. Ele foi criado por Lee Boycele, que deixou a Fairchild Semiconductor em 1968 para fundar a Four-Phase Systems, uma empresa que ele nomeou em homenagem à lógica das quatro fases.

O processador do sistema IV de 24 bits era composto por apenas nove chips MOS: três módulos lógicos aritméticos (ALU), cujo design era chamado AL1 (executando operações aritméticas como adição e multiplicação, além de operações lógicas, AND, OR AND NOT), três Chip ROM e três chips com geração lógica aleatória.

TMX 1795, 3 078 transistores

4004, 2 300 transistores

8008, 3 098 transistores

Quase ao mesmo tempo, uma startup da Massachusetts Viatron Computer Systems entrou no jogo. Apenas um ano após o seu lançamento em novembro de 1967, a empresa anunciou o System 21, um minicomputador de 16 bits com vários acessórios, construído com base em chips MOS caseiros.

Foram eles que cunharam a palavra "microprocessador". Pela primeira vez, a empresa o usou em um anúncio em outubro de 1968, quando anunciou um projeto chamado 2101. Mas não era um chip - na terminologia da Viatron, essa palavra significava a parte de um pequeno terminal, com teclado e unidade de fita, conectado a um mini-computador separado. Esse "microprocessador" controlava o terminal e consistia em 18 chips MOS especiais em três placas.

E durante esse desfile, no final da década de 1960, a fabricante japonesa de computadores Business Computer Corp. (mais conhecido como Busicom), ordenou à Intel que fabricasse chips para uma calculadora com vários chips. O produto final consistia em um processador de chip único, agora conhecido como Intel 4004, com memória e chips de E / S. O 4004 de 4 bits (manipulação de dados de 4 bits) é frequentemente considerado o primeiro microprocessador.

A calculadora com a 4004ª saiu pela primeira vez no início de 1971. Ele tinha muitos concorrentes. A empresa de semicondutores Mostek lançou a primeira "calculadora em um chip", o MK6010. A Pico Electronics e a General Instrument tinham sua própria calculadora G250. Seis meses depois, foi lançado o TMS 1802 da Texas Instruments, e este foi o primeiro chip da série 0100 de muito sucesso. Esses circuitos funcionaram bem como uma calculadora, mas não sabiam muito mais, mas o 4004 seguiu as instruções armazenadas na ROM. Pode ser um computador de uso geral.

Foi um momento de rápida mudança para calculadoras eletrônicas e, após dificuldades financeiras, a Busicom vendeu seus direitos exclusivos para o 4004. Em novembro de 1971, a Intel iniciou a produção dele e de chips auxiliares como produto final para a computação em geral. Alguns meses depois, o 4004 foi ofuscado por microprocessadores mais poderosos, portanto seu sucesso comercial foi pequeno. Ele trabalhou em várias máquinas de pinball, um processador de texto e uma máquina para contar votos.

Datapoint 2200 Terminal

Portanto, o primeiro microprocessador de 4 bits foi gerado por uma calculadora. E os microprocessadores de 8 bits que o sucederam rapidamente tiveram uma origem completamente diferente. Sua história começou em 1969 com o desenvolvimento do "terminal programável" Datapoint 2200 na Computer Terminal Corp. (CTC) de San Antonio, Texas.

O Datapoint 2200 era um computador de uso geral, não apenas um terminal. Inicialmente, um microprocessador de 8 bits foi construído em 100 chips bipolares. Os desenvolvedores estão procurando maneiras de reduzir o consumo de energia e a produção de calor. No início de 1970, a CTC concordou com a Intel para construir um chip MOS para substituir a placa do processador, embora não esteja claro qual deles decidiu usar o processador em um único chip.

Gary Boone na TI liderou o desenvolvimento do TMX1795

Em junho de 1970, a Intel havia desenvolvido uma especificação de chip funcional para a arquitetura Datapoint 2200 e, em seguida, paralisou o projeto por 6 meses. Esse design será traduzido em breve para a Intel 8008. Então, seja 4004, inspirado em uma calculadora, ou 8008, inspirado em um terminal, a criação de um microprocessador de uso geral deve ser atribuída à Intel, certo? Na verdade não.

