Historien om utvecklingen av mikroprocessorer är kort. Mikroprocessorhistorik

Använder du en dator eller mobilenhet att läsa detta ämne nu. Datorn eller mobilenheten använder en mikroprocessor för att utföra dessa åtgärder. Mikroprocessorn är hjärtat i varje enhet, server eller bärbar dator. Det finns många märken av mikroprocessorer från de flesta olika tillverkare, men de gör alla ungefär likadant och på ungefär samma sätt.
Mikroprocessor- även känd som en processor eller centralenhet, är en datormotor som är gjord på ett enda chip. Den första mikroprocessorn var Intel 4004, som dök upp 1971 och inte var lika kraftfull. Han kunde addera och subtrahera, och det är bara 4 bitar åt gången. Processorn var fantastisk eftersom den kördes på ett enda chip. Du kommer att fråga varför? Mitt svar är att ingenjörer vid den tiden producerade processorer antingen från flera chips eller från diskreta komponenter (transistorer användes i separata paket).

Om du någonsin har undrat vad en mikroprocessor gör i en dator, hur den ser ut eller vad är dess skillnader jämfört med andra typer av mikroprocessorer, gå under snittet- Det finns alla de mest intressanta och detaljerna.

Mikroprocessorframsteg: Intel

Den första mikroprocessorn, som senare blev det enklas hjärta hemdator, var Intel 8080, en komplett 8-bitars dator på ett enda chip som dök upp 1974. Den första mikroprocessorn orsakade en rejäl ökning på marknaden. Senare 1979 släpptes ny modell- Intel 8088. Om du är bekant med PC-marknaden och dess historia, då vet du att PC-marknaden har flyttat från Intel 8088 till Intel 80286, och den till Intel 80386 och Intel 80486, och sedan till Pentium, Pentium II, Pentium III och Pentium 4 Alla dessa mikroprocessorer är gjorda av Intel, och de är alla förbättringar av den grundläggande designen av Intel 8088. Pentium 4 kan exekvera vilken kod som helst, men den gör det 5000 gånger snabbare.

2004 introducerade Intel mikroprocessorer med flera kärnor och en miljon transistorer, men även dessa mikroprocessorer följde generella regler som tidigare tillverkade chips. ytterligare information i bordet:

• datum: är året då processorn först introducerades. Många processorer släpptes på nytt, men med högre klockhastigheter, och detta fortsatte i många år efter det ursprungliga releasedatumet.
• Transistorer: Detta är antalet transistorer på ett chip. Du kan se att antalet transistorer per dyna har ökat stadigt under åren.
• Mikron: bredd, i mikron, av den minsta tråden på chippet. Som jämförelse kan jag nämna ett människohår, som har en tjocklek på cirka 100 mikron. När dimensionerna blev mindre och mindre ökade antalet transistorer.
• Klockfrekvens: den maximala hastighet chippet kan nå. Jag kommer att berätta om klockfrekvensen lite senare.
• Bredd (buss) data: är bredden på ALU (Aritmetic Logic Unit). En 8-bitars ALU kan addera, subtrahera, multiplicera, etc. I många fall har databussen samma bredd som ALU, men inte alltid. Intel 8088 var 16-bitars och hade en 8-bitars buss, medan moderna modeller Pentium 64-bitars.
• MIPS: Denna kolumn i tabellen står för att visa antalet operationer per sekund. Det är en måttenhet för mikroprocessorer. Moderna processorer kan göra så många olika saker att dagens betyg, presenterade i tabellen, blir meningslösa. Men du kan känna den relativa kraften hos den tidens mikroprocessorer.

Från denna tabell kan du se att det i allmänhet finns ett samband mellan klockhastighet och MIPS (operationer per sekund). Den maximala klockhastigheten är en funktion av tillverkningsprocessorn. Det finns också ett samband mellan antalet transistorer och antalet operationer per sekund. Till exempel, en Intel 8088 klockad till 5 MHz (nu 2,5-3 GHz) kör bara 0,33 MIPS (ungefär en instruktion för varje 15:e klockcykel). Moderna processorer kan ofta utföra två instruktioner per klockcykel. Denna ökning är direkt relaterad till antalet transistorer på chippet och jag kommer att prata om detta vidare.

Vad är ett chip?

Ett chip kallas också en integrerad krets. Vanligtvis är det en liten, tunn bit kisel på vilken transistorerna som utgör mikroprocessorn har graverats in. Ett chip kan vara så litet som en tum, men fortfarande innehålla tiotals miljoner transistorer. Mer enkla processorer kan bestå av flera tusen transistorer ingraverade på ett chip på bara några kvadratmillimeter.

Hur det fungerar

Intel Pentium 4

För att förstå hur en mikroprocessor fungerar skulle det vara bra att titta inuti och lära sig om dess inre delar. I processen kan du också lära dig om assemblerspråk, mikroprocessorns modersmål och mycket av vad ingenjörer kan göra för att öka hastigheten på processorn.

Mikroprocessorn exekverar en samling maskininstruktioner som talar om för processorn vad den ska göra. Baserat på instruktionerna gör mikroprocessorn tre huvudsakliga saker:

• Med sin ALU (Aritmetic Logic Unit) kan mikroprocessorn utföra matematiska operationer. Till exempel addition, subtraktion, multiplikation och division. Moderna mikroprocessorer kan utföra extremt komplexa operationer
• Mikroprocessor kan flytta data från en minnesplats till en annan
• Mikroprocessorn kan fatta beslut och gå vidare till en ny uppsättning instruktioner baserat på dessa beslut

Kort sagt, en mikroprocessor gör komplexa saker, men ovan beskrev jag tre huvudaktiviteter. Följande diagram visar en mycket enkel mikroprocessor som kan göra dessa tre saker. Denna mikroprocessor har:

• Adressbuss (8, 16 eller 32 bitar) som skickar minnesåtkomst
• Databuss (8, 16 eller 32 bitar) som överför data till minnet eller tar emot data från minnet
• RD (läs) och WR (skriv) talar om för minnet om de vill installera eller få en adresserad plats
• Klocklinje som låter dig se processorns klocksekvens
• En återställningsrad som nollställer kommandoräknaren och startar om exekveringen

Mikroprocessorminne

Tidigare har vi pratat om adress- och databussar samt läs- och skrivrader. Allt detta är kopplat antingen med RAM ( Bagge) eller från ROM (skrivskyddat minne eller läsminne, ROM) - som regel med båda. I vårt mikroprocessorexempel har vi en bred 8 bitars adressbuss och en lika bred databuss - också 8 bitar. Detta innebär att mikroprocessorn kan komma åt 2 ^ 8 till 256 byte minne och kan läsa och skriva 8 bitar minne åt gången. Låt oss anta att den här enkla mikroprocessorn har 128 byte internminne från adress 0 och 128 byte RAM från adress 128.

Random Access Memory står för skrivskyddat minne. Det läsbara minneschippet är programmerat med permanenta förinställda byte. Bussadressen talar om för RAM-chippet vilken byte den ska komma till och passa på databussen. När läsraden ändrar tillstånd, presenterar läsminneschippet den valda byten för databussen.

RAM står för RAM, lol. RAM innehåller en byte med information, och mikroprocessorn kan läsa eller skriva till dessa byte beroende på om läs- eller skrivraden signalerar. Ett av problemen som kan finnas i dagens marker är att de glömmer allt så fort orken är borta. Därför måste datorn ha RAM.

