Дөрвөн оронтой (бит) анхны микропроцессорууд нь нэг талстаас бүрддэг байв.

Анхны микропроцессоруудыг p-MOS хэлхээнд хийсэн. Орчин үеийн микропроцессорууд нь бага өртөгтэй, дундаж хурдтай MOS хэлхээнүүд дээр, маш бага чадлын CMOS хэлхээнүүд болон өндөр хурдтай TTL хэлхээнүүд дээр хэрэгждэг.

Анхны микропроцессорууд (МП) 70-аад оны эхээр компьютерийн тоног төхөөрөмжийн архитектурын зохион байгуулалтын асуудлыг шийдэж буй системийн инженерүүд, радио электрон төхөөрөмжийн дизайн, үйлдвэрлэлийн технологитой ажилладаг хэлхээний инженерүүдийн хамтарсан хүчин чармайлтын үр дүнд гарч ирэв.

Анхны микропроцессор болох 4 битийн Intel 404 нь 1971 онд энэ үйл явдалд бэлтгэлгүйгээр зах зээлд орж ирсэн. Тооцоологч үйлдвэрлэгчдийн шаардлагад анхаарлаа хандуулан боловсруулсан MP 4004 нь нэгдсэн электроникийн шинэ эриний шинж тэмдэг болж дэлхийд гарч ирэв. .

Анхны микропроцессорууд санах ойн удирдлагын аргыг ашигласан нь цэвэр машины санах ойн менежмент гэж нэрлэгддэг.

1971 онд Японд оруулж ирсэн анхны микропроцессорууд мянга орчим долларын үнэтэй байсныг эргэн санах нь зүйтэй.

Анхны микропроцессорууд гарч ирснээс хойш 30 гаруй жилийн хугацаанд солилцооны тодорхой дүрмийг боловсруулж, шинэ микропроцессорын системийг хөгжүүлэгчид дагаж мөрддөг. Эдгээр дүрмүүд нь тийм ч төвөгтэй биш боловч амжилттай ажиллахын тулд тэдгээрийг сайтар мэдэж, чанд дагаж мөрдөх шаардлагатай.

Үйлдлийн системүүд нь хөгжүүлэлтийн явцад микропроцессорт суулгагдсан зааврын системд тулгуурлан ямар ч төрлийн микропроцессорт зориулагдсан байдаг. Анхны микропроцессорыг микрочип үйлдвэрлэлээрээ тэргүүлэгч Intel компани бүтээжээ.

Компьютерийн эрин үеийн техникийн ололт амжилт микропроцессортой ач холбогдлоороо өрсөлдөж чадах уу? Богинохон түүх нь аравхан жилийн өмнө эхэлсэн анхны микропроцессорууд нь микроэлектроникийн ололт амжилт дээр тулгуурласан - энэ технологи нь компьютерууд өөрсдөө гарч ирснээс хамаагүй хожим үүссэн бөгөөд тэдгээрээс ихээхэн хамааралгүй юм. Микропроцессорын зохион бүтээгчид болон үйлдвэрлэгчид шинэ бүтээн байгуулалт бүр нь орчин үеийн дунд болон том хэмжээний компьютерт бүтцийн хувьд нэг алхам ойртсон гэдгийг харуулж чадсан даруйдаа зэрлэг зөвшөөрлийг авсан. Сав баглаа боодлын нягтрал, хурд, автоматжуулсан дизайны боломжууд хүлээгдэж буйгаар нэмэгдсээр байвал микропроцессорууд удахгүй том жижиг компьютер, магадгүй том компьютеруудын хүч чадал, логиктой таарах болно гэж дүгнэхэд ажиглагчид төвөгшөөсөнгүй.

1970 онд персонал компьютерт хүрэх замд бас нэг чухал алхам хийгдсэн - Intel компанийн Марчиан Эдвард Хофф том компьютерийн төв процессортой ижил функцээр нэгдсэн хэлхээг зохион бүтээжээ. 1971 онд худалдаанд гарсан анхны Intel-4004 микропроцессор ийм байдлаар гарч ирэв (баруун талын зургийг харна уу). Энэ нь жинхэнэ нээлт байсан, учир нь 3 см-ээс бага хэмжээтэй Intel-4004 микропроцессор нь илүү бүтээмжтэй байсан. аварга том ENIAC машин. Үнэн бол Intel-4004-ийн чадвар нь тухайн үеийн том компьютеруудын төв процессороос хамаагүй даруухан байсан - энэ нь хамаагүй удаан ажиллаж, зөвхөн 4 бит мэдээллийг нэгэн зэрэг боловсруулж чаддаг байсан (том компьютерийн процессорууд 16 эсвэл 32 битийг нэгэн зэрэг боловсруулдаг). ), гэхдээ энэ нь бас хэдэн арван мянга дахин хямд байдаг.

PC-DOS шиг үйлдлийн системийг бий болгосон нь санамсаргүй хэрэг ч биш, цэвэр технократ төлөвлөлтийн үр дүн ч биш байв. Эдийн засгийн өрсөлдөөн нь анхны микропроцессорууд гарч ирэхээс өмнө том компьютерт зориулсан үйлдлийн системүүд бий болоход удаан хугацаагаар хүргэсэн.

Энэ нь компьютерт болж буй бүх зүйлийг хянадаг ганц чип юм. Энэхүү микро схем нь тодорхой тооны мегагерцээр хэмжигдэх тодорхой цагийн давтамжтайгаар ажилладаг. Өнөөдрийн стандартаар бол анхны микропроцессорууд (8088 эсвэл 80286) маш удаан байсан бөгөөд орчин үеийн программуудыг ажиллуулах боломжгүй байв.

Компани бүтээгдэхүүнээ шинэчлэхийг хүсэх бүртээ том интеграл хэлхээг дахин төлөвлөх нь маш их тохиолддог бөгөөд энэ нь үнэхээр асар том ажил юм. Микропроцессор нь Bizicom-ын мэргэжилтнүүдийн дэвшүүлсэн санааны ачаар бий болсон: CKOEI нь тэдний компанийн боловсруулсан аливаа шинэ бүтээгдэхүүнд хялбархан зохицох боломжтой нэгдсэн хэлхээг зохион бүтээх шаардлагатай болсон. Харамсалтай нь, тэр үед Япон хөгжил, дизайны тал дээр хэтэрхий сул хэвээр байсан; Тиймээс АНУ бөмбөгийг авч гүйж чадсанаар анхны микропроцессорыг бүтээжээ.

Гэсэн хэдий ч Intel нь хөгжлийн санхүүжилтийг аль хэдийн зарцуулсан прототипийг баримталсаар байв. Ийнхүү бидний сайн мэдэх Intel 8008 MP нь дэлхийн зах зээл дээрх анхны микропроцессор болжээ.

Дэлхийн анхны микропроцессорыг хэн, хэзээ зохион бүтээсэн

Микропроцессорыг хэн зохион бүтээснийг Intel-ийн ажилтан бүр мэддэг. 1969 онд өмнө нь тооны машин зохион бүтээж байсан Японы хөгжүүлэгчид тухайн үед үл мэдэгдэх энэ компанид ажиллахаар иржээ. Инженерүүд ердийн ширээний компьютерийг бүтээхийн тулд арван хоёр нэгдсэн хэлхээг ашигласан. Энэ төсөлд Масатоши Шима гол үүрэг гүйцэтгэсэн. Тэр үед Тед Хофсор Intel-ийн нэг хэлтсийг удирдаж байсан. Тэрээр ирээдүйн микропроцессор бүтээгчийн хувьд программчлах чадвартай тооны машин биш харин түүний ажиллагааг програмчлах компьютер хийсэн нь дээр гэдгийг ойлгосон.

Дэлхийн анхны процессорыг бүтээх нь түүний архитектурыг хөгжүүлснээр эхэлсэн. 1969 онд Intel-ийн ажилтан микропроцессоруудын анхны цувралыг 4000 гэр бүл гэж нэрлэхийг санал болгов.Гэр бүлийн загвар бүр арван зургаан гаралтын чиптэй байв. Энэ нь анхны микропроцессор ямар байсныг ойлгоход тусална. 4001 загвар нь 2 КБ санах ойтой. 4003 нь гарын холбоос, янз бүрийн үзүүлэлт бүхий арван битийн өргөтгөгчтэй байсан. Мөн 4004 хувилбар нь аль хэдийн дөрвөн битийн процессортой төхөөрөмж байсан. Энэ бол хамгийн анхны микропроцессор байсан гэдэгт олон хүн итгэдэг. 4004 загвар нь хоёр мянга гурван зуун транзистортой байв. Төхөөрөмж нь 108 кГц давтамжтайгаар ажилладаг.

