Микропроцессор Intel 4004: описание, характеристики. История процессоров

Опубликованно 15.01.2018 10:20

Федерико Мука присоединился к компании Intel, чтобы превратить видение Ted Hoff) в кремнии от реальности. Меньше года, он и его команда создали микропроцессор 4004, который был представлен в ноябре 1971 года, Первая серьезная проблема, чтобы Мука была разработка методики применения новой технологии кремниевых вентилей. Это позволило друг на друга для создания сложных моделей. Потому что ничего подобного до этого никто не сделал, пришлось все начинать с нуля. И Федерико на коленях это удалось, он самостоятельно разработал чип только в 9 месяцев 1970 года, это фантастически короткий срок по сравнению с процессорами Intel следующего поколения. Например, для создания 32-разрядных чипа уже потребовалось 100 человеко-лет. Выполнение

Дизайн на основе кремния клапаны, созданный Федерико это имя, сделал первый микропроцессор реальности в 1971 году, Он был необычным, а также интеграции такой сложности никогда раньше не достигалась. Мука была в состоянии разработать процессор Intel 4004 только благодаря его инновациям в МОП-технологии изготовления интегральных схем (ис). Bootstrap и скрытый контакт стали идеи, которые лежат в основе впервые методологии разработки позволили спасти архитектуры Hoff и положить в 1970 году, Без этого было бы невозможно, потому что результат был бы слишком медленным и дорогостоящим, чтобы иметь практическое применение. Таким образом, изобретение не заключалась в разработке простой модели ПРОЦЕССОРА, отсутствие, которые в то время не было, но в создании и внедрении технологии, которая впервые позволила разместить на одном кристалле все необходимые функциональные блоки процессора.

Тед Хофф надеялся, что предложение архитектуру и набор команд, могут быть размещены на одном чипе. Тем не менее, он не мог оценить целесообразность проекта, или воплотить, потому что не было МОП разработчик. Это Федерико Муки придумал дизайн и макет 2300 транзисторов произвольной логики на кристалле размером всего 3х4 мм, экономичный, с 5 раза скорость и в половину больше плотность элементов, что я, существовавшей в то время технологии MOS.

Методология Мука стала прорывом и используется во всех микропроцессоры компании. Итальянский инженер вел проект успешно и сыграла важную роль в продвижении новых процессоров Intel, демонстрируя руководству компании, что чип может быть использован не только в калькуляторах.Технические характеристики

Технические характеристики процессор Intel 4004 следующие:Размер кристалла: 12 мм2.Максимальная тактовая частота: 740 кгц.Время цикла: 10,8 микросекунд (8 тактов / цикл заказа).Время выполнения заказа – 1 или 2 цикла заказа (10,8 или 21,6 мкс), 46300-92600 команд в секунду.Сложение двух 8-значных чисел (32 бита каждое) занимает 850 мкс, т. е. 79 циклов команд, около 10 циклов на десятичной цифры.Раздельное хранение программ и данных. В отличие от конструкций на основе гарвардской архитектуры, с использованием индивидуальных шин, в 4004 есть умножение 4-битную шину для передачи 12-бит адрес, 8 бит команд, и 4-разрядных слов данных.Прямая адресация 51220-разрядный (640 байт) оперативной памяти, организованной в виде 1280, 4-бит «символов», из которых 1024 представляют данные и 256 состояние.Прямая адресация 32768 бит ДИСКА (4096 байт).Набор из 46 команд (в том числе 41 шириной 8-разрядные и 5-16 бит).16 регистров по 4 бита.Внутреннего стека подпрограмм глубиной в 3 уровня.

Заказ Busicom

Программы компьютера, хранится, используется как калькулятор в 1950-х и 1960-х годов, был одним из лучших достижений послевоенного времени и был знак для всех инженеров, работающих в полупроводниковой промышленности.

В 1969 году японский производитель калькуляторов Busicom обратилась к компании Intel, для того, чтобы кремний их логического проектирования для серии калькуляторов. Их подход повторить осуществления первого в мире офиса программируемый калькулятор Olivetti's Programma 101, представлен на Всемирной ярмарке в Нью-Йорке в 1965 году, и предложение на продажу в этом году. Programma 101 был ПРОЦЕССОР (центральное устройство) и ПЗУ (rom) является единым для чтения и записи, которые были сделаны из дискретных компонентов. Компания Busicom предложил аналогичный архитектуры, участвует в реализации процессора на три MOS микросхем ПЗУ и регистра на два, с двух других микросхем ввода-вывода.Архитектура MCS-4