RAM-chip eller läsminne (ROM)-chip

Förresten, nästan alla datorer innehåller en viss mängd RAM. På en persondator kallas skrivskyddat minne BIOS (Basic Input / Output System). Vid start börjar mikroprocessorn att utföra instruktioner som den hittar i BIOS. BIOS instruktioner, förresten, de fyller också sina roller: de kontrollerar hårdvaran, och sedan går all information till HDD för att skapa en startsektor. Startsektorn är ett litet program, och BIOS lagrar det i minnet efter att ha läst det från disken. Sedan börjar mikroprocessorn att utföra instruktioner startsektorn från RAM. Startsektorprogrammet kommer att visa mikroprocessorn vad mer att ta med sig. hårddisk in i RAM, och sedan gör allt, och så vidare. Det är så mikroprocessorn laddar och kör hela operativsystemet.

Instruktioner för mikroprocessor

Även den otroligt enkla mikroprocessorn jag just har beskrivit kommer att räcka stort set instruktioner som han kan följa. Samlingen av instruktioner är implementerad som bitmönster, som var och en har annan betydelse när spärrad till kommandosektorn. Människor är inte särskilt bra på att komma ihåg bitmönster eftersom de är en samling korta ord. Denna uppsättning korta ord kallas förresten processorns assemblerspråk. En assembler kan mycket enkelt översätta ord till ett bitmönster, och sedan kommer assemblerns ansträngningar att läggas i minnet för mikroprocessorn för exekvering.

Här är en uppsättning instruktioner för monteringsspråk:

• LOADA mem- ladda in i register med minnesadress
• LOADB mem- ladda in i register B från minnesadress
• CONB mem- ladda konstant värde i register B
• SAVEB mem- spara register B till minnesadress
• SAVEC mem- spara register C till minnesadress
• LÄGG TILL- lägg till A och B och spara resultatet i C
• SUB- subtrahera A och B och lagra resultatet i C
• MUL- multiplicera A och B och lagra resultatet i C
• DIV- dela upp A och B och lagra resultatet i C
• COM- jämför A och B och spara resultatet i testet
• JUMP-adr- gå till adressen
• JEQ-adr- gå, om lika, för att lösa
• JNEQ-adr- gå, om inte lika, för att lösa
• JG adr- gå, om mer, för lösning
• JGE-adr- gå om större eller lika för att lösa
• JL adr- gå, om mindre, för att lösa
• Jle addr- gå om mindre eller lika för att lösa
• SLUTA- stoppa utförandet

assembleringsspråk
C-kompilatorn översätter denna C-kod till assemblerspråk. Om vi ​​antar att RAM-minnet startar vid adress 128 i den här processorn och att läsminnet (som innehåller assemblerspråksprogrammet) börjar på adress 0, så för vår enkla mikroprocessor kan assemblern se ut så här:

// Antag att a är på adress 128 // Antag att F är på adress 1290 CONB 1 // a = 1; 1 SAVEB 1282 CONB 1 // f = 1; 3 SAVEB 1294 LOADA 128 // om a> 5 hoppar du till 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f = f * a; 9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a = a + 1; 13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816/ STOP tillbaka till 4 /7/ SLUTA

Skrivskyddat minne (ROM)
Så frågan är nu, "Hur integreras alla dessa instruktioner med skrivskyddat minne?" Jag ska förstås förklara: var och en av dessa instruktioner på assemblerspråk måste representeras som ett binärt tal. För enkelhetens skull, låt oss anta att varje assemblerspråksinstruktion tilldelar sig själv ett unikt nummer. Till exempel skulle det se ut så här:

• LADDA - 1
• LADDB - 2
• CONB - 3
• SPARAB - 4
• SAVEC mem - 5
• LÄGG TILL - 6
• SUB - 7
• MUL - 8
• DIV - 9
• COM - 10
• JUMP-adr - 11
• JEQ-adr - 12
• JNEQ-adr - 13
• JG adr - 14
• JGE-adr - 15
• JL adr - 16
• Jle addr - 17
• SLUTA - 18

Dessa nummer kommer att kallas opcodes. I skrivskyddat minne kommer vårt lilla program att se ut så här:

// Antag att a är på adress 128 // Antag att F är på adress 129Addr opcode / value0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOA 8 1 // LOA 1 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 129221 129221 129221 2 CON 12921 2 129221 12921 2 2 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOPP

Du kan se att 7 rader C-kod blev 18 rader assembler, och att alla blev 32 byte i skrivskyddat minne.

Avkodning
Avkodningsinstruktionen måste förvandla var och en av opkoderna till en uppsättning signaler som kommer att driva olika komponenter inuti mikroprocessorn. Låt oss ta ADD-instruktionerna som ett exempel och se vad den måste göra. Så:

• 1. I den första klockcykeln är det nödvändigt att ladda själva instruktionen, därför måste avkodaren: aktivera bufferten för kommandoräknaren med tre tillstånd, aktivera läsraden (RD), aktivera data i de tre tillstånden i buffert i kommandoregistret
• 2. I den andra klockcykeln avkodas ADD-instruktionen. Det finns väldigt lite att göra här: ställ in operationen aritmetic logic unit (ALU) för att registrera C
• 3. Under den tredje cykeln ökar programräknaren (i teorin kan detta överlappa i den andra cykeln)

Varje instruktion kan delas upp i en uppsättning sekvenserade operationer - som vi just tittade på. De manipulerar komponenterna i mikroprocessorn i rätt ordning. Vissa instruktioner, såsom ADD-instruktionen, kan ta två till tre klockcykler. Andra kan vidta fem eller sex åtgärder.

Låt oss komma till slutet

Antalet transistorer har en enorm inverkan på processorprestanda. Som du kan se ovan kan en typisk Intel 8088-mikroprocessor genomföra 15 cykler. Ju fler transistorer, desto högre prestanda – det är enkelt. Det stora antalet transistorer tillåter också teknik som pipelining.

Pipeline-arkitekturen består av kommandoexekvering. Det kan ta fem cykler att exekvera en instruktion, men det kan inte finnas fem instruktioner vid olika exekveringsstadier samtidigt. Så det ser ut som att en instruktion slutför varje klockcykel.

Alla dessa trender tillåter antalet transistorer att växa, vilket resulterar i de transistortungviktare på flera miljoner dollar som finns tillgängliga idag. Sådana processorer kan utföra ungefär en miljard operationer per sekund – tänk dig. Förresten, nu har många tillverkare blivit intresserade av lanseringen av 64-bitars mobila processorer och uppenbarligen kommer ytterligare en våg, men den här gången är 64-bitars arkitektur modekungen. Kanske kommer jag in på det här ämnet inom en snar framtid och berättar hur det faktiskt fungerar. Detta är kanske allt för idag. Jag hoppas att du tyckte det var intressant och lärde dig mycket.

Nuförtiden klarar sig inte ens mindre avancerade mobiltelefoner utan en mikroprocessor, än mindre surfplatta, bärbara och stationära persondatorer. Vad är en mikroprocessor och hur utvecklades historien om dess skapelse? I klartext är en mikroprocessor en mer komplex och multifunktionell integrerad krets.

Historien om mikrokretsen (integrerad krets) börjar sedan 1958, när en anställd på det amerikanska företaget Texas Instruments Jack Kilby uppfann en viss halvledarenhet innehållande flera transistorer i ett fall, sammankopplade med ledare. Den första mikrokretsen - stamfadern till mikroprocessorn - innehöll endast 6 transistorer och var en tunn platta gjord av germanium med guldspår applicerade på. Allt detta var placerat på ett glassubstrat. Som jämförelse finns det idag bara ett fåtal enheter och till och med tiotals miljoner halvledarelement.

