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Chip Intel 4004 completou 45 anos. Um pouco da história de TI



Sem a eletrônica moderna, a vida humana já é difícil de imaginar. Claro, existem muitos lugares onde eles ainda não ouviram falar da tecnologia moderna, para não usá-la. Mas, no entanto, a esmagadora maioria da população mundial está de alguma forma conectada à eletrônica, que se tornou parte integrante de nossa vida e obra.

Desde os tempos antigos, o homem usava vários dispositivos para tornar alguns processos de produção mais eficientes ou para tornar sua própria existência mais confortável. Um verdadeiro avanço aconteceu no final dos anos 40 do século XX, quando os transistores foram inventados. Os primeiros foram os transistores bipolares usados ​​até o momento. Eles foram seguidos por transistores MOS (semicondutor de óxido metálico).

Os primeiros transistores desse tipo eram mais caros e menos confiáveis ​​do que seus "parentes" bipolares. Mas, a partir de 1964, os circuitos integrados começaram a ser usados ​​na eletrônica, cuja base eram precisamente transistores MOS. Posteriormente, isso permitiu reduzir o custo de fabricação de dispositivos eletrônicos e reduzir significativamente o tamanho de aparelhos e sistemas, além de reduzir o consumo de energia. Com o tempo, os microcircuitos se tornaram mais complexos e avançados, substituindo grandes blocos de transistores, o que abriu a possibilidade de reduzir o tamanho dos dispositivos eletrônicos.

No final dos anos 60, microcircuitos com um número bastante grande de portas lógicas (grandes para a época) começaram a se espalhar: 100 ou mais. Isso permitiu o uso de novos elementos para criar computadores. Os desenvolvedores de computadores eletrônicos reconheceram relativamente rapidamente que um aumento na densidade de transistores no microcircuito criaria, no final, um processador de computador na forma de um único chip. Inicialmente, circuitos integrados com transistores MOS foram usados ​​para criar terminais, calculadoras e desenvolvedores de sistemas aéreos para veículos de passageiros e militares começaram a usá-los.

Momento chave


Hoje, a maioria dos especialistas em eletrônica admite que o início de uma nova etapa qualitativa no desenvolvimento da eletrônica começou em 1971, quando apareceu um processador de 4 bits 4004 da Intel, que foi posteriormente substituído por um chip de 8 bits 8008. Apareceu após uma pequena empresa japonesa chamada Nippon Máquina de calcular, Ltd. (posteriormente Busicom Corp.) encomendou apenas 12 chips da Intel. As empresas precisavam desses chips para suas calculadoras, e o design lógico dos chips foi desenvolvido por um funcionário da empresa cliente. Naquele momento, para cada dispositivo, um novo chipset foi desenvolvido com funções altamente especializadas.

Ao concluir o pedido, o marciano Edward Hoff propôs reduzir o número de chips para o novo dispositivo da empresa japonesa, introduzindo o uso de um processador central. Foi ele quem, como concebido pelo engenheiro, se tornaria um centro para processar dados e executar funções aritméticas e lógicas. O processador teve que substituir vários chips ao mesmo tempo. A gerência das duas empresas aprovou essa ideia. No outono de 1969, com a ajuda de Stanley Mazor, Hoff propôs uma nova arquitetura de chip, cujo número foi reduzido para apenas 4. Alguns dos elementos propostos são um processador central de 4 bits, ROM e RAM.

O próprio processador foi desenvolvido por Federico Fagin, físico da Itália, que se tornou o principal designer da família MCS-4 da Intel. Foi ele quem, graças ao seu conhecimento da tecnologia MOS, conseguiu criar um processador, concretizando a ideia de Hoff. A propósito, o primeiro microcircuito comercial do mundo, que usava a tecnologia de obturador de silício, também foi desenvolvido por ele. Foi chamado Fairchild 3708.

Fajin, como funcionário da Intel, conseguiu criar um novo método para projetar sistemas lógicos arbitrários. Ele foi auxiliado em seu trabalho por Masatoshi Shima, que na época era engenheiro da Busicom. Fajin e Sima posteriormente desenvolveram o microprocessador Zilog Z80 , que, aliás, ainda está sendo produzido.


Arquitetura do processador Intel 4004

Mas o principal aconteceu em 15 de novembro de 1971. Esta é a data do primeiro microprocessador Intel, o chip 4004 . Seu valor naquela época era de US $ 200. No total, quase todas as funções do processador de mainframe foram realizadas em um chip. Foi anunciado em novembro de 1971 na revista Electronic News.

Especificações da CPU:


  • Data da aparição: 15 de novembro de 1971
  • Número de transistores: 2300
  • Área de cristal: 12 mm²
  • Fluxo de trabalho: 10 mícrons (tecnologia MOS de torta de silício de canal P)
  • Frequência do relógio: 740 kHz (especificamente de 500 a 740.740 ... kHz, desde o período do relógio 2..1,35 μs (ou 92,6 kHz?)
  • Profundidade de bits: 4 bits
  • Número de registros: 16 (16 de quatro bits podem ser usados ​​como 8 de oito bits)
  • Número de portas: 16 entradas de quatro bits e 16 saídas de quatro bits
  • Largura do barramento de dados: 4 bits
  • : 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)

Este processador executou entre 60.000 e 93.000 instruções por segundo. Ao mesmo tempo, um dos primeiros computadores eletrônicos, o ENIAK , poderia executar apenas 5000 instruções por segundo. Ao mesmo tempo, o ENIAC ocupava 280 metros quadrados, pesava 27 toneladas e consumia 174 kW de energia.

O processador 4004 não se tornou muito popular. O chip 8080, que pode ser chamado de "bisneto" do 4004º, começou a ser usado em todos os lugares.