Өнөөдөр та анхны процессорыг хэзээ бүтээсэн талаар янз бүрийн санал бодлыг олж болно.Гэхдээ 1971 оны 11-р сарын 15 бол дэлхийн анхны микропроцессор үүссэн он, он сар өдөр гэж ихэнх хүмүүс үздэг. Эхэндээ энэхүү бүтээн байгуулалтыг Японы Busicom компани жаран мянган доллараар худалдаж авсан боловч дараа нь Intel нь шинэ бүтээлийн цорын ганц зохиогчийн эрхийг эзэмшигч хэвээр үлдэхийн тулд мөнгөө буцааж өгсөн.

Эхний процессорыг замын хөдөлгөөний удирдлагын системд, ялангуяа гэрлэн дохионд ашигласан. Үүнээс гадна уг төхөөрөмжийг цусны анализаторуудад ашигласан. Хэсэг хугацааны дараа 4004 1972 онд хөөргөсөн Pioneer 10 сансрын датчик дотор байраа олжээ.

Дотоодын анхны микропроцессорыг 1970-аад оны эхээр Тусгай тооцооллын төвд Д.И. Юдицкий.

Ийнхүү 70-аад онд микропроцессорууд хүний ​​үйл ажиллагааны төрөл бүрийн салбарт аажмаар нэвтэрч эхэлсэн. Дараа нь бүх процессоруудыг микропроцессор болон микроконтроллер гэж хуваасан. Эхнийх нь хувийн компьютерт ашиглагддаг бөгөөд микроконтроллерууд нь янз бүрийн системийг удирдахад хэрэглэгддэг. Тэд илүү сул тооцоолох цөмтэй боловч олон нэмэлт зангилаа байдаг. Микроконтроллеруудыг заримдаа микрокомпьютер гэж нэрлэдэг, учир нь тэдгээрийн бүх зангилаа болон модулиуд нь чип дээр шууд байрладаг.

Intel 4004- Intel корпорацийн бүтээсэн 4 битийн микропроцессор. 1971 оны 11-р сарын 15-нд гарсан. Энэхүү чип нь дэлхийн хамгийн анхны худалдаанд гарсан нэг чиптэй микропроцессор гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч 1970 онд i4004 чип гарахаас жил гаруйн өмнө F14 CADC(en) цэргийн микропроцессорыг үйлдвэрлэж, 1998 он хүртэл ангилжээ.

1969 онд Японы жижиг компани Nippon Calculating Machine Co.,Ltd.Тооны машин үйлдвэрлэгч (дараа нь Busicom Corp.) Intel-ээс 12 чип захиалсан (системийн логик дизайныг Busicom-ын ажилтан Масатоши Шима (嶋正利) боловсруулсан) шинэ ширээний тооны машинд ашиглах. Ийм чипүүд нь үргэлж өндөр мэргэшсэн функцээр тодорхойлогддог бөгөөд нарийн тодорхойлогдсон ажлыг гүйцэтгэх зорилготой байсан тул шинэ програм бүрийн хувьд чипийн багцыг бүхэлд нь дахин боловсруулах шаардлагатай болдог. Энэ арга нь Intel-ийн ажилтнуудад ашиггүй мэт санагдсан. 32 настай Марчиан Эдвард (Тед) Хофф (Тед Хофф) Intel болон Busicom компанийн удирдлагуудад хэд хэдэн чипийн оронд арифметик болон логик функцуудыг гүйцэтгэх төв процессор ашиглан чипийн тоог цөөлөхийг санал болгож байна. Энэ санааг хоёр компанийн удирдлагууд маш хүчтэй хүлээж авсан. 1969 оны намар Тед Хофф Стэнли Мазорын тусламжтайгаар шинэ чипийн архитектурыг санал болгосон бөгөөд тэдгээрийн тоог 4 болгон бууруулсан бөгөөд үүнд төв процессор: 4 битийн төв боловсруулах нэгж (CPU), ROM нь програм хангамжийг хадгалах, хэрэглэгчийн өгөгдлийг хадгалах RAM. Микропроцессорын бүтээн байгуулалт 1970 оны 4-р сард Италийн физикч Федерико Фаггин Intel-д MCS-4 гэр бүлийн ерөнхий зохион бүтээгчээр ажиллаж эхэлснээр л эхэлсэн. Фагин 1968 онд Fairchild-д боловсруулсан MOS цахиурын хаалганы технологийн талаар гүн гүнзгий мэдлэгтэй, 1961 онд Италийн Olivetti компанид компьютерийн логик дизайны чиглэлээр олж авсан арвин туршлагаараа CPU-ийн микропроцессорыг нэг чип болгон багасгаж чадсан. . 1968 онд Fairchild-д ажиллаж байхдаа тэрээр цахиурын хаалганы технологийг ашигласан дэлхийн анхны арилжааны чипийг хэрэгжүүлсэн: Fairchild 3708. Intel-д Фагин логик чипүүдийн дизайны шинэ, өмнө нь байгаагүй аргыг боловсруулж, үйл явц дахь олон шинэлэг зүйлд хувь нэмэр оруулсан. болон микропроцессорыг нэг чип дээр хэрэгжүүлэхэд маш чухал чип дизайн. Масатоши Шима нь Busicom-д программ хангамжийн инженерээр ажиллаж байсан бөгөөд MOS төхөөрөмж зохион бүтээх туршлагагүй байсан бөгөөд Фагинд MCS-4-ийг боловсруулахад тусалсан бөгөөд дараа нь 1974 оны сүүлээр Фагин, Ральф Унгерманн нарын үүсгэн байгуулсан, микропроцессорын ажилд бүрэн зориулагдсан Zilog компанид хамтран ажилласан. Фагин, Сима нар хамтран Zilog Z80 микропроцессорыг бүтээсэн бөгөөд өнөөг хүртэл үйлдвэрлэгдэж байна.

Хоёрдахь цифр нь бүтээгдэхүүний төрлийг харуулсан: 0 - процессор, 1 - RAM чип, 2 - хянагч, 3 - ROM чип, 4 - ээлжийн бүртгэл, 5 - EPLD чип, 6 - PROM чип, 7 - EPROM чип, 8 - тандалт импульсийн генератор дахь чип ба хэлхээний синхрончлол, 9 - харилцаа холбооны чип.

Гурав, дөрөв дэх цифрүүд нь бүтээгдэхүүний серийн дугаартай тохирч байсан бөгөөд эхний процессорыг ажиллуулахад 4004 оноос өмнө гарсан гурван тусгай чип (ROM, RAM чип, оролт/гаралтын өргөтгөгч) шаардлагатай байсан тул микропроцессор 4004 гэж нэрлэсэн.

1971 оны 11-р сарын 15-нд 4004 чип гарсан нь 200 долларын өртөгтэй компьютерийн үндсэн процессорын бүх функцийг нэг чип дээр хэрэгжүүлсэн анхны микропроцессор юм. Дэлхийн анхны микропроцессорыг 1971 оны 11-р сард Electronic News сэтгүүлд зарласан.

4004 микропроцессорыг 16 зүү DIP багцаар үйлдвэрлэсэн бөгөөд болор хэмжээ нь 12 кв. мм (3х4 мм) байв. Процессор нь секундэд 60,000 (дунджаар, дээд тал нь 93,000) заавар гүйцэтгэх боломжтой. (Харьцуулбал, анхны бүрэн электрон компьютеруудын нэг болох Америкийн ENIAC нь секундэд ердөө 5000 (хамгийн их) зааварчилгааг гүйцэтгэж, 278.7 хавтгай дөрвөлжин метр талбайг эзэлж, 30 тонн жинтэй байв.) Intel нь микропроцессоруудын шийдвэрлэх үүргийг урьдчилан харсан. компьютерийг жижигрүүлсэн тул 4004 микропроцессор болон түүний сайжруулсан хувилбаруудын зохиогчийн эрхийг Busicom-оос 60 мянган доллараар худалдаж авсан.

Гэсэн хэдий ч 1971 онд процессор бестселлер болж чадаагүй юм. Intel-ийн стратеги нь 4004-ийн борлуулалт нь илүү алдартай 1101/1103 санах ойн чипүүдийн зах зээлийг өргөжүүлэхэд чиглэгдсэн байв. Зөвхөн 8080 микропроцессор, 4004 оны цахим "ач хүү" л нэр хүндтэй болж эхлэв.