Till 1970 en hel del tillverkare var engagerade i utvecklingen och skapandet av integrerade kretsar med olika kapacitet och olika funktionella orienteringar. Men just detta år kan betraktas som födelsedatumet för den första mikroprocessorn. Det var i år som Intel skapade ett minneschip med en kapacitet på endast 1 Kbit - försumbar för moderna processorer, men otroligt stort för den tiden. På den tiden var det en stor bedrift - minneschippet kunde lagra upp till 128 byte information - mycket högre än liknande analoger. Dessutom, ungefär samtidigt, beställde den japanska räknartillverkaren Busicom samma Intel 12-mikrokretsar med olika funktionella orienteringar. Intel-specialister lyckades implementera alla 12 funktionella riktningar i en mikrokrets. Dessutom visade sig den skapade mikrokretsen vara multifunktionell, eftersom den gjorde det möjligt att programmässigt ändra dess funktioner utan att ändra den fysiska strukturen. Mikrokretsen utförde vissa funktioner beroende på de kommandon som tillfördes dess kontrollutgångar.

Inom ett år år 1971 Intel släpper den första 4-bitars mikroprocessorn, kodnamnet 4004. Jämfört med den första 6-transistormikrokretsen innehöll den så många som 2,3 tusen halvledarelement och utförde 60 tusen operationer per sekund. På den tiden var det ett stort genombrott inom området för mikroelektronik. 4-bitar innebar att 4004 kunde hantera 4-bitars data på en gång. Två år senare år 1973 företaget producerar en 8-bitars 8008-processor, som redan arbetade med 8-bitars data. Börjar sedan 1976, företaget börjar utveckla en 16-bitarsversion av mikroprocessorn 8086. Det var han som började användas i IBMs första persondatorer och i själva verket lade en av byggstenarna i datorernas historia.

Mikroprocessortyper

Genom arten av den körbara koden och organisationen av kontrollanordningen särskiljs flera typer av arkitekturer:

En processor med en komplex instruktionsuppsättning. Denna arkitektur kännetecknas av ett stort antal komplexa instruktioner och, som en konsekvens, en komplex styrenhet. Tidiga versioner av CISC-processorer och inbyggda processorer har långa instruktionsexekveringstider (från några få klockcykler till hundratals), bestämt av kontrollenhetens mikrokod. Högpresterande superskalära processorer kännetecknas av djup programanalys och utförande av operationer i oordning.

En processor med en förenklad instruktionsuppsättning. Denna arkitektur har en mycket enklare kontrollenhet. De flesta av RISC-processorinstruktionerna innehåller samma lilla antal operationer (1, ibland 2-3), och själva kommandoorden har i den överväldigande majoriteten av fallen samma bredd (PowerPC, ARM), även om det finns undantag (Coldfire) . Superskalära processorer har den enklaste grupperingen av instruktioner utan att ändra exekveringsordningen.

Explicit parallell processor. Det skiljer sig från andra främst genom att sekvensen och parallelliteten för utförandet av operationer och deras fördelning mellan funktionella enheter är tydligt definierade av programmet. Sådana processorer kan ha ett stort antal funktionella anordningar utan mycket komplikation av styranordningen och förlust av effektivitet. Typiskt använder sådana processorer ett brett styrord som består av flera stavelser som bestämmer beteendet hos varje funktionell enhet under en klockcykel.

Lägsta instruktionsuppsättningsprocessor. Denna arkitektur bestäms i första hand av ett mycket litet antal instruktioner (flera dussin), och nästan alla av dem är noll-operander. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att packa koden mycket tätt och allokera från 5 till 8 bitar för en instruktion. Mellanliggande data i en sådan processor lagras vanligtvis på den interna stacken, och operationer utförs på värdena överst i stacken. Denna arkitektur är nära besläktad med ideologin för programmering på Forth-språket och används vanligtvis för att köra program skrivna på detta språk.

Processor för variabel instruktionsuppsättning. En arkitektur som gör att du kan programmera om dig själv genom att ändra uppsättningen av instruktioner, anpassa den till den aktuella uppgiften.

Transportdriven processor. Arkitekturen avgrenade sig ursprungligen från EPIC, men skiljer sig fundamentalt från de andra genom att instruktionerna från en sådan processor kodar funktionella operationer, och de så kallade transporterna kodar dataöverföringar mellan funktionella enheter och minne i en godtycklig ordning.

Enligt sättet att lagra program sticker två arkitekturer ut:

Von Neumann arkitektur... Processorer med denna arkitektur använder en buss och en I/O-enhet för att komma åt program och data.

Harvard arkitektur. I processorer med denna arkitektur finns det separata bussar och I/O-enheter för att hämta program och utbyta data. I inbäddade mikroprocessorer, mikrokontroller och DSP definierar detta också förekomsten av två oberoende minnen för lagring av program och data. I centrala bearbetningsenheter bestämmer detta förekomsten av en separat instruktion och datacache. Bakom cachen kan bussar kombineras till en genom multiplexering.

Det är svårt att föreställa sig mänskligt liv utan modern elektronik. Naturligtvis finns det många ställen där o modern teknik har fortfarande inte hört, inte att använda. Men ändå är den överväldigande delen av världens befolkning på något sätt kopplad till elektronik, som har blivit en integrerad del av vårt liv och arbete.

Sedan urminnes tider har människan använt olika anordningar för att göra vissa produktionsprocesser mer effektiva eller för att göra sin egen tillvaro mer bekväm. Det verkliga genombrottet skedde i slutet av 40-talet av 1900-talet, när transistorer uppfanns. De första var bipolära transistorer, som fortfarande används idag. De följdes av MOSFETs (metalloxidhalvledare).

De första transistorerna av denna typ var dyrare och mindre pålitliga än deras bipolära kusiner. Men från och med 1964 började elektroniken användas integrerade kretsar, som är baserade på MOS-transistorer. Detta gjorde det sedan möjligt att minska produktionskostnaderna. elektroniska apparater och avsevärt minska storleken på prylar och system samtidigt som strömförbrukningen minskar. Med tiden blev mikrokretsar mer komplexa och sofistikerade och ersatte stora block av transistorer, vilket öppnade för möjligheten att minska storleken på elektroniska enheter.

I slutet av 60-talet började mikrokretsar spridas med en ganska ett stort antal logiska grindar (stora för den tiden): 100 och mer. Detta gjorde det möjligt att använda nya element för att skapa datorer. Utvecklare av elektroniska datorer insåg relativt snabbt att en ökning av tätheten av transistorer i en mikrokrets i slutändan skulle tillåta en datorprocessor att skapas i ett enda chip. Inledningsvis användes integrerade kretsar med MOS-transistorer för att skapa terminaler, miniräknare, och de användes av utvecklare av system ombord för passagerar- och militärtransport.

Nyckelögonblick

Idag medger de flesta elektronikspecialister att starten på ett kvalitativt nytt steg i utvecklingen av elektronik började 1971, då en 4-bitars 4004-processor från Intel dök upp, senare ersatt av ett 8-bitars 8008-chip. Den dök upp efter en liten japansk företag som heter Nippon Calculating Machine, Ltd. (senare Busicom Corp.) beställde totalt 12 chips från Intel. Företaget behövde dessa mikrokretsar för sina miniräknare, och den logiska designen av chipsen utvecklades av en anställd på kundföretaget). Vid den tiden utvecklades en ny uppsättning mikrokretsar för varje enhet, som utför mycket specialiserade funktioner.

