ФЭНДОМ


Шаблон:Карточка центрального процессора

Файл:Intel 4004.jpg

Intel 4004 — 4-битный микропроцессор, разработанный корпорацией Intel и выпущенный 15 ноября 1971 года. Эта микросхема считается первым[1] в мире коммерчески доступным однокристальным микропроцессором.

История Править

В 1969 году небольшая японская компания Nippon Calculating Machine, Ltd. (впоследствии Busicom Corp.), занимающаяся производством калькуляторов, заказала у Intel 12 микросхем (логический дизайн системы был разработан сотрудником Busicom — Масатоси Сима (嶋正利)), которые должны были использоваться в новом настольном калькуляторе. Такие микросхемы всегда характеризовались узкоспециализированными функциями и предназначались для выполнения строго определённой работы, поэтому для каждого нового применения приходилось заново разрабатывать весь набор микросхем. Такой подход сотрудникам Intel показался невыгодным. 32-летний Маршиан Эдвард (Тед) Хофф предлагает руководству Intel и Busicom уменьшить число микросхем, используя центральный процессор, который должен будет выполнять арифметические и логические функции, один вместо нескольких микросхем. Идея была принята «на ура» руководством обеих фирм. В течение осени 1969 года Тэд Хофф, с помощью Стэнли Мэйзор предложил новую архитектуру микросхем, число которых было сокращено до 4-х, включая центральный процессор: 4-разрядный центральный процессор (ЦПУ), ПЗУ для хранения ПО, и ОЗУ для хранения данных пользователя. Развитие микропроцессора началось только в апреле 1970 года когда Федерико Фаджин (Federico Faggin), физик из Италии, начал работать в Intel главным проектировщиком семьи MCS-4. Фаджину, благодаря глубокому знанию технологии МОП с кремниевым затвором, разработанной им в Fairchild в 1968 году, и большому опыту, полученному в 1961 году в итальянской фирме Olivetti в области логического проектирования компьютеров, удалось свести микропроцессор CPU в один единственный чип. В 1968 году, когда Федерико работал в фирме Fairchild, он также реализовал первую в мире коммерческую микросхему, которая использовала технологию кремниевых затворов: Fairchild 3708.

В фирме Intel Фаджин разработал новый, до тех пор не существовавший метод проектирования схем произвольной логики и внёс свой вклад во многие нововведения по разработке процессов и микросхем, весьма важные для реализации микропроцессора в одном чипе. Масатоси Сима, который работал инженером по программному обеспечению в фирме Busicom и не имел никакого опыта в конструировании устройств МОП, помог Фаджину в разработке MCS-4, а позже стал работать с ним в фирме Zilog, созданной в конце 1974 года Фаджином и Ральфом Унгерманном и полностью посвящённой микропроцессорам. Фаджин и Сима вместе разработали микропроцессор Zilog Z80, который производится до сих пор.

Шаблон:Врезка

15 ноября 1971 года выходит микросхема 4004 — первый микропроцессор, который при стоимости 200 долларов реализовывал на одном кристалле все функции процессора большой ЭВМ. Первый в мире микропроцессор был анонсирован в ноябре 1971 года в журнале Шаблон:Iw. В 2006 году корпорация Intel отметила 35-летний юбилей одного из самых значительных достижений в истории технологий. Микропроцессор 4004 выпускался в 16-контактном корпусе типа DIP, размеры кристалла были Шаблон:Num (3×4 мм). Процессор мог выполнять Шаблон:Num (в среднем; максимально — до Шаблон:Num) инструкций в секунду (для сравнения, один из первых полностью электронных компьютеров — американский ЭНИАК — выполнял только Шаблон:Num (максимально) инструкций в секунду с разрядностью Шаблон:Num, занимал Шаблон:Num, весил Шаблон:Num и потреблял Шаблон:Num энергии.) Фирма Intel предугадала решающее значение микропроцессоров в миниатюризации компьютеров и поэтому выкупила у фирмы Busicom авторские права на микропроцессор 4004 и его усовершенствованные версии за 60 000 долларов[2].

Впрочем, в 1971 году процессор так и не стал хитом продаж. Стратегия фирмы Intel была направлена на то, что сбыт 4004 расширяет рынок намного более популярных микросхем памяти 1101/1103. Заслуженной популярностью стал пользоваться только микропроцессор 8080, электронный «правнук» 4004.

