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芯片Intel 4004已有45年历史了。一点IT历史



没有现代电子产品，人们的生活已经难以想象。当然，在许多地方他们仍然没有听说过不使用现代技术。但是，尽管如此，世界上绝大多数人口还是以某种方式与电子联系在一起，而电子已经成为我们生活和工作不可或缺的一部分。

从远古时代开始，人类就使用各种设备来提高某些生产过程的效率或使自己的生活更舒适。真正的突破发生在20世纪40年代后期，当时晶体管被发明出来。首先是到目前为止使用的双极晶体管。其次是MOS晶体管（金属氧化物半导体）。

这种类型的第一个晶体管比其双极“亲戚”更昂贵，更不可靠。但是，从1964年开始，集成电路开始用于电子产品，其基础正是MOS晶体管。随后，这可以降低制造电子设备的成本，并显着减小小工具和系统的尺寸，同时降低能耗。随着时间的流逝，微电路变得越来越复杂和先进，取代了大块的晶体管，这为减小电子设备的尺寸提供了可能。

到60年代末，具有大量逻辑门（当时为大型）的微电路开始普及：100或更多。这允许使用新元素来创建计算机。电子计算机的开发人员相对较快地认识到，微电路中晶体管密度的增加最终将产生单芯片形式的计算机处理器。最初，带有MOS晶体管的集成电路被用于创建终端，计算器，并且用于客运和军用车辆的机载系统的开发人员开始使用它们。

关键时刻


如今，大多数电子专家都承认，电子技术发展进入了质的新阶段，开始于1971年，当时英特尔出现了英特尔的4位处理器4004，随后被8位芯片8008取代。它出现在一家名为Nippon的小公司之后计算机有限公司（后来称为Busicom Corp.）仅从英特尔订购了12种芯片。公司的计算器需要这些芯片，而这些芯片的逻辑设计是由客户公司的员工开发的。当时，针对每种设备，都开发了执行高度专业化功能的新芯片组。

在完成订单时，Marchian Edward Hoff建议减少日本公司新设备的芯片数量，并引入中央处理器的使用。正如工程师所设想的那样，正是他成为了处理数据以及执行算术和逻辑功能的中心。处理器必须一次更换几块芯片。两家公司的管理层都认可了这一想法。 1969年秋天，霍夫在斯坦利·马佐（Stanley Mazor）的帮助下提出了一种新的芯片体系结构，该体系结构的数量减少到只有4种。提议的一些元素是4位中央处理器，ROM和RAM。

该处理器本身由意大利物理学家费德里科·法金（Federico Fagin）开发，他后来成为英特尔公司MCS-4家族的主要设计师。正是由于他对MOS技术的了解，他才能够创建处理器并实现Hoff理念。顺便说一下，他还开发了世界上第一个使用硅快门技术的商业微电路。它被称为Fairchild3708。Fajin

是Intel的一名员工，能够创建一种用于设计任意逻辑系统的新方法。当时是Busicom的工程师的Masatoshi Shima协助他的工作。 Fajin和Sima随后开发了Zilog Z80微处理器，顺便说一句，该微处理器仍在生产中。


英特尔4004处理器架构

但主要的事情发生在1971年11月15日。这是第一个英特尔微处理器4004芯片的发布日期。当时它的价值为200美元。总体而言，大型机处理器的几乎所有功能都在一个芯片上实现。它于1971年11月在《电子新闻》杂志上宣布。

CPU规格：


  • 出现日期：1971年11月15日
  • 晶体管数量：2300
  • 晶体面积：12mm²
  • 工作流程：10微米（P通道硅饼形MOS技术）
  • 时钟频率：740 kHz（特别是从500到740.740 ... kHz，因为时钟周期为2..1.35μs（或92.6 kHz？）
  • 位深：4位
  • 寄存器数量：16（16个四位可用作8个八位）
  • 端口数量：16个四位输入和16个四位输出
  • 数据总线宽度：4位
  • : 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)

该处理器每秒执行60,000到93,000条指令。同时，第一批电子计算机之一ENIAK每秒只能执行5000条指令。同时，ENIAC占地280平方米，重27吨，能耗174 kW。