4xxx цувралын захиалгат чипүүд

4004 чип нь ROM чип, RAM чип, оролт гаралтын өргөтгөгч гэсэн 3 тусгай чиптэй ирдэг. Хэдийгээр эдгээр микро схемүүд нь өөрийн гэсэн тэмдэглэгээний системтэй (1xxx, 2xxx ба 3xxx цуврал) байсан ч 4xxx ангилалд хоёрдахь нэрийг авсан бөгөөд энэ нь ердийн дугаарлалтын хажууд нэрлэгдэж эхэлсэн.

• 4001 *. 256 байт ROM (8 битийн 256 програмын заавар), нэг суурилуулсан 4 бит оролт гаралтын порт.
• 4002 . 40 байт RAM (4 битийн 80 нүд), нэг суурилуулсан 4 битийн гаралтын порт; Чип дээрх RAM нь 4 битийн хорин эсийн 4 "регистр" болгон зохион байгуулагдсан:
  • 16 өгөгдлийн нүд (анхны тооны машинд мантисын тоонд ашигладаг)
  • 4 төлөвийн нүд (эх тооны машинд экспонентийн цифрүүд болон тэмдгүүдэд ашигладаг)
• 4003 . 10 битийн "Оролт гаралтын өргөтгөгч" (цуваа кодыг параллель болгон хувиргадаг шилжилтийн бүртгэл)

Нэмж дурдахад 4xxx гэр бүлд 4008 ба 4009 микро схемүүдийг гаргасан бөгөөд үүнийг 4004-тэй нийлүүлэх боломжтой.

• 4008 *. Стандарт санах ойн чипүүдэд хандах зориулалттай 8 битийн хаягийн түгжээ, чип дээрх нэг оролт гаралтын порт
• 4009 *. Стандарт санах ой болон оролт гаралтын чип рүү нэвтрэх/гаралтын хөрвүүлэгч

(*) Тайлбар: 4001 чипийг хос 4008/4009 чиптэй хамт системд ашиглах боломжгүй.

400x гэр бүлийг мөн гэж нэрлэдэг байсан MCS-4(4 битийн бичил компьютерийн багц).

Intel мөн зарагдсан Intellec-4(том цэнхэр хайрцагнууд) - 4004-д зориулсан программ боловсруулах, турших систем. Үнэн хэрэгтээ энэ нь 4xxx цуврал (чип 4004, 4201, 4001x4 ба 4002x2) дээр суурилсан анхны микрокомпьютеруудын нэг байсан юм. Зөвхөн өндөр үнэ (5 мянган доллар) нь үүнийг хувийн компьютер гэж нэрлэхийг зөвшөөрдөггүй байв.

Intel 4004 бол цуглуулгын хувьд хамгийн алдартай чипүүдийн нэг юм. Хамгийн их үнэлэгдсэн нь цагаан, алтлаг Intel 4004 чипүүд бөгөөд цагаан хэсэгт харагдах саарал тэмдэгтэй (анхны гэрлийн төрөл). Тиймээс 2004 онд ийм микро схемийг eBay онлайн дуудлага худалдаагаар 400 орчим доллараар үнэлжээ. Саарал тэмдэггүй бичил схемүүд нь арай бага үнэ цэнэтэй бөгөөд ихэвчлэн 200-300 долларын үнэтэй байдаг. Чипний доод талд гарсан огноогүй тэдгээр чипүүд (саарал ул мөртэй) өмнө нь гарсан тул үнэ цэнэ нь өндөр байна.

Intel анхны микропроцессороо гаргасан

Орчин үеийн микрокомпьютерийг бий болгох хувьслын үйл явц маш хурдан байсан. Хэдийгээр "хувийн компьютер" гэгддэг машиныг бүтээхэд олон тооны нээлт, шинэ бүтээлүүд оролцсон ч шинжлэх ухааны түүхэнд томоохон үйл явдал болсон үйл явдлыг дурдах нь зүйтэй болов уу.

1971 оны 11-р сарын 15-нд танилцуулагдсан Intel® 4004 микропроцессор нь дэлхийг өөрчилсөн электроникийн хувьсгалыг эхлүүлсэн. 4004 оноос өмнө програмчлагдсан микропроцессорууд зах зээл дээр байгаагүй. Тэд програм хангамжийг микроэлектроникийн дизайны чухал элемент болгосон анхны процессорууд байв.

1969 онд Intel нь 1Кбит санах ойн IC-ийг гаргаснаар электроникийн салбарт сэтгэл хөдөлгөм авчирсан бөгөөд энэ нь тухайн үеийн бүх зүйлээс хамаагүй том байв. Тус компани чип бүтээж амжилтанд хүрсэн учраас Японы тооны машин Busicomp компанитай холбогдож, нэг тооны машиндаа 12 чип үйлдвэрлэх санал тавьсан байна.

Intel-ийн инженерүүд 12 чиптэй загварыг авч, хүссэн бүх функц, боломжуудыг нэг ерөнхий олон зориулалттай чип болгон нэгтгэсэн. Энэхүү IC нь чип дээрх зааврыг ашиглан нэг зорилгоор програмчлагдсан өмнөх загваруудаас ялгаатай байв.

Энэ үзэл баримтлал нь нэг чип дээр бараг бүрэн тооцоолох төхөөрөмжийг бүтээх явдал байв. Дөрвөн битийн Intel 4004 микропроцессор нь яг ийм төхөөрөмж болжээ. Энэ нь хумсны чинээ бөгөөд 1946 онд бүтээгдсэн, бүхэл бүтэн өрөөг эзэлж, 18000 вакуум хоолой ашигласан анхны электрон компьютер болох ENIAC-тай ижил боловсруулах хүчин чадалтай.

Intel 4004 чип нь цуглуулгын хувьд хамгийн алдартай нь юм. Хамгийн өндөр үнэлгээтэй нь цагаан, алтан Intel 4004 чипүүд бөгөөд цагаан хэсэгт харагдах саарал тэмдэгтэй. Тиймээс 2004 онд eBay онлайн дуудлага худалдаан дээрх ийм микро схемийг ойролцоогоор 400 доллараар үнэлжээ.

Кейс дээр саарал тэмдэггүй IC нь арай бага үнэ цэнэтэй бөгөөд ихэвчлэн 200-300 долларын үнэтэй байдаг. Чипийн доод талд гарах огноогүй тэдгээр чипүүд нь өмнө нь гарсан тул үнэ цэнэ нь өндөр байдаг.

Intel 1968 оны долдугаар сард үйл ажиллагаагаа явуулж эхэлсэн. Үүнийг үүсгэн байгуулагчид болох инженер Гордон Мур, Роберт Нойс нар өмнө нь Фэйрчайлд ажиллаж байсан. Мэргэжилтнүүд ажлын гол чиглэлийг нэн даруй тодорхойлсон - хагас дамжуулагч дээр суурилсан санах ойг аль болох хүртээмжтэй, практик болгох. Тухайн үед ийм төрлийн санах ой нь соронзон технологид суурилсан санах ойноос хэд дахин үнэтэй байсан. Энэ нийтлэлээс бид анхны микропроцессорыг хэрхэн бүтээсэн, түүнийг бүтээгчид хэн болохыг олж мэдэх болно.

Дараа нь Busicom (Япон) компаний үйл ажиллагааг сонирхож, Intel компанитай гэрээ байгуулж, програмчлагдсан тооны машинуудын шугамын чипийг боловсруулжээ. Тэр жилүүдэд ийм микро схемийг тусгай төхөөрөмжид зориулж нэн даруй бүтээжээ.

Анхны микропроцессор. Бүтээлийн түүх

Эхний ээлжинд уг төсөлд янз бүрийн архитектурын дор хаяж 12 чип багтсан. Intel-ийн инженерүүд энэ зарчмаас татгалзаж, ажиллахын тулд RAM-аас тушаалуудыг ашигладаг нэг чиптэй бүх нийтийн төхөөрөмж бүтээхийг санал болгов. Ердөө 4 чиптэй (ROM, I/O хянагч, RAM болон 4004 процессор) програм хангамжийн код нь тэдгээрийг тэжээж, янз бүрийн ажлыг гүйцэтгэх боломжтой. Модуль нь бүх нийтийнх байсан тул бусад төхөөрөмжид хурдан дасан зохицож болно. (Intel процессоруудын түүхийн талаар дэлгэрэнгүй)

1970 оны хавар Intel анхны микропроцессор болох 4004 хяналтын чипийг зохион бүтээхээр инженер Фредерико Фаггиныг хөлсөлжээ. Фаггин өмнө нь Fairchild Semiconductor компанид ажиллаж байсан бөгөөд цахиурын хаалганы технологийг зохион бүтээжээ. Эдгээр хөгжүүлэлтийг шинэ микрочип бүтээх явцад ашигласан.

