É difícil de acreditar, mas o processador Intel 8008, o primeiro do gênero, o antecessor da gigantesca família de processadores x86, nasceu exatamente há 45 anos - em 1º de abril de 1972. A história de seu nascimento,
como você sabe , era bastante confusa e, provavelmente, naquela época poucos o viam como uma lenda futura. Bem, agora a íngreme e grandeza do 8008, acho, poucos disputarão - foi realmente um marco na fabricação de chips. Vamos dar uma
olhada no interior deste chip com a ajuda do
fago Ken Shirriff e seu microscópio e ver como ele funciona.
Aqui está o processador de cristal 8008 em toda a sua glória. Quadrados nas laterais são plataformas nas quais foram soldadas pernas maciças. No chip, você vê a inscrição "8008" à direita e "Intel 1971" na parte inferior. As iniciais HF do canto superior direito pertencem a
Hal Feeney , que criou o circuito lógico e físico do processador. Juntamente com Feeney, Ted Hoff, Stan Maysor e Federico Fuggin trabalharam na criação do 8008.
Agora considere as partes funcionais componentes do nosso chip. À esquerda, vemos uma
unidade lógica aritmética (Arithmetic / Logic Unit, ALU) realizando cálculos nos dados disponíveis. A ALU possui dois registros temporários para armazenar dados de entrada. Como podemos ver, eles são grandes em tamanho, mas não por causa da complexidade do dispositivo, mas por causa do tamanho dos transistores usados neles.
Abaixo estão os itens de visualização no esquema de transferência acelerada (Carry). Ao adicionar e subtrair, esse componente calculou todos os 8 valores de transferência em paralelo para aumentar a produtividade. Como a transferência dos bits menos significativos depende apenas dos bits menos significativos, enquanto para os bits mais altos depende de vários bits, esse bloco do circuito tem uma forma triangular.
A forma triangular da ALU é incomum. Geralmente tem a forma de um retângulo (estrutura bit a bit). Em 8008, no entanto, 8 blocos (um por um pouco) são dispostos aleatoriamente para ajustar o triângulo do gerador de transferência.
No centro do chip está o registro de instruções e o esquema de decodificação de instruções, que determina o valor de cada instrução de 8 bits. A decodificação é realizada usando uma
matriz lógica programável (Programmable Logic Array, PLA) , que, ao encontrar determinadas seqüências de bits, gera os sinais de controle correspondentes para todo o chip. No canto superior direito, vemos 7 registros de armazenamento, abaixo deles há uma pilha de endereços composta por oito palavras de endereço de 14 bits. Diferentemente da maioria dos processadores, a pilha de chamadas 8008 é armazenada diretamente no chip, não na memória.
Em quais camadas nosso cristal consiste? Para responder a essa pergunta, tornaremos o aumento ainda mais forte. Agora vemos 3 camadas: a mais alta é condutora de metal. Abaixo dela, há uma camada de silício policristalino; ao microscópio, possui uma cor laranja. Ainda mais profundo é um substrato de silício cinza com partículas de carga formando um semicondutor. É difícil ver o substrato, mas você pode ver as linhas pretas entre o silício puro e o silício com aditivos.
Agora vamos ver como os barramentos de energia (linhas azuis e vermelhas) e o barramento de dados (linha arco-íris) estavam localizados no chip. O barramento de dados conecta a ULA à direita com o registro de instruções, registro de armazenamento e pilha de endereços à direita. A distribuição de energia também provou ser um desafio. Nos primeiros microprocessadores, havia apenas uma camada de metal, que precisava ser arranjada para que não houvesse interseções em curto.
E parece um conjunto de registros do processador 8008. Consiste em uma matriz de células DRAM 8x7, cada uma das quais utiliza 3 transistores para armazenar um bit. Cada linha é um dos sete registradores de 8 bits (A, B, C, D, E, H, L). À esquerda, você vê linhas horizontais para selecionar leitura e gravação, nas linhas verticais superiores para leitura e gravação de bits e linhas de energia. Usar DRAM em registradores em vez de gatilhos estáticos também é incomum. Provavelmente, isso se deve ao fato de a Intel, originalmente envolvida em memória, ter mais experiência com DRAM.
Talvez algo no dispositivo Intel 8008 lhe pareça primitivo, se não duvidoso. Como todos os dispositivos do mundo, o processador não apresentava falhas, algumas das quais eram visíveis até então. Por exemplo, por razões técnicas inexplicáveis, o 8008 tinha apenas 18 pernas, e a transmissão de um conjunto completo de bits e endereços de dados levou até 3 ciclos de E / S. O problema era óbvio, e o próximo processador, o i8080, já tinha 40 pernas. Mas, por outro lado, não esqueça: 45 anos se passaram. Isso é muito do ponto de vista humano e, pelos padrões dos processadores, é apenas uma distância galáctica. Destas posições e vamos olhar para este produto notável.