4004处理器并不太流行。8080芯片（可以称为4004th的“曾孙”）开始在各地使用。

计算器和计算机


1971年，英特尔有了竞争对手。例如，基于半导体开发半导体元件和器件的公司Mostek创造了世界上第一个“芯片计算器” MK6010。

笔克电子和通用仪器公司也有一个称为“芯片上的计算器” 的工作版本，称为G250。在六个月内，德州仪器（TI）推出了自己的“片上计算器”的工作版本，<a href =“ www.datamath.org/Story/Datamath.htm#The\“> TMS 1802，它是超级成功的0100系列中的第一个模型，同时，这些系统可以完美地用作计算器，但它们无能为力。但是4004使用存储在外部存储器中的指令。这使我们在创建计算机时可以使用该特定芯片。

那时，一切都很快发生了变化。 Busicom进入了财务困境期，因此该公司出售了4004处理器的专有权，不久，新设备开始在此处理器和其他功能更强大的处理器的基础上工作。其中包括文字处理器，游戏设备（弹球游戏）和其他系统。

如上所述，4位处理器迅速被流行的8位微处理器所取代。顺便说一句，第一个8位处理器根本不是8008，而是德州仪器（TI）的TMX 1795。Autonetics

于1967年创建的带有集成电路的D200计算机“闯入”了现代电子产品的“窗口” 。这款紧凑型24位计算机专为航空，海事行业和其他领域而设计。它的重量只有几公斤。是他曾被用来控制波塞冬火箭，也曾被用来控制军用飞机的燃油消耗。中央空气数据计算机

-D200的“继承人”。它是由Garrett AiResearch（现在是Honeywell的一部分）创建的。该计算机是为F-14制造的，包含28枚芯片。

1969年，创建了Datapoint 2200 “可编程终端” 。它是由Computer Terminal Corp.的员工开发的。 （CTC）来自德克萨斯州。它不再是终端，而是一台带有8位处理器的实际计算机，该处理器最初包含100个双极芯片。

图片

一年后，STS向英特尔请求开发D2200的新处理器。英特尔员工通过发布该芯片的规格来完成这项工作。后来开发的逻辑设计成为了Intel 8008的基础。1970年，当Intel开始研究8008th处理器时，这是一家规模相对较小的公司，拥有100名员工。

STS要求根据英特尔和德州仪器（TI）创建的规范开发处理器。当时，有45,000人在该公司工作。 TI提出了一个由三块芯片组成的选项，但是STS被要求仅开发一块芯片来执行所有这些任务。英特尔继续致力于开发类似的芯片。 TI开发了一个原型，称为TMX 1795。

1971年6月，德州仪器（TI）发起了一场针对其处理器优势的媒体宣传活动。当时，基于TMX 1795的Datapoint 2200被描述为“超越原始版本的强大计算机”，这意味着基于TMX 1795的Datapoint 2200的功能大大超过了基于双极晶体管的Datapoint 2200的功能。但是STS在检查了新芯片的运行后拒绝了它，继续使用双极芯片。英特尔仍在开发自己的处理器。

一段时间后，TI确保没有对TMX 1795（随后为TMC 1795）的需求，完成了媒体宣传活动并停止了该系统的生产。但是正是这种芯片作为第一个8位处理器进入了历史。

1971年，STS对系统的单个处理器失去了兴趣，将所有权利转移给了新的英特尔芯片。该公司没有放弃这个机会，而是继续开发8008芯片，并成功地将其提供给其他许多公司。 1972年4月，她设法提供了数十万个这样的处理器。两年后，8008处理器被新的8080所取代，之后8086出现了，并且基于x86的系统时代开始了。现在，在功能强大的PC或笔记本电脑上工作时，值得记住的是，这种系统的体系结构是多年前为Datapoint 2200可编程终端开发的。

然后，英特尔使用了更先进的技术，这提供了其处理器的优势。就能源消耗而言，它们既快速又相对经济。另外，在Intel芯片中，晶体管密度高于TI芯片，从而减小了处理器尺寸。此外，市场营销也发挥了重要作用，英特尔在这一领域也取得了许多成功的步骤，从而确保了公司发展的普及。

尽管如此，正如人们普遍认为的那样，在首批处理器的开发中处于领先地位的情况并非一无是处。一次有几位先驱，但后来只有一位先驱发展起来。实际上，有了这项技术的现代化“后裔”，我们今天都进入了21世纪。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399473/

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