O fato é que, em 1970, quando a Intel iniciou o desenvolvimento do 8008, era uma startup de 100 pessoas. Tendo aprendido sobre o desenvolvimento, a gigante empresa Texas Instruments, composta por 45.000 pessoas, ofereceu seus serviços de STS para o desenvolvimento de um processador para o terminal Datapoint 2200. O STS emitiu especificações de TI e aprovou. Quando eles voltaram com um design para três chips, o STS perguntou educadamente se eles poderiam projetar em um único chip, como a Intel fez. A TI adotou o design de chip único do processador em abril de 1970. O trabalho foi concluído no ano seguinte, o chip foi chamado TMX 1795 (X de “experimental”) e o nome mais tarde se transformou em TMC 1795, quando deixou de ser um protótipo.

Em junho de 1971, a TI lançou um anúncio para o TMC 1795 informando como esse "CPU de chip único" seria usado no Datapoint 2200, "um computador poderoso com recursos que a versão anterior não possuía". Mas isso não aconteceu - depois de verificar o TMC 1795, a CTC o rejeitou, decidindo colocar o processador na placa e com chips bipolares. Um chip da Intel não estará pronto até o final daquele ano.

Muitos historiadores da tecnologia acreditam que o TMC 1795 morreu ao mesmo tempo. Mas os novos documentos encontrados, de propriedade do principal desenvolvedor de chips Gary Boon, mostram que, após a recusa do STS, a TI tentou vender o chip (ligeiramente modificado e, portanto, chamado TMC 1795A) para várias empresas. Ford Motor Co. em 1971, eles se interessaram pela possibilidade de usar o chip como um controlador de motor, motivo pelo qual Boone escreveu "Acho que encontramos um mercado de massa para o nosso processador baseado em chip". Infelizmente, essas tentativas não tiveram êxito e a TI parou de anunciar o TMC 1795, concentrando-se em calculadoras mais lucrativas. No entanto, se você deseja honrar corretamente a criação do primeiro microprocessador de 8 bits, é necessário entregá-lo à TI, embora tenha perdido seus recursos.

Carta de Boone sobre Ford

Quando a Intel ganhou 8008, no final de 1971, o STS já havia perdido o interesse pelos processadores de chip único e se livrado dos direitos exclusivos de design. Mas a Intel foi mais longe e lançou o 8008 em pé comercial, fazendo um anúncio em abril de 1972 e, como resultado, produziu centenas de milhares desses chips. Dois anos depois, de 8008, nasceu o microprocessador 8080, que influenciou bastante a criação do 8086, que, por sua vez, tornou possível a linha de chips x86 de hoje. E se o seu PC estiver equipado com um processador x86, você estará usando um computador baseado em um design enraizado no terminal programável Datapoint 2200 1969.

Não se pode dizer que a evolução dos microprocessadores foi linear. Muitas coisas dependiam das contingências e resultados de várias decisões de negócios que poderiam facilmente se tornar diferentes. Lembre-se de como a arquitetura do processador de 8 bits desenvolvida pela STS para o Datapoint 2200 foi implementada quatro de maneiras diferentes. Por duas vezes, o STS o implementou por meio de placas cheias de chips bipolares, primeiro por transferência serial de dados e depois por paralelo mais rápido. Então, a TI e a Intel atenderam às solicitações do STS para chips únicos com quase o mesmo conjunto de instruções, mas sua embalagem, sinais de controle, sincronização de instruções e circuitos internos eram completamente diferentes.

A tecnologia Intel era mais avançada que a TI, em particular, foram utilizadas portas de silício policristalino auto-alinhadas, que aceleraram os transistores e aumentaram a produção. Essa abordagem tornou possível organizar os transistores mais densos. Como resultado, 4004 e 8008, mesmo juntos, eram menores que o TMC 1795. Os engenheiros da Intel pensaram que o chip de TI era muito grande e, portanto, impraticável, mas na verdade não era: um chip de muito sucesso para as calculadoras TMS 0100, que parecia um pouco mais tarde, houve ainda mais do que o TMC 1795.