När han fullföljde ordern föreslog Martian Edward Hoff att minska antalet mikrokretsar för det japanska företagets nya enhet genom att införa användningen av en central processor. Det var han, enligt ingenjörens idé, som skulle bli ett databehandlingscenter och utföra aritmetiska och logiska funktioner. Processorn var tvungen att byta ut flera mikrokretsar samtidigt. Ledningen för båda företagen godkände denna idé. Hösten 1969 föreslog Hoff, med hjälp av Stanley Maysor, en ny arkitektur av mikrokretsar, vars antal reducerades till endast 4. Några av de föreslagna elementen är en 4-bitars centralprocessor, ROM och RAM.

Själva processorn utvecklades av Federico Fagin, en italiensk fysiker som blev chefsdesigner för MCS-4-familjen hos Intel. Det var han som, tack vare sin kunskap om MOS-teknik, kunde skapa en processor som implementerade Hoffs idé. Förresten, världens första kommersiella mikrokrets som använder silicon gate-teknik utvecklades också av honom. Hon kallades Fairchild 3708.

Fagin, som Intel-anställd, kunde skapa en ny metod för att designa godtyckliga logiksystem. Han fick hjälp i sitt arbete av Masatoshi Shima, som var ingenjör på Busicom vid den tiden. Fagin och Sima utvecklade därefter mikroprocessorn Zilog Z80, som för övrigt fortfarande tillverkas.

Intel 4004-processorarkitektur

Men huvudsaken hände den 15 november 1971. Detta är datumet för uppkomsten av den första mikroprocessorn från Intel, 4004-chippet. Dess kostnad var vid den tiden 200 dollar. Nästan alla funktioner i en stordatorprocessor implementerades på en enda tärning. Det tillkännagavs i november 1971 i tidskriften Electronic News.

Processorspecifikationer:

• Datum för framträdande: 15 november 1971
• Antal transistorer: 2300
• Kristallyta: 12 mm²
• Processteknik: 10 μm (P-channel silicon pie MOS-teknologi)
• Klockfrekvens: 740 kHz (särskilt från 500 till 740.740 ... kHz, eftersom klockperioden är 2..1.35 μs (eller 92.6 kHz?)
• Bredd på register: 4 bitar
• Antal register: 16 (16 fyra bitar kan användas som 8 åtta bitar)
• Antal portar: 16 fyra-bitars ingång och 16 fyra-bitars utgång
• Databussbredd: 4 bitar
• Adressbussens bredd: 12 bitar
• Harvard arkitektur
• Stack: intern 3-lagers
• Kommandominne (ROM / ROM): 4 kilobyte (32768 bitar)
• Mängden adresserbart minne (RAM / RAM): 640 byte (5120 bitar)
• Antal instruktioner: 46 (varav 41 är 8-bitars och 5 är 16-bitars)
• Instruktionscykel: 10,8 mikrosekunder
• Matningsspänning: −15 V (pMOS)
• Arbetstemperatur: 0 till + 70C
• Lagrings- och driftsförhållanden: från -40 till + 85C
• Kontakt: DIP16 (mikrokretsen löddes direkt in tryckt kretskort eller installerad i en speciell plats)
• Fodral: 16-stifts DIP (1 plast eller 3 keramik, t.ex. C4004 (vit keramik med grå ränder), C4004 (vit keramik), D4004 (svart och grå keramik), P4004 (svart plast))
• Leveranstyp: separat och i MCS-4-set (ROM, RAM, I/O, CPU)

Denna processor utförde 60 000 till 93 000 instruktioner per sekund. Samtidigt kunde en av de första elektroniska datorerna, ENIAC, bara utföra 5 000 instruktioner per sekund. Samtidigt upptog ENIAC 280 kvadratmeter, vägde 27 ton och förbrukade 174 kW energi.

4004-processorn blev inte särskilt populär. Det 8080:e chippet, som kan kallas "barnbarnsbarnet" till 4004:an, började användas överallt.

Miniräknare och datorer

1971 kl Intel det fanns konkurrenter. Till exempel skapade Mostek, ett företag som utvecklade halvledarenheter och enheter baserade på dem, världens första "kalkylator på ett chip", MK6010.

I juni 1971 lanserade Texas Instruments en mediakampanj som lyfte fram fördelarna med dess processor. På den tiden beskrevs den TMX 1795-baserade Datapoint 2200 som en "kraftfull dator överlägsen originalet", vilket innebar att den TMX 1795-baserade Datapoint 2200 var mycket överlägsen den bipolär-transistorbaserade Datapoint 2200. Men STS, efter att ha testat det nya chipet, avvisade det och fortsatte att använda bipolära chip. Intel arbetade fortfarande på sin egen processor.

Efter en tid avslutade TI, efter att ha sett till att det inte fanns någon efterfrågan på TMX 1795 (senare - TMC 1795), mediekampanjen och stoppade produktionen av systemet. Men just detta chip gick till historien som den första 8-bitarsprocessorn.

1971 förlorade STS intresset för en enda processor för sina system och överförde alla rättigheter till det nya Intel-chippet. Företaget gav inte upp denna möjlighet utan fortsatte att utveckla 8008-chippet och erbjöd det framgångsrikt till ett antal andra företag. I april 1972 levererade hon hundratusentals sådana processorer. Två år senare ersattes 8008-processorn av den nya 8080, varefter 8086 kom och eran av system på x86-arkitekturen började. Nu, när du arbetar på en kraftfull PC eller bärbar dator, är det värt att komma ihåg att arkitekturen för ett sådant system utvecklades för många år sedan för Datapoint 2200 HMI.

Intel använde då mer avancerad teknik, vilket gav fördelen med dess processorer. De var snabba och relativt energieffektiva. Dessutom hade Intel-chips en högre transistortensitet än TI-chippet, vilket möjliggjorde mindre processorer. Dessutom spelade marknadsföring också en viktig roll, på detta område gjorde Intel också ett antal framgångsrika steg, vilket säkerställde populariteten för företagets utveckling.

Hur som helst så är situationen med ledarskapet i utvecklingen av de första processorerna långt ifrån så entydig som man brukar tro. Det fanns flera pionjärer här samtidigt, men senare blev utvecklingen av bara en av dem populär. Egentligen har vi alla att göra med moderniserade "ättlingar" till denna teknik idag, på 2000-talet.