Эхэндээ шинэ чипийн бүх эрх Busicom-д харьяалагддаг байв. Фаггин түүний шинэ бүтээл ирээдүйд өргөн хэрэглэгдэх болно гэдэгт итгэлтэй байсан тул удирдлагад чипний эрхийг худалдаж авахыг ятгасан. Бусиком ч санхүүгийн ноцтой асуудалтай байсан тул 60 мянган долларын нөхөн олговор олгохоор болжээ.

1971 оны 11-р сарын 15-нд MCS-4 микрокомпьютерт ашиглагдаж байсан 4004 чипийг (Intel-ийн хамгийн анхны микропроцессор) албан ёсоор зарлав. Процессорын гүйцэтгэл нь ердөө 108 кГц байв. Чипийг бүтээхийн тулд 10 микрон технологийг ашигласан бөгөөд энэ нь 2300 транзистор байрлуулах боломжтой болсон. Гүйцэтгэлийг 18 мянган вакуум хоолой ашиглаж, 85 хавтгай дөрвөлжин метр талбайг эзэлсэн ENIAC (1946)-ийн хүчин чадалтай харьцуулж болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Хэдийгээр анхны микропроцессорыг тооны машинд суулгахаар төлөвлөж байсан ч хожим бусад салбарт хэрэглэгдэх болсон. Тухайлбал, энэ чипийг анагаах ухаанд цусны шинжилгээ, замын хөдөлгөөний удирдлагын систем, тэр байтугай НАСА-гийн судалгаанд зориулан бүтээсэн “Пионер 10” сансрын пуужинд хүртэл ашиглаж байжээ.

Английн мэргэжилтнүүдэд зориулж 4004 процессорын тухай видео

40 жилийн өмнө дэлхийн анхны микропроцессор Intel 4004 бүтээгдсэн.

Одоогоос яг 40 жилийн өмнө Intel компани анхны арилжааны микропроцессор болох Intel 4004-ээ гаргасан нь дэлхийн анхны микропроцессор болсон юм. Энэ нь 1971 оны 11-р сарын 15-нд болсон боловч 1969 онд Японы Nippon Calculating Machine Corporation компани Busicom 141-PF тооны машинд 12 чип бүтээхийг Intel-ээс хүссэнээр бүх зүйл эхэлсэн.

Одоо таблет, зөөврийн компьютер, суурин компьютер гэх мэтчилэн микропроцессоргүйгээр илүү дэвшилтэт гар утас ч хийж чадахгүй. Микропроцессор гэж юу вэ, түүний үүссэн түүх хэрхэн хөгжсөн бэ? Энгийн хэлээр хэлэхэд микропроцессор нь илүү төвөгтэй, олон үйлдэлт нэгдсэн хэлхээ юм.

Микро схемийн түүх (нэгдсэн хэлхээ) эхэлдэг 1958 оноос хойш, Америкийн Texas Instruments компанийн ажилтан Жак Килби нэг орон сууцанд хэд хэдэн транзистор агуулсан, дамжуулагчаар холбогдсон тодорхой хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг зохион бүтээжээ. Анхны микро схем буюу микропроцессорын өвөг дээдэс нь ердөө 6 транзистор агуулсан ба алтаар хийсэн мөр бүхий германийн нимгэн хавтан байв.Энэ бүхэн шилэн субстрат дээр байрладаг. Харьцуулбал өнөөдөр нэгж, бүр хэдэн арван сая хагас дамжуулагч элементийн тоо байдаг.

1970 он гэхэднэлээн олон үйлдвэрлэгчид янз бүрийн хүчин чадал, өөр өөр функциональ чиглэлийн нэгдсэн хэлхээг боловсруулж, бүтээх ажилд оролцдог. Гэхдээ энэ жилийг анхны микропроцессорын төрсөн он сар өдөр гэж үзэж болно. Энэ жил Intel нь ердөө 1 Кбит багтаамжтай санах ойн чипийг бүтээсэн нь орчин үеийн процессоруудын хувьд ач холбогдолгүй боловч тухайн үеийн хувьд гайхалтай том хэмжээтэй юм. Тухайн үед энэ нь асар том амжилт байсан - санах ойн чип нь 128 байт хүртэлх мэдээллийг хадгалах чадвартай байсан нь ижил төстэй аналогиас хамаагүй өндөр байв. Нэмж дурдахад ойролцоогоор ижил хугацаанд Японы тооны машин үйлдвэрлэгч Busicom нь янз бүрийн функциональ талбарт ижил Intel 12 микро схемийг захиалсан. Intel-ийн мэргэжилтнүүд бүх 12 функциональ хэсгийг нэг чипэнд хийж чадсан. Түүнээс гадна үүсгэсэн микро схем нь олон үйлдэлт болсон тул физик бүтцийг өөрчлөхгүйгээр функцийг программчлан өөрчлөх боломжтой болсон. Микро схем нь хяналтын зүү рүү илгээсэн командуудаас хамааран тодорхой функцүүдийг гүйцэтгэдэг.

Жилийн дотор 1971 онд Intel нь 4004 код нэртэй анхны 4 битийн микропроцессороо гаргасан. 6 транзистортой анхны микро схемтэй харьцуулахад энэ нь 2.3 мянган хагас дамжуулагч элемент агуулж, секундэд 60 мянган үйлдэл хийсэн. Тухайн үед энэ нь микроэлектроникийн салбарт асар том нээлт болсон юм. 4 бит нь 4004 нь 4 битийн өгөгдлийг нэгэн зэрэг боловсруулах боломжтой гэсэн үг юм. Дахиад хоёр жилийн дараа 1973 ондТус компани нь 8 битийн өгөгдөлтэй ажиллаж байсан 8008 8 битийн процессор үйлдвэрлэдэг. Эхлэл 1976 оноос хойш, компани 8086 микропроцессорын 16 битийн хувилбарыг боловсруулж эхэлжээ.Энэ нь анхны IBM персонал компьютерт ашиглагдаж эхэлсэн бөгөөд үнэндээ компьютерийн түүхэн дэх барилгын блокуудын нэгийг тавьсан юм.

Микропроцессорын төрлүүд

Гүйцэтгэх кодын шинж чанар, хяналтын төхөөрөмжийн зохион байгуулалтаас хамааран хэд хэдэн төрлийн архитектурыг ялгадаг.

Нарийн төвөгтэй заавар бүхий процессор.Энэхүү архитектур нь олон тооны нарийн төвөгтэй заавар, үр дүнд нь нарийн төвөгтэй хяналтын төхөөрөмжөөр тодорхойлогддог. CISC процессорууд болон суулгагдсан програмуудад зориулсан процессоруудын анхны хувилбарууд нь хяналтын төхөөрөмжийн микрокодоор тодорхойлогддог зааварчилгааг гүйцэтгэх урт хугацаатай (хэд хэдэн цагийн циклээс хэдэн зуун хүртэл) тодорхойлогддог. Өндөр хүчин чадалтай суперскаляр процессорууд нь програмын гүнзгий дүн шинжилгээ, үйлдлүүдийн дараалалгүй гүйцэтгэлээр тодорхойлогддог.

Хялбаршуулсан зааврын багц бүхий процессор.Энэхүү архитектур нь илүү хялбар хяналтын төхөөрөмжтэй. Ихэнх RISC процессорын заавар нь ижил цөөн тооны үйлдлүүдийг (1, заримдаа 2-3) агуулдаг бөгөөд ихэнх тохиолдолд тушаалын үгс нь ижил өргөнтэй байдаг (PowerPC, ARM), гэхдээ үл хамаарах зүйлүүд байдаг (Coldfire). Суперскаляр процессорууд нь гүйцэтгэх дарааллыг өөрчлөхгүйгээр зааврын хамгийн энгийн бүлэгтэй байдаг.