Руководитель отдела прикладных исследований Ted Hoff), признал, что сложности конструкции Busicom было согласованное использование памяти, и потому, что Intel разработала свою первую динамической памяти, RAM (random access memory), он увидел, что конструкция может быть существенно упрощена, используя как традиционные, так и более универсальной компьютерной архитектуры, основанной на оперативной памяти. С помощью Stan Состоянии и через взаимодействие с инженерами Busicom, среди которых а ты Сима, Hoff сделала архитектуры MCS-4, уменьшая дизайн 7 до 4 чипов. Hoff думал, что ПРОЦЕССОР можно было бы реализовать в 4-битный микропроцессор, но ни ему, ни Mazor не были MOS разработчиками, и Intel не было специалистов, способных создавать сложные ИС признан логической структуры. Поэтому предложение Hoff пустой около 6 месяцев, до апреля 1970 года, не был нанят Федерико Муки, который возглавлял этот проект.

Инновационные технологии

Федерико Мука, проведенное Intel, Fairchild Semiconductor, где в 1968 году он разработал БАХРОМОЙ технологии с кремниевыми затворами и создали на его основе первую в мире коммерческую интегральной 3708. Технология была принята компанией Intel, и в результате все в мире полупроводниковой промышленности, и в течение 40 лет была основная структура, используемая в почти всех цепей. Гордон Мур, соучредитель Intel, признал, что основной компонент его раннего успеха стал именно этот шаг. МОП-технологии с кремниевыми затворами обеспечил конкурентоспособные характеристики Intel 4004: чип был примерно в 5 раз быстрее, было в 100 раз меньше утечки перехода и может вместить в 2 раза больше транзисторов логических произвольного типа по сравнению с чип одинаковый размер, сделаны с палитры, и шел, равной мощности. Это позволило создать первые успехи динамичной оперативной памяти, датчиков изображения с ПЗС (charge-coupled devices), энергонезависимые устройства хранения и микропроцессоров. Впервые в истории процессор содержал все компоненты компьютера общего назначения.Создание нового дизайна и макета

Тед Хофф не был дизайнером, МОП-схем. Его роль заключается в создании архитектуры и в дальнейшей поддержке продуктов. После определения набора команды проекта была передана команда MOS-разработчиков, во главе с Федерико это имя. Работа была сделана очень быстро, и примерно в 9 месяцев были созданы 3 основные микросхемы. Последний из них, в январе 1971 году появился микропроцессор Intel 4004.

В соответствии с Стэн Мере, заслуживает того, чтобы Муки было то, что он понял, проектирования, и Хофф – в создании оригинальной концепции и архитектуры. Сам Mazor был своего рода посредником, который помогал, как мог, и он сделал все, что мог.

Федерико Муки разработана методология проектирования МОП-структур с кремний затвора, используемых в произвольных логических схем. Это было необходимо потому, что новая технология требовала другой дизайн, и, в частности, макет.

В зависимости от Муки, он решил, что вместо того, чтобы расстаться с разработки логики, а затем схемы надо делать вместе на одном листе. Необходимо учитывать расположение, насколько это возможно, для водителей, и транзисторы стояли как можно ближе к макет. Конечно, для этого нужно предварительно провести общее планирование чип, чтобы знать размещение различных блоков. Это то, что он и уточнения методологии создания схем.

Дизайн новый процессор Intel и управления проектами MCS-4 с начала проектирования до производства может сокрушить только один, который был в состоянии внедрять инновации в технологию процесса, микросхем, схемотехнику, логическое проектирование и ит-архитектуры. Мука приобрела навыки и знания, через обучение и опыт работы, прежде чем он присоединился к Intel. После окончания технической школы в Виченце (Италия), участвовал в разработке и создании небольшого транзистора драйвер компьютер с памятью на магнитных сердечниках в компании Olivetti в Boulevard (Италия) в возрасте 19 лет. Затем он с отличием окончил Университет Падуи и вступил в развитие технологии MOS, 2 торговых чипа, когда он работал в GV-Fairchild (теперь ST Micro). В 1968 году он был направлен в Fairchild Semiconductor R&D в Пало-Альто (Калифорния), где он создал технологии MOS с кремния затвора и др.

Реальные инновации

Концептуализация-это первый процессор, который стал основным вкладом вант-гоффа в проект 4004, имел место в других компаниях. В то же заключение, несколько групп независимо друг от друга. Таким образом, основным в изобретении микропроцессора стало создание рейтинга продукта. Только один человек в мире знал, как сделать следующий шаг и перевести архитектуры в проектные работы. Это был Федерико Муки. Без него, первый микропроцессор никогда не был бы построен. Еще в Fairchild, он изобрел технологию, которая стала основой для будущих устройств. После начала работы в компании «Intel», он исправил ошибку отсутствует Hoff, а затем сделал первый чип Intel 4004, после чего направил развитие 8008 и был главным архитектором 8080.