Taggar: Lägg till taggar

Introduktion

1 Utveckling av mikroprocessorer

2 mikroprocessorer i80386

3 mikroprocessorer i80486

4 Pentium-processorer

5 Processorprestanda

6 samprocessorer

Bibliografi

Introduktion

Den viktigaste delen av alla datorer är mikroprocessorn. Det avgör till stor del kapaciteten hos ett datorsystem. Den första i4004-mikroprocessorn tillverkades 1971 och sedan dess har Intel haft den ledande positionen i marknadssegmentet. Det mest framgångsrika utvecklingsprojektet är i8080. Det var på den som Altair-datorn var baserad, för vilken B. Gates skrev sin första Basic-tolk. Den klassiska arkitekturen i i8080 har haft en enorm inverkan på ytterligare utveckling enkelchips mikroprocessorer. Mikroprocessorn i8088, som tillkännagavs av Intel i juni 1979, blev den sanna industristandarden för PC. 1981 valde den "blå jätten" (IBM) denna processor för sin PC. Till en början fungerade mikroprocessorn i8088 på 4,77 MHz och hade en hastighet på cirka 0,33 Mops, men sedan utvecklades dess kloner, designade för en högre klockfrekvens på 8 MHz. Mikroprocessorn i8086 dök upp exakt ett år tidigare, i juli 1978, och blev populär tack vare CompaqDecPro-datorn. Med utgångspunkt i i8086-arkitekturen och marknadens efterfrågan släppte Intel i80286 i februari 1982. Den dök upp samtidigt som den nya IBM PC AT-datorn. Tillsammans med ökningen av prestanda hade den ett skyddat läge (använde en mer sofistikerad minneshanteringsteknik). Skyddat läge gjorde att program som Windows 3.0 och OS / 2 kunde köras med mer än 1 MB RAM-minne. Tack vare 16-bitars data på den nya systembussen kan 2-byte meddelanden utbytas med kontrollpanelen. Den nya mikroprocessorn gjorde det möjligt att komma åt 16 MB RAM i ett skyddat läge. i80286-processorn introducerar multitasking och kontroll för första gången på chipnivå virtuellt minne... Med en klockfrekvens på 8 MHz uppnåddes en prestanda på 1,2 Mips.

1 Utveckling av mikroprocessorer

Datorer har blivit utbredda sedan 50-talet. Tidigare var dessa mycket stora och dyra enheter som endast användes i statliga institutioner och stora företag. Storleken och formen på digitala datorer har förändrats till oigenkännlighet som ett resultat av utvecklingen av nya enheter som kallas mikroprocessorer.

En mikroprocessor (MP) är en mjukvarustyrd elektronisk digital anordning utformad för att bearbeta digital information och styra processen för denna bearbetning, exekverad på en eller flera integrerade kretsar med en hög grad av integration av elektroniska element.

1970 designade Martian Edward Hoff från Intel en integrerad krets som liknar den centrala processorenheten i en stordator - den första Intel-4004-mikroprocessorn, som släpptes på marknaden 1971.

Det var ett riktigt genombrott, eftersom Intel-4004 MP mindre än 3 cm i storlek var mer produktiv än den gigantiska ENIAC-maskinen. Visserligen fungerade det mycket långsammare och kunde bara bearbeta 4 bitar information åt gången (stordatorprocessorer behandlade 16 eller 32 bitar samtidigt), men kostnaden för den första MP var tiotusentals gånger billigare.

Kristallen var en 4-bitars processor med en klassisk datorarkitektur av Harvard-typ och tillverkades enligt den avancerade p-channel MOS-tekniken med en designstandard på 10 mikron. Elschema enheten bestod av 2300 transistorer. MP arbetade vid en klockfrekvens på 750 kHz med en kommandocykellängd på 10,8 μs. i4004-chippet hade en adressstack (en instruktionsräknare och tre stackregister av LIFO-typ), ett RON-block (RAM-register eller en registerfil - RF), en 4-bitars parallell ALU, ett batteri, ett kommandoregister med ett kommando avkodare och en styrkrets, samt en kommunikationskrets med externa enheter... Alla dessa funktionella enheter förenades av en 4-bitars stegmotor. Instruktionsminnet nådde 4 KB (som jämförelse: storleken på minnet i en minidator i början av 70-talet översteg sällan 16 KB), och RF-processorn hade 16 4-bitars register, som kunde användas som 8 8-bitars register. En sådan organisation av RONs bevarades i efterföljande parlamentsledamöter från Intel. Tre stackregister gav tre nivåer av subrutinkapsling. MP i4004 var monterad i en plast- eller sintrad kropp av DIP-typ (Dual In-line Package) med endast 16 stift. Hans kommandosystem bestod av endast 46 instruktioner.

Samtidigt hade kristallen mycket begränsade ingångs-/utdatamedel, och kommandosystemet innehöll inga logiska databearbetningsoperationer (AND, OR, EXCLUSIVE OR), och därför var de tvungna att implementeras med hjälp av speciella subrutiner. i4004-modulen hade inte förmågan att stoppa (HALT-kommandon) och hantera avbrott.

Processorinstruktionscykeln bestod av 8 klockcykler för masteroscillatorn. Det fanns en multiplexerad ША (adressbuss) / ШД (databuss), en 12-bitars adress överfördes med 4-bitar.

Den 1 april 1972 började Intel leverera branschens första 8-bitars i8008. Kristallen tillverkades med p-kanal MOS-teknik med en designstandard på 10 mikron och innehöll 3500 transistorer. Processorn arbetade med en frekvens på 500 kHz med en maskincykellängd på 20 μs (10 masteroscillatorperioder).

Till skillnad från sina föregångare hade MP en datorarkitektur av Princeton-typ, och som minne tillät den användningen av en kombination av ROM och RAM.

Jämfört med i4004 minskade antalet RON från 16 till 8, och två register användes för att lagra adressen i indirekt minnesadressering (teknologisk begränsning - RON-blocket, liknande kristallerna 4004 och 4040 i MP 8008, implementerades i formen dynamiskt minne). Maskincykelns varaktighet har nästan halverats (från 8 till 5 tillstånd). För att synkronisera arbete med långsamma enheter introducerades READY-signalen.

Kommandosystemet bestod av 65 instruktioner. MP kunde adressera 16KB minne. Dess prestanda i jämförelse med fyra-bitars MP har ökat med 2,3 gånger. I genomsnitt krävdes cirka 20 medelstora integrationskretsar för att koppla processorn till minne och I/O-enheter.

Möjligheterna p-kanalsteknik för skapandet av komplexa högpresterande parlamentsledamöter var nästan uttömda, så "riktningen för huvudeffekten" överfördes till n-kanals MOS-teknik.

Den 1 april 1974 presenterades Intel 8080 MP för alla intresserade parters uppmärksamhet. Tack vare användningen av p-MOS-teknik med en designstandard på 6 mikron var det möjligt att placera 6 tusen transistorer på chipet. Processorns klockhastighet ökades till 2 MHz, och instruktionscykeltiden var redan 2 μs. Mängden minne som adresseras av processorn har utökats till 64KB.

På grund av användningen av ett 40-stiftspaket var det möjligt att separera ША och ШД, det totala antalet mikrokretsar som krävs för att bygga ett system i minimikonfigurationen reducerades till 6.

I Ryska federationen introducerades en stackpekare, som aktivt används vid avbrottshantering, samt två programmatiskt otillgängliga register för interna överföringar. RON-blocket implementerades på statiska minnesmikrokretsar. Uteslutningen av batteriet från Ryska federationen och dess introduktion i ALU förenklade styrkretsen för den interna bussen.

Nytt i MT-arkitekturen är användningen av ett vektoravbrottssystem på flera nivåer. Denna tekniska lösning gjorde det möjligt att få det totala antalet avbrottskällor till 256 (innan uppkomsten av LSI-avbrottskontroller krävde systemet för generering av avbrottsvektor användning av upp till 10 ytterligare chips med medium integration). i8080 introducerar en mekanism för direkt minnesåtkomst (DMA) (som tidigare i IBM System 360 stordatorer, etc.).

PDP öppnade grönt ljus för användningen av så komplexa enheter som magnetiska skivor och bandskärmar på CRTs i mikrodatorer, vilket gjorde mikrodatorn till ett fullfjädrat datorsystem.

Företagets tradition, som börjar med den första kristallen, har inte blivit ett separat CPU-chip, utan en familj av LSI:er designade för gemensam användning.