Распространена легенда, что данный процессор использовался в бортовой аппаратуре межпланетного зонда Пионер-10. Однако, в действительности компьютеры Пионера-10 имели другую разрядность (18 и 16 бит)[3].

Специализированные микросхемы серии 4xxx Править

Чип 4004 поставлялся с тремя специализированными микросхемами: ROM, RAM и расширителем ввода-вывода. И хотя у этих микросхем была своя система обозначений (серии 1xxx, 2xxx и 3xxx), они получили второе наименование в категории 4xxx, которое стало обозначаться рядом с их обычной нумерацией:

  • 4001 — 256-байтовое ПЗУ (256 8-битовых программных инструкций), и один встроенный 4-битный порт ввода-вывода.
  • 4002 — 40-байтовое ОЗУ (80 4-битных ячеек), и один встроенный 4-битный выходной порт; RAM в чипе организована в 4 «регистра» из двадцати 4-битных ячеек:
    • 16 ячеек данных (в оригинальном калькуляторе использовались для цифр мантиссы)
    • 4 ячейки состояния (в оригинальном калькуляторе использовались для цифр экспоненты и знаков)
  • 4003 — 10-битный Шаблон:Нп3 (сдвиговый регистр, преобразующий последовательный код в параллельный)

Помимо этого, в семействе 4xxx были выпущены микросхемы 4008 и 4009, которые также могли поставляться с 4004:

  • 4008 — 8-битный фиксатор адреса для доступа к стандартным чипам памяти и один встроенный порт ввода-вывода
  • 4009 — преобразователь доступа ввода-вывода к стандартной памяти и чипам ввода-вывода

Замечание: микросхема 4001 не могла использоваться в системе совместно с парой микросхем 4008/4009. Они использовались в разных конфигурациях систем — мини и макси.

Семейство 400x также именовали как MCS-4 (Micro Computer Set 4-bit).

Также фирма Интел продавала Intellec-4 (большие синие коробки) — систему разработки и тестирования программ для 4004. Фактически это была одна из первых микро-ЭВМ, собранная на основе серии 4xxx (чипы 4004, 4201, четыре чипа 4001 и два 4002). Лишь высокая цена (5 тыс. дол.) не позволяла считать её персональным компьютером.

Коллекционирование Править

Intel 4004 является одной из самых популярных микросхем в плане коллекционирования[4]. Наиболее высоко ценятся бело-золотые микросхемы Intel 4004 с видимыми серыми следами на белой части (оригинальный тип корпуса)[4]. Так, в 2004 году такая микросхема на интернет-аукционе eBay оценивалась примерно в Шаблон:Num[4]. Немного менее ценными являются микросхемы без серых следов на корпусе, обычно их стоимость составляет порядка 200—300 долларов[4]. Те чипы (с серыми следами) без даты выпуска снизу микросхемы и выпущены раньше, поэтому их ценность выше.

Технические характеристики Править

Файл:C4004board.jpg
  • Дата анонса: 15 ноября 1971 года
  • Тактовая частота: 108 кГц[5] (на самом деле Шаблон:Num, согласно документации[6], где сказано, что цикл инструкции длится 10,8 микросекунд, отсюда и путаница маркетологов Intel — первая в истории ошибка Intel)
  • Частота синхронизации: Шаблон:Num (делится на 8 до тактовой, в описании указана как минимальный период тактирования (clock period) 1,35 микросекунд)
  • Гарвардская архитектура
  • Внутренний 3-уровневый стек
  • Разрядность шины: 4 бита
  • Память команд (ПЗУ): 4 килобайта
  • Объём адресуемой памяти: 640 байт
  • Количество регистров: 16 четырёхбитных (могут быть использованы как 8 восьмибитных)
  • Количество транзисторов: 2250
  • Площадь кристалла: 12 мм²
  • Техпроцесс: 10 мкм
  • Напряжение питания: Шаблон:Num (pMOS)
  • Разъём: микросхема непосредственно впаивалась в печатную плату либо устанавливалась в специальный слот;
  • Корпус: 16-контактный DIP (пластиковый или керамический)
  • Поддерживаемые технологии: 46 инструкций (из которых 41 — 8-разрядные и 5 — 16-разрядные)
Файл:4004 arch.svg
Файл:4004 dil.svg

См. также Править

Примечания Править

Шаблон:Список примечаний

Ссылки Править


Ошибка цитирования Для существующего тега <ref> не найдено соответствующего тега <references/>