Тодорхой зэрэгцээ процессор.Энэ нь юун түрүүнд үйлдлүүдийн дараалал, параллель байдал, тэдгээрийн функциональ төхөөрөмжүүдийн дунд хуваарилалтыг програмаар тодорхой тодорхойлсон байдгаараа бусдаас ялгаатай. Ийм процессорууд нь хяналтын төхөөрөмжийн нарийн төвөгтэй байдал, үр ашгийн алдагдалгүйгээр олон тооны функциональ төхөөрөмжтэй байж болно. Ихэвчлэн ийм процессорууд цагийн мөчлөгийн үед функциональ нэгж бүрийн зан төлөвийг тодорхойлдог хэд хэдэн үеээс бүрдсэн өргөн заавар үгийг ашигладаг.

Хамгийн бага зааврын багц бүхий процессор.Энэхүү архитектур нь үндсэндээ маш цөөн тооны заавраар (хэдэн арван) тодорхойлогддог бөгөөд бараг бүгдээрээ тэг операнд юм. Энэ арга нь нэг зааварт 5-8 бит хуваарилж, кодыг маш нягт багцлах боломжтой болгодог. Ийм процессор дахь завсрын өгөгдөл нь ихэвчлэн дотоод стек дээр хадгалагддаг бөгөөд үйлдлүүдийг стекийн дээд талд байгаа утгууд дээр гүйцэтгэдэг. Энэхүү архитектур нь дөрөв дэх хэл дээрх програмчлалын үзэл сурталтай нягт холбоотой бөгөөд ихэвчлэн энэ хэл дээр бичигдсэн програмуудыг гүйцэтгэхэд ашиглагддаг.

Хувьсах заавар бүхий процессор.Шийдвэрлэж буй асуудалд тохируулан зааврын багцыг өөрчлөх замаар өөрийгөө дахин програмчлах боломжийг олгодог архитектур.

Тээврийн хяналттай процессор.Архитектур нь анх EPIC-ээс салаалсан боловч ийм процессорын заавар нь функциональ үйлдлүүдийг кодлодог, мөн тээвэрлэлт гэж нэрлэгддэг функциональ төхөөрөмж болон санах ойн хооронд санамсаргүй дарааллаар өгөгдлийг дамжуулдгаараа бусдаас эрс ялгаатай юм.

Програмыг хадгалах аргад үндэслэн хоёр архитектур байдаг.

Фон Нейманы архитектур. Энэхүү архитектурын процессорууд програм болон өгөгдөлд хандахын тулд нэг автобус, нэг оролт гаралтын төхөөрөмжийг ашигладаг.

Харвардын архитектур.Энэхүү архитектурын процессоруудад программуудыг татаж авах, өгөгдөл солилцох зориулалттай тусдаа автобус, оролт гаралтын төхөөрөмж байдаг. Суулгасан микропроцессор, микроконтроллер, DSP-д энэ нь програм, өгөгдлийг хадгалах хоёр бие даасан хадгалах төхөөрөмж байгаа эсэхийг тодорхойлдог. Төвийн боловсруулалтын нэгжүүдэд энэ нь тусдаа заавар, мэдээллийн кэш байгаа эсэхийг тодорхойлдог. Кэшийн цаана автобуснуудыг олон талт системээр нэгтгэж болно.

Анхны микропроцессорыг 1971 онд бүтээжээ, мөн түүнтэй хамт эцэст нь төрсөн дөрөв дэх үеийн компьютерууд.

CPU(CPU, шууд утгаараа - төв боловсруулах нэгж) - машины зааврыг (програмын код) гүйцэтгэдэг цахим нэгж эсвэл нэгдсэн хэлхээ (микропроцессор). Заримдаа микропроцессор эсвэл зүгээр л процессор гэж нэрлэдэг.

Төв боловсруулах нэгжийн (CPU) үндсэн шинж чанарууд нь:цагийн хурд, гүйцэтгэл, эрчим хүчний хэрэглээ, архитектур.

Анхны CPU-ууд нь өвөрмөц, тэр ч байтугай нэг төрлийн компьютерийн системд зориулсан өвөрмөц бүрэлдэхүүн хэсэг болгон бүтээгдсэн. Хожим нь компьютер үйлдвэрлэгчид нэг программыг ажиллуулахад зориулагдсан процессор боловсруулах үнэтэй аргаас ердийн ангиллын процессоруудыг бөөнөөр үйлдвэрлэхэд шилжсэн.

Микро схемийг бий болгосноор CPU-ийн нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ тэдгээрийн физик хэмжээг нэгэн зэрэг багасгах боломжтой болсон.

1971 онд Intel дэлхийн анхны 4 битийн микропроцессор болох 4004-ийг бүтээжээ., бичил тооцоолуурт ашиглах зориулалттай.



Дараа нь өөрчилсөн 8 битийн Intel 8080Тэгээд 16 битийн 8086, орчин үеийн бүх ширээний компьютеруудын архитектурын үндэс суурийг тавьсан.




Дараа нь түүний өөрчлөлт гарч ирэв. 80186 .
IN 80286 процессор 16 МБ хүртэлх санах ой ашиглах боломжийг олгосон хамгаалалттай горим гарч ирэв.

Intel 80386 процессор 1985 онд гарч ирсэнмөн сайжруулсан хамгаалалттай горимыг нэвтрүүлснээр 4 ГБ хүртэлх RAM ашиглах боломжтой болсон.



Intel486(мөн i486, Intel 80486 эсвэл зүгээр л 486 гэгддэг) нь эрлийз цөм дээр бүтээгдсэн дөрөв дэх үеийн x86-тэй нийцтэй микропроцессор бөгөөд 1989 оны 4-р сарын 10-нд Intel-ээс гаргасан.

Энэхүү микропроцессор нь 80386 микропроцессорын сайжруулсан хувилбар бөгөөд 1989 оны намар үзэсгэлэнд анх үзүүлж байжээ.

Энэ нь суурилуулсан анхны микропроцессор байв математикийн сопроцессор(FPU). Энэ нь ихэвчлэн ширээний компьютер, сервер, зөөврийн компьютерт (зөөврийн компьютер, зөөврийн компьютер) ашиглагддаг.



Хувийн компьютерт ашиглаж эхэлсэн x86 архитектурын процессорууд.

Аажмаар бараг бүх процессоруудыг микропроцессор хэлбэрээр үйлдвэрлэж эхэлсэн.

Микропроцессор Intel Pentium 1993 оны 3-р сарын 22-нд танилцуулсан.
Процессорын шинэ бүтэц нь 33 МГц 486DX-тэй харьцуулахад гүйцэтгэлийг 5 дахин нэмэгдүүлсэн.

Транзисторын тоо 3.1 сая.
Холбогч 237/238 хөл.

Дараа нь 64 битийн процессорууд гарч ирэв (Intel-ээс):
Itanium, Itanium 2, Pentium 4F, Pentium D, Xeon, Intel Core 2, Pentium Dual Core, Celeron Dual Core, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon E3, ...

Олон цөмт процессоруудНэг багцад хэд хэдэн процессорын цөм (нэг буюу хэд хэдэн чип дээр) агуулсан.

Анхны олон цөмт микропроцессор бол 2001 онд гарсан IBM-ийн POWER4 бөгөөд хоёр цөмтэй. 2005 оны 11-р сарын 14-нд Sun гарлаа найман цөмт UltraSPARC T1.

AMD өөрийн замаар явж, 2007 онд үйлдвэрлэсэн нэг чип дэх дөрвөн цөмт процессор.

2, 3, 4, 6 цөмтэй процессорууд, түүнчлэн 2, 3, 4 модультай AMD Bulldozer үеийн процессорууд өргөн тархсан.

8 цөмт Xeon болон Nehalem процессорууд (Intel) болон 12 цөмт Opteron (AMD) нь серверүүдэд зориулагдсан.

Дулаан шингээгчийн хувьдМикропроцессорууд нь идэвхгүй радиатор ба идэвхтэй хөргөгчийг ашигладаг.

Intel Core i7- x86-64 Intel процессоруудын гэр бүл.
Нэг чиптэй төхөөрөмж:Бүх цөм, санах ойн хянагч, кэш нэг чип дээр байна.
Turbo Boost-ийн дэмжлэг, шаардлагатай үед процессор нь гүйцэтгэлийг автоматаар нэмэгдүүлдэг.


Процессоруудын хамгаалалтын бүрхүүл нь никель бүрсэн зэс, субстрат нь цахиур, контактууд нь алтаар бүрсэн зэсээс бүрддэг.
Core i7-ийн хамгийн бага ба хамгийн их хадгалах температур нь −55 °C ба 125 °C байна.
Core i7 процессоруудын хамгийн их дулаан зарцуулалт нь 130 Вт байна.