Moderna mikroprocessorer är byggda på 32-bitars x86 eller IA-32 (Intel Architecture 32 bitars) arkitektur, men mycket snart kommer det att ske en övergång till en mer avancerad, effektiv 64-bitars arkitektur IA-64 (Intel Architecture 64 bitar). Faktum är att övergången redan har börjat, detta framgår av masssläppet och släppet till försäljning 2003 av den nya Athlon 64 mikroprocessorn från AMD (Advanced Micro Devices), denna mikroprocessor är känd för det faktum att den kan fungera med både 32 -bitars applikationer och 64-bitars applikationer.bit. Prestandan hos 64-bitars mikroprocessorer är mycket högre.

2 mikroprocessorer i80386

I oktober 1985 tillkännagav Intel den första 32-bitars mikroprocessorn, i80386. Den första datorn som använde denna mikroprocessor var CompaqDeskPro 386. Den fullständiga 32-bitarsarkitekturen i den nya mikroprocessorn kompletterades av en utökad minneshanteringsenhet, som förutom ett segmenteringsblock kompletterades med ett sidkontrollblock. Denna enhet gör det enkelt att ordna om segment från en minnesplats till en annan. Vid en klockfrekvens på 16 MHz var hastigheten 6 Mips. 32-adresslinjer gjorde det möjligt att fysiskt adressera 4Gb minne, dessutom introducerades ett nytt V86 virtuellt minneshanteringsläge. I det här läget kan flera uppgifter för i8086 köras samtidigt.

i80386-mikroprocessorn, gjord på 1 dyna med en coprocessor, kallades i80386DX. En billigare modell av 32-bitars mikroprocessor dök upp först i juli 1988 (i80386SX). Den nya mikroprocessorn använde en 16-bitars databuss och en 24-bitars adressbuss. Detta var särskilt praktiskt för standard IBM PC AT. Mjukvaran skriven för i80386DX kördes på i80386DX. De interna registren var helt identiska. SX-indexet kommer från ordet "sexton" (16-bitars databuss). För i486 har SX kommit att betyda ingen samprocessor. På höstmässan 1989 tillkännagav Intel i80486DX, som innehöll 1,2 miljoner transistorer på en enda dyna och var helt kompatibel med resten av de 86 processorerna. För första gången kombinerade de nya mikrokretsarna processorn, samprocessorn och cacheminnet på en matris. Användning av pipelined arkitektur som är inneboende i RISC-processorer, vilket gör det möjligt att uppnå 4x prestanda jämfört med konventionella 32-bitarssystem. 8KB inbyggd cache accelererad exekvering på grund av mellanlagring av ofta använda instruktioner och data. Vid en klockfrekvens på 25 MHz hade mikroprocessorn en prestanda på 16,5 Mips. Etablerat i januari 1991 mikroprocessorversionen med en klockfrekvens på 50 MHz tillåts öka prestandan med ytterligare 50 %. Den inbyggda samprocessorn accelererade avsevärt matematiska beräkningar, men senare blev det klart att endast 30 % av användarna behövde en sådan mikroprocessor.

De första mikroprocessorerna med fyra bitar (bitar) bestod av en kristall.

De första mikroprocessorerna var baserade på p - MOS-kretsar. Moderna mikroprocessorer exekveras på och - MOS-kretsar med låg kostnad och medelhastighet, på extremt lågeffekts CMOS-kretsar och på TTL-kretsar med hög hastighet.

De första mikroprocessorerna (MP) dök upp i början av 70-talet som ett resultat av gemensamma ansträngningar från systemingenjörer, problemlösare arkitektonisk organisation av datoranläggningar och kretsingenjörer involverade i design- och produktionsteknik radio elektroniska medel.

Den första mikroprocessorn, 4-bitars Intel 404, gick in på den oförberedda marknaden 1971. 4004 MP, designad för att möta behoven hos tillverkare av räknare, presenterade sig för världen som ett tecken på en ny era inom integrerad elektronik.

De tidigaste mikroprocessorerna använde en metod för minneshantering som kallas rent maskinminne.

Det är värt att komma ihåg att de första mikroprocessorerna som importerades till Japan 1971 kostade cirka tusen dollar.

I mer än 30 år som har gått sedan de första mikroprocessorernas uppkomst har vissa utbytesregler utvecklats, som följs av utvecklarna av nya mikroprocessorsystem. Dessa regler är inte alltför komplicerade, men det är nödvändigt att veta bestämt och strikt följa dem för framgångsrikt arbete.

Operativsystem skapas för alla typer av mikroprocessorer baserat på den instruktionsuppsättning som läggs in i mikroprocessorn under utvecklingen. Den första mikroprocessorn skapades av Intel, den ledande chiptillverkaren.

Kan någon teknisk prestation i datoråldern konkurrera med mikroprocessorn i betydelse? De första mikroprocessorerna, vars korta historia började för bara ett decennium sedan, baserades huvudsakligen på mikroelektronikens prestationer - en teknik som uppstod mycket senare än själva datorernas utseende och i stor utsträckning oberoende av dem. Från början möttes mikroprocessordesigners och tillverkare av överväldigande hyllningar när de kunde visa att varje ny utveckling var ett steg närmare den moderna medelstora eller stora datormaskinen i struktur. Observatörer drog lätt slutsatsen att om monteringstätheten, hastigheten och den automatiserade designen fortsatte att öka som förväntat, skulle mikroprocessorer snart vara i nivå i kraft och logik med stora minidatorer och möjligen stora datorer.

1970 gjordes en till viktigt steg på väg till en persondator - Marshian Edward Hoff från Intel designade en integrerad krets som i sin funktion liknar en centralenhet stor dator... Så här dök den första mikroprocessorn Intel-4004 ut (se bilden till höger), som släpptes till försäljning 1971. Det var ett riktigt genombrott, eftersom mikroprocessorn Intel-4004 med en storlek på mindre än 3 cm var mer produktiv än den gigantiska ENIAC-maskinen. Det är sant att kapaciteten hos Intel-4004 var mycket mer blygsam än den centrala processorn för stora datorer på den tiden - den fungerade mycket långsammare och kunde behandla endast 4 bitar av information samtidigt (processorer för stora datorer behandlade 16 eller 32 bitar samtidigt) , men det kostar också tiotusentals gånger billigare.

Skapandet av ett operativsystem som PC-DOS är varken en fråga om slumpen eller resultatet av rent teknokratisk planering. Ekonomisk konkurrens har länge lett till uppkomsten av operativsystem för stordatorer redan före de första mikroprocessorerna.

Det är en enda mikrokrets som styr allt som händer i PC:n. Denna mikrokrets arbetar med en viss klockfrekvens, mätt med ett visst antal megahertz. Med dagens standarder var de första mikroprocessorerna (8088 eller 80286) fruktansvärt långsamma och skulle inte klara av modern mjukvara.

Att göra om en storskalig IC närhelst ett företag vill uppdatera sitt produktsortiment, vilket händer väldigt ofta, är verkligen ett kolossalt jobb. Mikroprocessorn föddes tack vare en idé som lagts fram av specialister från Bizicom: det är nödvändigt att CKOEI-designa en sådan integrerad krets som enkelt kan anpassas till alla nya produkter som deras företag behärskar. Ack, då var Japan fortfarande för svagt på FoU-området; så USA kunde ta bollen och springa iväg genom att skapa den första mikroprocessorn.

Intel fortsatte dock att hålla fast vid prototypen, som redan hade spenderat utvecklingsmedel. Således blev den välkända Intel 8008 MP den första mikroprocessorn på världsmarknaden.