Diante de tudo isso, a quem devemos dar a palma da mão na criação do microprocessador? Podemos dizer que o microprocessador não é uma invenção, mas algo que todos estavam esperando. Era apenas uma questão de esperar por tecnologias e demandas de mercado adequadas. Eu gosto mais dessa abordagem do que de outras.

Outra visão pode ser que o microprocessador é um termo de publicidade necessário para a promoção de seus produtos pela Intel, TI e outros. Boone, embora estivesse desenvolvendo o TMC 1795, mais tarde prestou homenagem à Intel por sua determinação em transformar o microprocessador em um produto valioso. Em uma carta sem data relacionada a uma disputa sobre quem deveria ser considerado o criador do primeiro microprocessador, ele escreveu: “A principal coisa no desenvolvimento do microprocessador era a política da Intel em 1972-75 ... Suas inovações em design, software e publicidade geraram esse setor, ou, pelo menos acelerou sua aparência ".

AL-1

A honra de criar o primeiro microprocessador também depende da compreensão desse termo. Alguns consideram o microprocessador um processador central em um único chip. Outros dizem que a lógica aritmética no chip é suficiente. Outros acham que basta colocar essas funções em chips separados e, juntos, eles já podem formar um microprocessador.

Acredito que os principais recursos do microprocessador sejam um processador central em um único chip (incluindo ALU, funções de controle, registros) e a possibilidade de sua programação. Mas o microprocessador não é o computador inteiro. Geralmente, mais chips de memória, E / S e outras funções auxiliares.

Usando essa definição, a maioria das pessoas acredita que o primeiro microprocessador foi o Intel 4004, pois todos os componentes da CPU estavam no mesmo chip. Boone e Federico Faggin, da Intel 4004, concordam que o 4004 venceu o primeiro TMX 1795 em alguns meses. E o último introduziu o primeiro microprocessador de 8 bits e o Intel 8008 se tornou o primeiro microprocessador de 8 bits comercialmente bem-sucedido.

Mas se você aceitar uma definição menos rigorosa do microprocessador, outros sistemas podem ser os primeiros. Se considerarmos o microprocessador ALU em um chip, o primeiro será Boisel, que criou o primeiro chip em Fairchild em 1968, pouco antes de sua partida e da fundação da Four-Phase Systems. A AL1 da Four-Phase Systems também pode ser uma candidata, pois combina registros e ALUs no mesmo chip, com loops de controle externo. Se assumirmos que o microprocessador pode consistir em vários chips IVU, o Autonetics D200 será o primeiro.

Do ponto de vista das patentes, a história parece um pouco diferente. A TI percebeu rapidamente a lucratividade do sistema de patentes. Eles receberam muitas patentes para o TMX 1795 e TMS 0100 e freqüentemente as usavam em litígios e na emissão de licenças.

Nesta base, a TI pode ser considerada o inventor de um microprocessador e um microcontrolador, um layout de chip único da CPU, memória e várias funções auxiliares. Ou não Porque Hilbert Hyatt recebeu uma patente para um processador de chip único em 1990, baseado em um computador serial de 16 bits, que ele construiu em 1969 a partir de placas com chips bipolares. Isso levou a reivindicações da superioridade de Hyatt na invenção do microprocessador, mas a TI ganhou sua patente em 1996 após uma difícil batalha judicial.

Outro candidato ao lugar do inventor pode ser Boysel. Em 1995, durante uma ação que Gordon Bell mais tarde chamou de "TI contra todos", Boisel lutou contra as patentes de TI com um único chip AL1 ALU de 1969, demonstrando um computador em funcionamento para o tribunal. Essa ação torpedeou o caso da TI, embora eu pessoalmente não ache a demonstração muito convincente, porque ela usou vários truques técnicos.

Independentemente de qual invenção você considere ser o primeiro microprocessador, você pode concordar que não faltaram concorrentes neste título. É uma pena que a maioria das pessoas queira encontrar um único vencedor, enquanto outros candidatos estão quase esquecidos. Mas para aqueles que estão interessados nos primeiros dias dos microprocessadores, sua rica história continuará viva.

Histórico inesperado do microprocessador

Você acha que tudo começou com o Intel 4004, mas não é tão simples

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