Intel Core i7 3820 нь дөрвөн физик, найман виртуал процессорын цөмөөр тоноглогдсон бөгөөд нэрлэсэн давтамж нь 3.6 GHz, динамик давтамж нь 3.8 GHz, мөн арван мегабайт кэш санах ойтой. Зах зээлд нэвтэрсэн огноо - 2012 он.

Орчин үеийн компьютерууджижиг хэмжээтэй, тохиромжтой, өндөр хурдтай мэдээлэл боловсруулах, их хэмжээний RAM болон физик санах ой.



Орчин үеийн процессоруудыг олж болноЗөвхөн компьютерт төдийгүй машин, гар утас, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, хүүхдийн тоглоом хүртэл.

Федерико Фагин Тед Хоффын алсын харааг цахиурын бодит байдал болгон хувиргахын тулд Intel-д нэгдсэн. Жил хүрэхгүй хугацааны дараа тэрээр болон түүний багийнхан 1971 оны 11-р сард танилцуулагдсан 4004 микропроцессорыг бүтээжээ. Фагины хамгийн анхны тулгамдсан асуудал бол цахиурын хаалганы шинэ технологийг ашиглах арга зүйг боловсруулах явдал байв. Энэ нь нарийн төвөгтэй хэлхээг өөр аргаар бий болгох боломжийг олгосон. Өмнө нь хэн ч ийм зүйл хийгээгүй тул бид бүгдийг эхнээс нь эхлүүлэх хэрэгтэй болсон. Федерико Фагин амжилтанд хүрсэн - тэр чипийг 1970 онд 9 сарын дотор бие даан бүтээсэн. Энэ нь дараагийн үеийн Intel процессоруудтай харьцуулахад маш богино хугацаа юм. Жишээлбэл, 32 битийн чип бүтээхэд аль хэдийн 100 хүн жил зарцуулсан.

Дизайн

Федерико Фагины цахиур хаалганы загвар нь 1971 онд анхны микропроцессорыг бодитой болгосон. Энэ нь ер бусын байсан, учир нь ийм нарийн төвөгтэй интеграцчлал урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй юм. Фагин зөвхөн MOS үйлдвэрлэлийн технологийн шинэчлэлийн ачаар Intel 4004 процессорыг хөгжүүлж чадсан. Bootstrap болон далд контакт нь түүний анхдагч дизайны аргачлалын үндэс болсон санаанууд байсан бөгөөд Хоффагийн архитектурыг аварч, 1970 онд хэрэгжүүлсэн. Үр дүн нь хэтэрхий удаан бөгөөд практикт ашиглахад үнэтэй байх тул хэрэгжүүлэх боломжгүй байсан. Тиймээс шинэ бүтээл нь тухайн үед дутагдалтай байсан энгийн CPU-ийн загварыг боловсруулахаас бус, харин анх удаа бүх функциональ блокуудыг байрлуулах боломжийг олгосон технологийг бий болгож, хэрэгжүүлэхэд оршдог. процессорын нэг чип дээр.

Тед Хофф түүний санал болгож буй архитектур, зааврын багцыг нэг чип дээр байрлуулж болно гэж найдаж байв. Гэсэн хэдий ч тэрээр MOS хөгжүүлэгч биш байсан тул төслийн боломжийн талаар үнэлж, хэрэгжүүлэх боломжгүй байв. Федерико Фагин бол ердөө 3х4 мм хэмжээтэй чип дээр 2300 дурын логик транзисторын загвар, зохион байгуулалтыг зохион бүтээсэн, хямдхан, тухайн үеийн MOS технологиос 5 дахин хурд, элементийн нягтрал хоёр дахин их.

Фагины аргачлал нь нээлт болж, компанийн бүх анхны микропроцессоруудад ашиглагдаж байсан. Италийн инженер уг төслийг амжилттай дуусгаж, Intel-ийн шинэ процессорыг сурталчлахад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн бөгөөд уг чипийг зөвхөн тооны машинд ч ашиглах боломжгүй гэдгийг компанийн удирдлагад харуулжээ.

Үзүүлэлтүүд

Intel 4004 процессорын үзүүлэлтүүд нь дараах байдалтай байна.

• Кристал талбай: 12 мм 2 .
• Хамгийн их цаг давтамж: 740 кГц.
• Циклийн хугацаа: 10.8 мкс (8 цагийн цикл/командын мөчлөг).
• Тушаалыг гүйцэтгэх хугацаа - 1 эсвэл 2 тушаалын мөчлөг (10.8 эсвэл 21.6 μs), секундэд 46300-92600 тушаал.
• Хоёр 8 оронтой тоо (тус бүр 32 бит) нэмэхэд 850 мкс, өөрөөр хэлбэл аравтын оронтой тоонд 79 зааварчилгааны цикл, ойролцоогоор 10 цикл шаардагдана.
• Програм, өгөгдлийг тусад нь хадгалах. Тусдаа автобус ашигладаг загваруудаас ялгаатай нь 4004 нь 12 битийн хаяг, 8 битийн заавар, 4 битийн өгөгдлийн үгсийг зөөвөрлөх нэг олон талт 4 битийн автобустай.
• 1280 4 бит "тэмдэгт" хэлбэрээр зохион байгуулагдсан 51,220 бит (640 байт) RAM-г шууд хаягладаг бөгөөд үүнээс 1,024 нь өгөгдлийг, 256 нь төлөвийг илэрхийлдэг.
• 32768 бит ROM (4096 байт) шууд хаяглалт.
• 46 командын багц (үүний 41 нь 8 бит өргөн, 5 нь 16 бит өргөн).
• Тус бүр нь 4 битийн 16 регистр.
• Дасгалын дотоод стек нь 3 түвшний гүнтэй.

Busicom захиалга

1950-1960-аад оны үед тооны машин болгон ашиглаж байсан хадгалагдсан программ компьютер нь дайны дараах үеийн шилдэг бүтээн байгуулалтуудын нэг байсан бөгөөд хагас дамжуулагчийн салбарт ажилладаг бүх инженерүүдэд танил байсан.

1969 онд Японы тооны машин үйлдвэрлэгч Busicom компани цахиураар хийсэн хэд хэдэн тооны машины логик загварыг хэрэгжүүлэхээр Intel-д хандсан. Тэдний арга барил нь 1965 онд Нью-Йоркийн дэлхийн яармагт танилцуулсан дэлхийн анхны ширээний программчлагдах тооцоолуур Оливеттигийн Programma 101-ийг хэрэгжүүлсний дараа тэр жилдээ худалдаанд гарсан байна.Programma 101 нь CPU (төв боловсруулах нэгж) ба дараалсан унших, бичлэг хийх боломжтой болсон. , эдгээр нь салангид бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс хийгдсэн байв. Busicom ижил төстэй архитектурыг санал болгосон бөгөөд үүнд процессорыг гурван MOS чип, ROM болон өөр хоёр оролт гаралтын чип дээр бүртгүүлэхийг тусгасан.

MCS-4 архитектур

Хэрэглээний судалгааны захирал Тед Хофф Busicom дизайны нарийн төвөгтэй байдал нь цуваа санах ойн ашиглалтаас шалтгаална гэдгийг хүлээн зөвшөөрч, Intel анхны динамик RAM (санамсаргүй санах ой) бүтээж байх үед дизайныг уламжлалт болон бусад санах ойг ашиглан ихээхэн хялбаршуулж болохыг олж харсан. RAM дээр суурилсан ерөнхий зориулалттай компьютерийн архитектур. Стэн Мазорын тусламжтайгаар, Масатоши Шима зэрэг Busicom инженерүүдтэй харилцах замаар Хофф MCS-4 архитектурыг боловсруулж, дизайныг 7-оос 4 чип болгон бууруулсан. Хофф CPU-г нэг 4 битийн микропроцессороор хэрэгжүүлэх боломжтой гэж үзэж байсан ч тэр ч, Мазор ч MOS зохион бүтээгч байгаагүй бөгөөд Intel-д дурын логик бүтэцтэй нарийн төвөгтэй IC-ийг бүтээх авьяас байгаагүй. Тиймээс 1970 оны 4-р сард Федерико Фагин төслийг удирдахаар ажилд орох хүртэл Хоффагийн санал 6 сар орчмын турш сул зогсов.