Vem och när uppfann världens första mikroprocessor

Varje Intel-anställd vet vem som uppfann mikroprocessorn. 1969 kom japanska utvecklare som tidigare varit involverade i att designa miniräknare att arbeta i detta, då ännu inte kända, företag. Ingenjörer använde tolv integrerade kretsar för att skapa en gemensam stationär dator. Masatoshi Shima spelade huvudrollen i detta projekt. Vid den tiden var Ted Hofsor chef för en av Intels avdelningar. Han, som den framtida skaparen av mikroprocessorn, insåg att istället för en miniräknare med förmågan att programmera, skulle det vara bättre att göra en dator som skulle programmera räknarens arbete.

Skapandet av den första processorn i världen började med utvecklingen av dess arkitektur. 1969 föreslog en Intel-anställd att den första serien av mikroprocessorer skulle döpas till familjen 4000. Varje modell i familjen hade sexton utgående mikrokretsar. Detta hjälper till att förstå vad den första mikroprocessorn var. Modell 4001 hade 2 KB minne. 4003:an hade en tiobitars expander med tangentbordsanslutning och olika indikatorer. Och version 4004 var redan en fyra-bitars processorenhet. Många tror att det var den allra första mikroprocessorn. I 4004-modellen fungerade tvåtusentrehundra transistorer. Enheten arbetade med en frekvens på 108 kHz.

Idag kan man hitta olika åsikter om när den första processorn skapades, dock tror de flesta att den 15 november 1971 är datum och år för skapandet av den första mikroprocessorn i världen. Till en början köptes denna utveckling av det japanska företaget Busicom för sextio tusen dollar, men Intel återlämnade senare pengarna för att förbli de enda upphovsrättsinnehavarna till uppfinningen.

Den första processorn användes i trafikledningssystem, särskilt i trafikljus. Dessutom användes enheten i blodanalysatorer. Lite senare hittade 4004 en plats i rymdsonden Pioneer 10, som lanserades 1972.

Den första inhemska mikroprocessorn skapades i början av sjuttiotalet vid Special Computing Center under ledning av D.I. Yuditsky.

Så på 70-talet började mikroprocessorer gradvis tränga in i olika områden av mänsklig aktivitet. Alla processorer delades senare in i mikroprocessorer och mikrokontroller direkt. De förra används i persondatorer och mikrokontroller har hittat applikationen som styr olika system... De har en svagare datorkärna, men det finns många ytterligare noder. Mikrokontroller kallas ibland mikrodatorer, eftersom alla noder och moduler är placerade direkt på chipet.

Intel 4004- 4-bitars mikroprocessor designad av Intel Corp. och släpptes den 15 november 1971. Denna mikrokrets anses vara världens första kommersiellt tillgängliga mikroprocessor med ett chip. Men 1970, mer än ett år före lanseringen av i4004-chippet, tillverkades den militära mikroprocessorn F14 CADC (en), som klassificerades fram till 1998.

1969 ett litet japanskt företag Nippon Calculating Machine, Ltd.(senare Busicom Corp.), en kalkylatortillverkare, beställde 12 chips från Intel (systemets logiska design utvecklades av Busicom-anställda Masatoshi Shima (嶋 正 利)) för att användas i en ny datorkalkylator. Dessa mikrokretsar kännetecknades alltid av högt specialiserade funktioner och designades för att utföra strikt definierat arbete, så för varje ny applikation måste hela chipsetet designas om. Intel-anställda tyckte att detta tillvägagångssätt var olönsamt. Marcian Edward (Ted) Hoff, 32, föreslår Intel och Busicoms chefer att minska antalet kretsar genom att använda en CPU som kommer att behöva göra aritmetik och logiska funktioner, en istället för flera mikrokretsar. Idén accepterades "med en smäll" av ledningen för båda företagen. Under hösten 1969 föreslog Ted Hoff, med hjälp av Stanley Mazor, en ny chiparkitektur, som reducerades till 4, inklusive en centralprocessor: en 4-bitars centralprocessor (CPU), ROM för lagring av mjukvara, och RAM för att lagra användardata. ... Utvecklingen av mikroprocessorn började först i april 1970 när Federico Faggin, en italiensk fysiker, anslöt sig till Intel som chefsdesigner för MCS-4-familjen. Fagin, tack vare sin djupa kunskap om MOS silicon gate-teknologin som han utvecklade på Fairchild 1968, och den omfattande erfarenhet han fick 1961 på det italienska företaget Olivetti inom området logisk datordesign, lyckades reducera CPU-mikroprocessorn till ett enda chip . 1968, medan han var på Fairchild, implementerade han också världens första kommersiella chip som använde silicon gate-teknologi: Fairchild 3708. På Intel utvecklade Fagin ett nytt, fram till dess befintlig metod design för logiska mikrokretsar och bidrog till många innovationer inom design av processer och mikrokretsar, mycket viktiga för implementeringen av en mikroprocessor i ett enda chip. Masatoshi Shima, som arbetade som mjukvaruingenjör för Busicom och inte hade någon erfarenhet av att designa MOS-enheter, hjälpte Fagin att utveckla MCS-4 och arbetade senare med honom på Zilog, grundat i slutet av 1974 av Fagin och Ralph Ungermann och helt dedikerat till mikroprocessorer . Fagin och Shima arbetade tillsammans för att utveckla mikroprocessorn Zilog Z80, som fortfarande tillverkas idag.

Den andra siffran betecknade typen av produkt: 0 - processorer, 1 - RAM-chips, 2 - kontroller, 3 - ROM-chips, 4 - skiftregister, 5 - EPLD-chips, 6 - PROM-chips, 7 - EPROM-chips, 8 - övervakning chips och kretssynkronisering i pulsgeneratorer, 9 - chips för telekommunikation.

Den tredje och fjärde siffran motsvarade produktens serienummer, och eftersom den första processorn krävde tre mer specialiserade mikrokretsar (ROM, RAM och I/O-expander), som släpptes tidigare än 4004, fick mikroprocessorn namnet 4004.

Den 15 november 1971 släpptes mikrokretsen 4004 - den första mikroprocessorn som, till en kostnad av 200 $, implementerade alla funktioner hos en stordatorprocessor på ett enda chip. Världens första mikroprocessor tillkännagavs i november 1971 i tidskriften Electronic News.

Mikroprocessorn 4004 var inrymd i ett 16-stifts DIP-paket med en formstorlek på 12 mm2 (3x4 mm). Processorn kunde exekvera 60 000 (i genomsnitt upp till maximalt 93 000) instruktioner per sekund. (Som jämförelse utförde en av de första helt elektroniska datorerna - den amerikanska ENIAC - endast 5000 (maximalt) instruktioner per sekund, upptog en yta på 278,7 kvadratmeter och vägde 30 ton.) Intel förutsåg den avgörande betydelsen av mikroprocessorer i miniatyrisering av datorer och köpte därför upphovsrätten till mikroprocessorn 4004 och dess förbättrade versioner av Busicom för 60 000 dollar.

Men 1971 blev processorn ingen försäljningssuccé. Intels strategi var att marknadsföra 4004:an för att utöka marknaden för de mycket mer populära 1101/1103 minneskretsarna. Endast mikroprocessorn 8080, den elektroniska "barnbarnsbarnet" 4004, började åtnjuta välförtjänt popularitet.

Specialiserade mikrokretsar serie 4xxx

4004-chippet kom med 3 ASIC:er: ROM, RAM och I/O Expander. Och även om dessa mikrokretsar hade sitt eget beteckningssystem (serierna 1xxx, 2xxx och 3xxx), fick de ett andra namn i 4xxx-kategorin, som började betecknas bredvid deras vanliga numrering.