В то время, инженеры знали, как создать маленькие компьютеры, сделать логическое проектирование ПРОЦЕССОРА и создания программ. Идея микропроцессора, т. е. разместить на одном чипе универсального компьютера, также был в воздухе. Некоторые архитектуры были созданы на нескольких МОП-схем. Тем не менее, никто не знал, как установить 2300 транзисторов произвольной логики – минимальное количество для простой процессор – чип довольно небольшой размер, так что производство было дешевым, скорость работы была высокой, и рассеиваемой мощности, достаточной для размещения в существующих зданиях.

Таким образом, реальные инновации в микропроцессоре был его состава на крем чип, так как все остальное было сделано раньше. И он сумел на коленях без какой-либо значимой помощи со стороны Тед Хофф и Stan Состоянии.

Единственный, кто ему помогал, это инженер Busicom а ты Сима. Он пришел в Intel, чтобы проверить ход выполнения заказа несколько дней после Муки был принят. Понятно, что за предыдущие 6 месяцев не сделал никакого прогресса. С учетом задержки в проекте и отсутствия инженер Intel, способных помочь, Sim было разрешено остаться на 6 месяцев, для ускорения работы. Однако, он мало что знал об интегральных микросхемах и, хотя он был очень полезным, все творческие решения принял Муки. Руководитель последнего, Лесли Есть был настолько озабочен тем, что дизайн 1103 (первый из 1024-битный динамический РАМ, рассматривается в качестве будущего Intel), которая не может обеспечить технический контроль проекта MCS-4. После успеха 4004 Мука руководил введение 8008, а также разработал и определил архитектуры наиболее успешным из всех ранних процессоров – 4040 и 8080.

Сомнения разработчиков

В соответствии с Стэн Может, он и Тед Хофф думали, что Intel 4004 был слишком агрессивным. Они не были уверены, что вы можете сделать это, поэтому начал с другой чип, под названием 4005. Это был совместный проект с ПРОСОМ, который был партнером Intel в Канаде. Они нашли гораздо более простой архитектуры, что 4004. Канадская фирма должна разработать чип Intel – обеспечить память. Оказалось, что она не смогла сделать 4005.

Хофф и Мазор в 1994 году не были уверены в реализации 4004. Поэтому, через несколько месяцев после того, как Мука присоединился к Intel, они создали более простой архитектуры 4005 и уступил канадская компания MIL для развития. Но инженеры MIL микропроцессор сделать не удалось. Стало ясно, что даже простой чип был далеко от рутинной работы. Кроме того, Хофф и Mazor сомневались, что 4004 может быть полезно для приложений, отличных калькуляторов, кассовые аппараты, etc, Они думали, что это не 1201, а позже, 8008 будут иметь достаточно универсальную архитектуру, чтобы быть использованы в различных приложениях. После завершения проекта 4004 Муки показали, что микропроцессор может быть применен в различных системах управления, и призвал лидеров удалить Intel 4004 на рынке.Шахматы 8008

Другой пример, подтверждающий то, насколько это было необходимо, методологии Мука, Intel 8008, архитектура которого изначально разработанное компанией Computer Terminal Corporation (CTC). Работа на чип, первоначально названный 1201, началась прежде, чем Мука присоединился к Intel, но проект назначенный разработчик процессоров с логикой произвола, который проходил в General Instrument, не продвинулись, потому что в то время никакой методики и библиотека схем. Работа на 8008 были приостановлены и возобновлены только в год выпуск Intel 4004.

Микропроцессор TI

Другой пример-это первый ПРОЦЕССОР single-chip, которая стала второй источник для 8008, заказал в СТС компания Texas Instruments. Объявлено в прессе в середине 1971 года, всего через несколько месяцев после успешного создания 4004, этот процессор никогда не выиграл и не продается. Он был создан с помощью МОП-технологии металла затвором в компании, которая имеет многолетний опыт в разработке ИС с комплексом произвольной логики. По сравнению с процессором «Intel-8008», размер чипа TI был в два раза больше, для достижения той же функции. Скорость и мощность потерь не забыли.Пример

После того, как проект 4004 был завершен, другие инженеры, как внутри, так и вне компании Intel, смогли изучить методы, используемые это имя, изучив дизайн под микроскопом. Тот же стиль был использован во всех других первых микропроцессоров Intel и Zilog.В заключение

4004 стал первым в истории процессор, сделанный по технологии кремний затвора. Он был в авангарде микросхема. Его создание требовало не только свои удивительные способности и навыки дизайнера, но и хорошее знание новой технологии, которая может быть только ее разработчик. Кроме того, для успеха проекта, который должен быть завершен в течение 10 месяцев из-за предыдущих обязательств перед клиентом, были необходимы большое мужество, мотивация, навыки управления и закрывается, это тяжелый труд.

Категория: Мобильная техника