Шинэлэг технологи

Федерико Фагин Fairchild Semiconductor компаниас Intel-д элссэн бөгөөд 1968 онд цахиур хаалгатай MOS технологийг боловсруулж, түүгээрээ дэлхийн хамгийн анхны арилжааны нэгдсэн хэлхээ болох 3708-ийг бүтээжээ. Энэ технологийг Intel компани, дараа нь дэлхийн хагас дамжуулагчийн салбар бүхэлд нь нэвтрүүлсэн. 40 жилийн турш энэ нь бараг бүх микро схемд хэрэглэгддэг үндсэн бүтэц байв. Intel-ийн үүсгэн байгуулагчдын нэг энэ алхам нь түүний анхны амжилтын гол бүрэлдэхүүн хэсэг гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн. Silicon gate MOS технологи нь Intel 4004-д өрсөлдөхүйц гүйцэтгэлийг хангасан: чип нь хөнгөн цагаан хаалгатай ижил хэмжээтэй чиптэй харьцуулахад 5 дахин хурдан, уулзварын алдагдал 100 дахин бага, дурын логик транзисторуудын тооноос 2 дахин их байсан. тэнцүү хүч. Энэ нь анхны арилжааны амжилттай динамик RAM, CCD (цэнэгтэй хосолсон төхөөрөмж) дүрс мэдрэгч, тогтворгүй санах ой, микропроцессорыг бий болгох боломжийг олгосон. Түүхэнд анх удаа процессор нь ерөнхий зориулалтын компьютерийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулж байв.

Шинэ загвар, зохион байгуулалтыг бий болгох

Тед Хофф бол MOS хэлхээний дизайнер биш байсан. Түүний үүрэг бол архитектурыг бий болгож, бүтээгдэхүүнийг цаашид дэмжих явдал байв. Командын багцыг тодорхойлсны дараа уг төслийг Федерико Фагинаар ахлуулсан MOS хөгжүүлэлтийн багт хүлээлгэн өгсөн. Ажил маш хурдан хийгдсэн бөгөөд 9 сарын дотор 3 үндсэн чип бий болсон. Хамгийн сүүлд 1971 оны 1-р сард Intel 4004 микропроцессор гарч ирэв.

Стэн Мазорын хэлснээр, Фагиныг инженерийн дизайн хийсэн, Хоффа анхны үзэл баримтлал, архитектурыг бий болгосон гавьяатай. Мазор өөрөө ч чадах чинээгээрээ тусалж, чадах бүхнээ хийдэг нэгэн төрлийн зуучлагч байсан.

Федерико Фагин дурын логик хэлхээнд ашигладаг цахиурын хаалганы MOS бүтцийг зохион бүтээх аргачлалыг боловсруулсан. Шинэ технологи нь өөр дизайн, ялангуяа зохион байгуулалтыг шаарддаг тул энэ нь зайлшгүй шаардлагатай байсан.

Фагины хэлснээр тэрээр логик, дараа нь хэлхээг тусад нь зохион бүтээхийн оронд тэдгээрийг нэг хуудсан дээр хамтад нь зохион бүтээх хэрэгтэй гэж шийдсэн. Дамжуулагч ба транзисторыг эцсийн зохион байгуулалтад аль болох ойрхон байрлуулахын тулд зохион байгуулалтыг аль болох анхаарч үзэх хэрэгтэй. Энэ нь янз бүрийн блокуудын байршлыг мэдэхийн тулд чипийн ерөнхий төлөвлөлтийг хийх шаардлагатай байсан нь ойлгомжтой. Тэр үед энэ төрлийн хэлхээг бий болгох арга зүйг боловсронгуй болгосон.

Intel-ийн шинэ процессорын дизайн, MCS-4 төслийг боловсруулж эхлэхээс эхлээд үйлдвэрлэл хүртэлх удирдлагыг зөвхөн процессын технологи, чип загварчлал, хэлхээний дизайн, логик дизайн, компьютерийн архитектурт инновацийг нэвтрүүлэх чадвартай хүн л эзэмшиж чадна. . Фагин Intel-д орохоосоо өмнө боловсрол, ажлын туршлагаараа ийм ур чадвар, мэдлэгийг олж авсан. Тэрээр Виченца (Итали) хотод техникийн сургуулиа төгсөөд 19 настайдаа Борголомбардо (Итали) дахь Olivetti компанид жижиг транзистор туршилтын соронзон цөмт санах ойн компьютерийг зохион бүтээх, бүтээх ажилд оролцсон. Дараа нь тэрээр Падуагийн их сургуулийг онц дүнтэй төгссөн бөгөөд SGS-Fairchild (одоо ST Micro) компанид ажиллаж байхдаа 2 арилжааны IC бүтээж, MOS технологийг хөгжүүлсэн. 1968 онд тэрээр Калифорнийн Пало Алто дахь Fairchild Semiconductor R&D-д томилогдсон бөгөөд тэнд MOS цахиурын технологи болон бусад зүйлийг бүтээжээ.

Жинхэнэ инноваци

Хоффын 4004 төсөлд оруулсан гол хувь нэмэр болсон анхны процессорын тухай ойлголт бусад компаниудад ч тохиолдсон. Хэд хэдэн бүлэг бие даан ижил дүгнэлтэд хүрсэн. Тиймээс микропроцессорын шинэ бүтээлийн гол зүйл бол эдийн засгийн үр ашигтай бүтээгдэхүүнийг бий болгох явдал байв. Дэлхий дээр зөвхөн нэг л хүн дараагийн алхамыг хийж, архитектурыг ажлын загвар болгон хувиргах талаар мэддэг байсан. Энэ бол Федерико Фагин байв. Үүнгүйгээр анхны микропроцессор хэзээ ч баригдахгүй байх байсан. Fairchild-д байхдаа тэрээр ирээдүйн төхөөрөмжүүдийн үндэс суурь болсон технологийг зохион бүтээжээ. Intel-д ажиллаж эхэлсний дараа тэрээр байхгүй байсан Хоффын алдааг засч, дараа нь анхны Intel 4004 чипийг хийж, дараа нь 8008-ийн хөгжлийг удирдаж, 8080-ийн ерөнхий архитектороор ажилласан.

Тухайн үед инженерүүд жижиг компьютер бүтээх, CPU-ийн логик дизайн хийх, программ зохиох зэргийг мэддэг байсан. Микропроцессорын санаа, өөрөөр хэлбэл бүх нийтийн компьютерийг нэг чип дээр байрлуулах санаа ч агаарт байсан. Зарим архитектурыг хэд хэдэн MOS чип дээр аль хэдийн хэрэгжүүлсэн. Гэсэн хэдий ч энгийн процессорт шаардагдах хамгийн бага хэмжээ болох 2300 дурын логик транзисторыг үйлдвэрлэхэд хямд, ажиллахад хурдан, одоо байгаа багцад тохирохуйц тархалт багатай чипэнд хэрхэн оруулахыг хэн ч мэдэхгүй.

Микропроцессорын жинхэнэ шинэлэг зүйл бол бусад бүх зүйлийг өмнө нь хийж байсан тул нэг цахиурын чип дээр савласан явдал байв. Фагин үүнийг Тед Хоффа, Стэн Мазор нарын тусламжгүйгээр хийсэн.

Түүнд тусалсан цорын ганц хүн бол Бусикомын инженер Масатоши Шима байв. Тэрээр Фагиныг ажилд авснаас хойш хоёр хоногийн дараа захиалгын явцыг шалгахаар Intel-д иржээ. Өмнөх 6 сарын хугацаанд ахиц дэвшил гараагүйг тэрээр ойлгосон. Төсөл удааширч, туслах Intel инженер байхгүй байсан тул Сима ажлыг хурдасгахын тулд 6 сар үлдэхийг зөвшөөрөв. Гэсэн хэдий ч тэрээр бага зэрэг мэддэг байсан бөгөөд тэрээр маш их тустай байсан ч бүх бүтээлч шийдвэрийг Фагин гаргасан. Сүүлчийн босс Лесли Вадас 1103 (эхний 1024 битийн динамик RAM, Intel-ийн ирээдүй гэж үздэг) загварт маш их санаа зовж байсан тул MCS-4 төслийн техникийн хяналтыг хангаж чадахгүй байв. 4004-ийн амжилтын дараа Фагин 8008-ыг нэвтрүүлэх ажлыг удирдан зохион байгуулж, бүх анхны процессоруудаас хамгийн амжилттай болох 4040 ба 8080-ийн архитектурыг боловсруулж, тодорхойлсон.