Calculadoras e computadores


Em 1971, a Intel tinha concorrentes. Por exemplo, a Mostek, uma empresa que desenvolveu elementos e dispositivos semicondutores baseados neles, criou a primeira “calculadora de chips” do mundo, o MK6010 .

A Pico Electronics e a General Instrument também tinham uma versão funcional de uma “calculadora em um chip”, chamada G250. Dentro de seis meses, a Texas Instruments introduziu uma versão funcional de sua própria “calculadora em um chip”, <a href = " www.datamath.org/Story/Datamath.htm#The\ "> TMS 1802. Foi o primeiro modelo da super bem-sucedida linha 0100. Ao mesmo tempo, esses sistemas podiam funcionar perfeitamente como calculadoras, mas não podiam fazer mais nada. Mas o 4004 trabalhou com instruções que foram armazenadas na memória externa. E isso nos permitiu usar esse chip em particular ao criar um computador.

Naquele momento, tudo mudou muito rapidamente. A Busicom iniciou um período de problemas financeiros, então essa empresa vendeu os direitos exclusivos do processador 4004. Logo, novos dispositivos começaram a funcionar com base nesse e em outros processadores mais poderosos. Isso incluía um processador de texto, dispositivos de jogos (pinball) e outros sistemas.

O processador de 4 bits, como mencionado acima, foi rapidamente substituído por microprocessadores de 8 bits, que se tornaram populares. A propósito, o primeiro processador de 8 bits não era o 8008, mas o TMX 1795 da Texas Instruments.

A “janela” da eletrônica moderna foi “cortada” por um computador D200 com circuitos integrados, criado em 1967 pela Autonetics . Este computador compacto de 24 bits foi criado para uso na aviação, indústria marítima e outros campos. Sua massa era de apenas alguns quilogramas. Foi ele quem foi usado para controlar o foguete Poseidon, ele também foi usado para controlar o consumo de combustível em aeronaves militares.

Computador central de dados aéreos- "herdeiro" do D200. Foi criado por Garrett AiResearch (agora parte da Honeywell). O computador foi criado para o F-14, continha 28 chips.

Em 1969, foi criado o "terminal programável" do Datapoint 2200 . Foi desenvolvido por funcionários da Computer Terminal Corp. (CTC) do Texas. Não era mais um terminal, mas um computador real com um processador de 8 bits, que inicialmente incluía 100 chips bipolares.

imagem

Um ano depois, a STS procurou a Intel com um pedido para desenvolver um novo processador para o D2200. Os funcionários da Intel fizeram o trabalho liberando especificações para esse chip. O design lógico desenvolvido tornou-se a base do Intel 8008. Em 1970, quando a Intel começou a trabalhar no 8008º processador, era uma empresa relativamente pequena, com 100 funcionários.

A STS solicitou o desenvolvimento de um processador com base nas especificações criadas pela Intel e Texas Instruments. Naquela época, 45.000 pessoas trabalhavam nessa empresa. A TI propôs uma opção composta por três chips, mas foi solicitado ao STS que desenvolvesse apenas um chip para executar todas essas tarefas. A Intel continuou trabalhando em um chip semelhante. A TI desenvolveu um protótipo chamado TMX 1795 .

Em junho de 1971, a Texas Instruments lançou uma campanha de mídia dedicada aos benefícios de seu processador. Naquela época, o Datapoint 2200 baseado no TMX 1795 era descrito como "um computador poderoso que ultrapassa a versão original", o que significava que os recursos do Datapoint 2200 baseados no TMX 1795 excederam significativamente os recursos do Datapoint 2200 baseados em transistores bipolares. Mas o STS, depois de verificar a operação do novo chip, o rejeitou, continuando a usar chips bipolares. A Intel ainda estava trabalhando em seu próprio processador.

Após algum tempo, a TI, certificando-se de que não havia demanda pelo TMX 1795 (posteriormente TMC 1795), concluiu a campanha de mídia e interrompeu a produção do sistema. Mas foi esse chip que entrou na história como o primeiro processador de 8 bits.

Em 1971, a STS perdeu o interesse em um único processador para seus sistemas, transferindo todos os direitos para o novo chip Intel. A empresa não desistiu dessa oportunidade e continuou a desenvolver o chip 8008 , oferecendo-o com sucesso a várias outras empresas. Em abril de 1972, ela conseguiu fornecer centenas de milhares desses processadores. Dois anos depois, o processador 8008 foi substituído por um novo 8080, após o que o 8086 chegou e a era dos sistemas baseados em x86 começou. Agora, trabalhando em um PC ou laptop poderoso, vale lembrar que a arquitetura desse sistema foi desenvolvida há muitos anos para o terminal programável Datapoint 2200.

A Intel então usou uma tecnologia mais avançada, que proporcionou a vantagem de seus processadores. Eles foram rápidos e relativamente econômicos em termos de consumo de energia. Além disso, nos chips da Intel, a densidade do transistor era maior do que no chip da TI, o que permitia reduzir o tamanho dos processadores. Além disso, o marketing desempenhou um papel importante; nessa área, a Intel também tomou várias medidas bem-sucedidas, o que garantiu a popularidade dos desenvolvimentos da empresa.

Seja como for, a situação com liderança no desenvolvimento dos primeiros processadores está longe de ser inequívoca, como geralmente se acredita. Havia vários pioneiros aqui ao mesmo tempo, mas subseqüentemente o desenvolvimento de apenas um deles se tornou popular. Na verdade, com os "descendentes" modernizados dessa tecnologia, todos nós lidamos hoje, no século XXI.

Source: https://habr.com/ru/post/pt399473/

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