• 4001 *. 256-byte ROM (256 8-bitars programinstruktioner), och en inbyggd 4-bitars I/O-port.
• 4002 ... 40-byte RAM (80 4-bitars celler) och en inbyggd 4-bitars utgångsport; RAM-minnet i chippet är organiserat i 4 "register" med tjugo 4-bitars celler:
  • 16 dataceller (används för mantissiffror i den ursprungliga räknaren)
  • 4 statusceller (i den ursprungliga kalkylatorn som används för exponentsiffror och tecken)
• 4003 ... 10-bitars "I/O expander" (skiftregister som konverterar seriell kod till parallell)

Dessutom släpptes 4008- och 4009-chippen i 4xxx-familjen, som också kunde levereras med 4004:an.

• 4008 *. 8-bitars adressspärr för åtkomst av standardminneschips och en inbyggd I/O-port
• 4009 *. omvandlare av I/O-åtkomst till standardminne och I/O-chips

(*) Obs: 4001-chippet kunde inte användas i systemet tillsammans med 4008/4009-chipparet

Familjen 400x kallades också MCS-4(Micro Computer Set 4-bitars).

Intel sålde också Intellec-4(stora blå rutor) - ett mjukvaruutvecklings- och testsystem för 4004. Det var faktiskt en av de första mikrodatorerna som byggdes på basis av 4xxx-serien (4004, 4201, 4001x4 och 4002x2 chips). Bara det höga priset (5 tusen dollar) gjorde det inte möjligt att kalla det en persondator.

Intel 4004 är naturligtvis en av de mest populära samlarchips som finns. Den mest prisade vita och guld Intel chips 4004 med synliga grå märken på den vita delen (original kroppstyp). Så 2004 uppskattades en sådan mikrokrets, på online-auktionen eBay, till cirka 400 $. Lite mindre värdefulla är mikrokretsar utan grå märken på höljet, vanligtvis är deras kostnad cirka $ 200- $ 300. Dessa marker (med gråa spår) utan ett releasedatum på botten av chipet släpptes tidigare, så deras värde är högre.

Intel lanserar sin första mikroprocessor

Den evolutionära processen som ledde till moderna mikrodatorer var extremt snabb. Även om skapandet av maskinen känd som " Personlig dator”, Ett stort antal upptäckter och uppfinningar användes, den händelse som blev den viktigaste milstolpen i vetenskapshistorien bör nämnas.

Intel® 4004-mikroprocessorn introducerades den 15 november 1971 och lanserade en elektronikrevolution som förändrade världen. Före 4004 fanns det inga programmerbara mikroprocessorer på marknaden. De var de första processorerna att tillverka programvara ett viktigt inslag i designen av mikroelektronik.

1969 skapade Intel spänning till elektronikindustrin med 1Kbps IC som var mycket större än någon annan tillgänglig vid den tiden. På grund av företagets framgångar med att utveckla mikrokretsar kontaktade det japanska räknarföretaget Busicomp det och erbjöd sig att släppa 12 mikrokretsar för en av sina miniräknare.

Intels ingenjörer tog 12-chipsdesignen och kombinerade alla önskade funktioner och möjligheter till ett generiskt multifunktionschip. Denna IC skilde sig från tidigare konstruktioner, programmerad för ett enda ändamål med hjälp av inbäddade instruktioner.

Konceptet var att designa en nästan komplett datorenhet på ett enda chip. Fyrbitars Intel 4004 mikroprocessor har blivit just en sådan enhet. Den var ungefär lika stor som en fingernagel och hade samma beräkningskraft som den första elektroniska datorn ENIAC, skapad 1946, som ockuperade ett helt rum och använder 18 000 vakuumrör.

Intel 4004-chippet är ett av de mest populära inom samlarföremål. De mest uppskattade Intel 4004-chippen är vita och guld, med synliga grå märken på den vita delen. Så 2004 uppskattades en sådan mikrokrets på eBay online-auktionen till cirka 400 $.

Lite mindre värdefulla är mikrokretsar utan grå märken på höljet, vanligtvis är deras kostnad cirka 200-300 dollar. De marker utan släppdatum på botten av chipet släpptes tidigare, så deras värde är högre.

Intel startade sin verksamhet i juli 1968. Dess grundare, ingenjörerna Gordon Moore och Robert Noyce, var tidigare anställda av Fairchild. Specialisterna beskrev omedelbart huvudriktningen för arbetet - att göra minne baserat på halvledare så tillgängligt och praktiskt som möjligt. På den tiden var minne av denna typ många gånger dyrare än minne baserat på magnetiska teknologier. I den här artikeln kommer vi att ta reda på hur den första mikroprocessorn utvecklades och vilka dess skapare var.

Senare blev Busicom (Japan) intresserad av företagets verksamhet, som ingick ett kontrakt med Intel om utveckling av mikrokretsar för en serie programmerbara miniräknare. Under dessa år skapades sådana mikrokretsar omedelbart för specifika enheter.

Den första mikroprocessorn. skapelsehistoria

Till en början förutsatte projektet minst 12 chips av olika arkitekturer. Intels ingenjörer förkastade denna princip och föreslog att skapa en universell enhet med ett enda chip som använder kommandon från RAM för att fungera. Med bara 4 chips (ROM, I/O-kontroller, RAM och 4004-processor), programkod kunna tillhandahålla sitt arbete och utföra olika uppgifter... Eftersom modulen var mångsidig kunde den snabbt anpassas för att fungera i andra enheter. (Läs mer om historien om Intel-processorer)

Våren 1970 anlitade Intel ingenjören Frederico Faggin för att designa kontrollchippet 4004, den första mikroprocessorn. Faggin har även tidigare arbetat på Fairchild Semiconductor, där han uppfann silicon gate-teknologin. Dessa utvecklingar användes i processen att skapa nya mikrochips.

Till en början tillhörde Busicom alla rättigheter till den nya mikrokretsen. Faggin var säker på att hans uppfinning skulle få stor användning i framtiden, så han övertygade ledningen att köpa rättigheterna till chippet. Busicom hade också allvarliga ekonomiska problem, så hon gick med på en ersättning på 60 000 $.

Den 15 november 1971 tillkännagavs officiellt 4004-chippet (den allra första mikroprocessorn från intel), som användes i mikrodatorn MCS-4. Processorns prestanda var endast 108 kHz. För att skapa chipet användes 10-mikrons teknik, vilket gjorde det möjligt att rymma 2300 transistorer. Det är värt att notera att prestandan var jämförbar med den för ENIAC (1946), som använde 18 000 vakuumrör och täckte en yta på 85 kvadratmeter.

Även om den första mikroprocessorn var avsedd att användas i miniräknare, fann den senare användning inom andra områden. Till exempel har chippet använts i medicin för blodprover, i trafikkontrollsystem och till och med i rymdraketen Pioner 10 som utvecklats av NASA för forskning.

Tja, och för finsmakare av engelsk video om 4004-processorn

Världens första Intel 4004-mikroprocessor skapades för 40 år sedan

För exakt 40 år sedan släppte Intel sin första kommersiella mikroprocessor, Intel 4004, som blev världens första mikroprocessor. Det hände den 15 november 1971, men allt började 1969, när det japanska företaget Nippon Calculating Machine Corporation bad Intel att skapa 12 chips för räknaren Busicom 141-PF.