Хөгжүүлэгчийн эргэлзээ

Стэн Мазорын хэлснээр тэрээр Тед Хоффын хамт Intel 4004-ийг хэтэрхий түрэмгий гэж үзсэн байна. Тэд үүнийг хийж чадна гэдэгт итгэлгүй байсан тул 4005 нэртэй өөр чипээр эхэлсэн. Энэ нь Intel-ийн Канад дахь түнш MIL-тай хамтарсан төсөл байв. Тэд 4004-ээс хамаагүй энгийн архитектурыг тодорхойлсон. Канадын компани чипийг зохион бүтээж, Intel санах ойг хангах болно. Тэр 4005-ыг хийж чадахгүй нь тодорхой болсон.

Хофф, Мазор нар 1994 онд 4004-ийг хэрэгжүүлэх боломжтой гэдэгт эргэлзэж байсан. Тийм ч учраас Фагин Intel-д элссэнээс хойш хэдхэн сарын дараа тэд илүү энгийн 4005 архитектурыг бүтээж, Канадын MIL компанид боловсруулж өгөхөөр илгээсэн. Гэвч MIL инженерүүд микропроцессор хийж чадаагүй. Энгийн чип бүтээх нь ердийн ажлаас хол байсан нь тодорхой болсон. Нэмж дурдахад Хофф, Мазор нар 4004 нь тооцоолуур, кассын машин гэх мэт хэрэглэгдэхүүнд хэрэгтэй гэдэгт эргэлзэж байв. Тэд зөвхөн 1201, дараа нь 8008 нь л олон төрлийн хэрэглээнд ашиглах хангалттай ерөнхий архитектуртай байх болно гэж бодсон. 4004 төсөл дууссаны дараа Фагин микропроцессорыг янз бүрийн хяналтын системд ашиглаж болохыг харуулж, Intel 4004-ийг зах зээлд гаргахыг удирдлагад уриалав.

8008-ийн алдаа

Фагины аргачлал хэр хэрэгтэй байсныг нотлох өөр нэг жишээ бол архитектурыг нь Компьютерийн Терминал Корпораци (CTC) анх боловсруулсан Intel 8008 юм. Анх 1201 гэж нэрлэгдсэн чип дээр ажиллах ажил Фагиныг Intel-д орохоос өмнө эхэлсэн боловч General Instrument-аас шилжсэн дурын логик процессор зохион бүтээгчид хуваарилагдсан төсөл тухайн үед ямар нэгэн арга зүй, номын сан байхгүй байсан тул тийм ч хол явсангүй. 8008 дээрх ажлыг түр зогсоож, зөвхөн Intel 4004 гарсан жил л үргэлжлүүлэв.

Микропроцессор TI

Өөр нэг жишээ бол CTC-ийн Texas Instruments-ээс захиалсан 8008-ийн хоёр дахь эх үүсвэр болсон анхны нэг чиптэй CPU юм. 1971 оны дундуур 4004 амжилттай бүтээгдсэнээс хойш хэдхэн сарын дараа хэвлэлд зарласан процессор нь хэзээ ч хөөрч, зарагдаагүй. Үүнийг нарийн төвөгтэй санамсаргүй логик IC зохион бүтээх олон арван жилийн туршлагатай компани металл хаалганы MOS технологийг ашиглан барьсан. Intel 8008 процессортой харьцуулахад TI чипийн хэмжээ хоёр дахин том байсан нь ижил функцийг хангадаг. Ашиглалтын хурд болон эрчим хүчний зарцуулалтыг хэзээ ч олон нийтэд зарлаагүй.

Дагах жишээ

Төсөл 4004 дууссаны дараа Intel-ийн дотор болон гадна байгаа бусад инженерүүд микроскопоор дизайныг шинжлэн Фагины ашигласан техникийг судлах боломжтой болсон. Үүнтэй ижил хэв маягийг бусад бүх эхэн үеийн Intel болон Zilog микропроцессоруудад ашигласан.

Эцэст нь

4004 нь цахиурын хаалганы технологийг ашиглан хийсэн түүхэн дэх хамгийн анхны процессор юм. Энэ нь тухайн үеийнхээ хамгийн дэвшилтэт интеграль схем байсан юм. Үүнийг бүтээхэд дизайнераас ер бусын бүтээлч байдал, ур чадвар шаардсан төдийгүй зөвхөн түүнийг бүтээгчид л эзэмшиж болох шинэ технологийн гүн гүнзгий мэдлэгийг шаарддаг. Нэмж дурдахад захиалагчийн өмнө хүлээсэн үүргээ биелүүлээгүй тул 10 сарын дотор дуусгах ёстой байсан төслийг амжилттай дуусгахын тулд асар их зориг, урам зориг, удирдлагын ур чадвар, тууштай шаргуу хөдөлмөр шаардагдана.

Intel 4004 микропроцессор

Өгүүллэг

Яагаад 4004 гэж?

Гол зүйл бол бүтээгдэхүүний ангилал бүрт өөрийн дугаарыг өгсөн явдал юм. Intel-ийн анхны бүтээгдэхүүнүүд нь санах ойн чипүүд (PMOS чипүүд) байсан бөгөөд эдгээр нь 1xxx дугаартай байв. 2xxx цуврал нь NMOS чипийг боловсруулсан. Хоёр туйлт микро схемийг 3xxx цувралд хуваарилсан. 4 битийн микропроцессоруудыг 4xxx гэж нэрлэдэг. CMOS микро схемүүдийг 5xxx, соронзон домэйн дээрх санах ойг - 7xxx, 8 ба түүнээс дээш битийн микропроцессор, микроконтроллеруудыг 8xxx цувралд хамааруулсан. 6xxx болон 9xxx цувралыг ашиглаагүй. Хоёрдахь цифр нь бүтээгдэхүүний төрлийг харуулсан: 0 - процессор, 1 - RAM чип, 2 - хянагч, 3 - ROM чип, 4 - ээлжийн бүртгэл, 5 - EPLD чип, 6 - PROM чип, 7 - EPROM чип, 8 - тандалт импульсийн генератор дахь чип ба хэлхээний синхрончлол, 9 - харилцаа холбооны чип. Гурав, дөрөв дэх орон нь бүтээгдэхүүний серийн дугаартай тохирч байсан бөгөөд эхний процессорыг ажиллуулахад 4004 оноос өмнө гарсан гурван тусгай чип (ROM, RAM чип, оролт/гаралтын өргөтгөгч) шаардлагатай байсан тул микропроцессор 4004 гэж нэрлэсэн.

4004 микропроцессорыг 16 зүү DIP багцаар үйлдвэрлэсэн бөгөөд болор хэмжээ нь 1 квадратаас бага байв. см.Процессор нь секундэд 60,000 заавар гүйцэтгэх боломжтой. (Харьцуулбал, анхны бүрэн электрон компьютеруудын нэг болох Америкийн ENIAC нь секундэд ердөө 5000 заавар гүйцэтгэдэг, 278.7 хавтгай дөрвөлжин метр талбайг эзэлж, 30 тонн жинтэй байв.) Intel нь компьютерийг жижигрүүлэхэд микропроцессоруудын шийдвэрлэх үүргийг урьдчилан харсан. , улмаар 60 мянган доллараар худалдаж авсан Busicom нь 4004 микропроцессор болон түүний сайжруулсан хувилбаруудын зохиогчийн эрхийг эзэмшдэг.

Гэсэн хэдий ч 1971 онд процессор бестселлер болж чадаагүй юм. Intel-ийн стратеги нь 4004-ийн борлуулалт нь илүү алдартай 1101/1103 санах ойн чипүүдийн зах зээлийг өргөжүүлэхэд чиглэгдсэн байв. Зөвхөн микропроцессор буюу 4004 оны цахим "ач хүү" л нэр хүндтэй болж эхлэв.

4xxx цувралын захиалгат чипүүд

4004 чип нь ROM чип, RAM чип, оролт гаралтын өргөтгөгч гэсэн 3 тусгай чиптэй ирдэг. Хэдийгээр эдгээр микро схемүүд нь өөрийн гэсэн тэмдэглэгээний системтэй (1xxx, 2xxx ба 3xxx цуврал) байсан ч 4xxx ангилалд хоёрдахь нэрийг авсан бөгөөд энэ нь ердийн дугаарлалтын хажууд нэрлэгдэж эхэлсэн.

• Цуглуулж байна

  Intel 4004 бол цуглуулгын хувьд хамгийн алдартай чипүүдийн нэг юм. Хамгийн их үнэлэгдсэн нь цагаан, алтлаг Intel 4004 чипүүд бөгөөд цагаан хэсэгт харагдах саарал тэмдэгтэй (анхны гэрлийн төрөл). Тиймээс 2004 онд ийм микро схем, дээр