Микропроцессора Intel 4004: описание характеристики. История процессоров

Опубликованно 02.01.2018 05:16

Федерико Фаджин пришел в Intel в свою очередь, видение Хоффа Тэда в силиконовой реальностью. Менее чем за год он и его команда создала микропроцессор 4004, который был представлен в ноябре 1971 года, первые серьезные проблемы для влагалища является разработка методологии использования новых технологий кремния ворота. Это позволило еще один способ создания сложных моделей. Поскольку ничего подобного никто не делал, пришлось начинать с нуля. И Федерико Феджин сделал это – он самостоятельно разработал чип всего за 9 месяцев 1970 года это очень короткий срок по сравнению с процессорами следующего поколения Intel. Например, чтобы создать 32-битный чип требуется 100 человеко-лет. Дизайн

Дизайн на основе кремния ворота, созданная Федерико влагалище сделал первый микропроцессор в реальности в 1971 году это было необычно, поскольку внедрение такой сложности никогда раньше не достигалась. Феджин был способен развивать Интел 4004 только из-за его инновации в КМОП-технологии производства интегральных схем (ИС). Bootstrap и скрытых контактов становятся идеи, которые легли в основу впервые применена методология проектирования позволила сохранить Хоффа архитектура и реализовать его в 1970 году и без этого не было бы возможным, так как результат был бы слишком медленным и дорогостоящим для практического использования. Таким образом, изобретение было разработать простую Модель процессора, недостатка в которых в то время не было, но в создании и реализации технологии, которая впервые позволила разместить на одном кристалле все необходимые функциональные блоки процессора.

Тед Хофф надеялись, что предлагаемая архитектура и набор команд может быть размещен на одном кристалле. Однако, он не мог оценить целесообразность реализации проекта и воплотить его, поскольку не был транзистор. Это Федерико Фаджин придумала дизайн и планировка 2300 транзисторов случайных логики на кристалле размером 3х4 мм, недорогая, 5 раза быстрее и в два раза большую плотность элементов, чем существовавшие в то время технологии оборотах.

Методология влагалище был прорыв и был использован в начале микропроцессоры компании. Итальянский инженер вел проект до успешного завершения и сыграла свою роль в продвижении нового процессора Intel, продемонстрировал руководству компании, что чип может использоваться не только в калькуляторах.Спецификации

Технические характеристики Процессор Intel 4004 следующие:Чип Размер: 12 мм2.Максимальная Тактовая частота: 740 кГц.Время цикла: 10.8 МКС (8 тактов / цикл команды).Время выполнения – 1 или 2 цикла команды (на 10,8 или 21,6 МКС), команды 46300-92600 в секунду.Сложение двух 8-значных чисел (32 бита каждое) составляет 850 МКС, т. е. 79 циклов обучения, около 10 циклов в десятичной цифры.Раздельное хранение программ и данных. В отличие от конструкций на основе Гарвардской архитектуры, которая использует отдельную шину, 4004, есть один мультиплексный 4-битную шину для передачи 12-разрядные адреса 8-разрядных инструкций и 4-разрядного слова данных.Прямая адресация бит 51220 (640 байт) оперативной памяти, организованной в виде 1280 4-бит "символов", из которых 1024 данные и 256 – государство.Прямая адресация из 32 768 бит диска (4096 байт).Набор из 46 команд (из которых 41 8 битов шириной и 5-это 16 бит).16 регистров по 4 бита.Внутренний стек подпрограмм на глубину 3 уровня.

Пузиком Заказ

Компьютер с хранимой в памяти программой, используется как калькулятор в 1950-х и 1960-х годов, был одним из лучших достижений послевоенной эпохи и был привычный для всех инженеров, работающих в полупроводниковой промышленности.

В 1969 году японский производитель калькулятор пузиком попросила Intel реализовать в кремнии логичный дизайн для серии калькуляторов. Их подход к реализации первый в мире программируемый микрокалькулятор настольный программный 101 с Оливетти'presented на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1965 году и поступила в продажу в тот же год. Программа 101 был процессор (центральное процессорное устройство) и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) последовательного чтения и записи, которые были сделаны из дискретных компонентов. Пузиком компания была аналогичная архитектура, предусматривающая реализацию процессора на три МОП-схем, ПЗУ и зарегистрировать еще два, с двух других микросхем ввода / вывода.Архитектура МКН-4

Руководитель прикладных исследований Тед Хофф признал, что сложность пузиком конструкции было использование последовательного памяти, и, поскольку компания Intel разработала свой первый динамическое ОЗУ (оперативной памяти), он увидел, что структура может быть упрощена с использованием традиционных и более общие цели компьютерной архитектуры на основе оперативной памяти. С помощью Стан Мазор и через взаимодействие с инженерами пузиком, среди которых были Масатоши, Сима, Хофф сформулировал архитектуры МКН-4, снижая дизайн с 7 по 4 фишки. Хофф считает, что ВМС могут быть реализованы в одном 4-битный микропроцессор, но ни он, ни Мазор не были разработчики МОС, и Intel не имеют специалистов, способных создавать сложные микросхемы с произвольной логической структурой. Поэтому предложение Хоффа стоял около 6 месяцев, пока в апреле 1970 года был нанят Федерико Фаджин, который вел проект.

Инновационные технологии

Федерико Фаджин переехал в Intel от Фэйрчайлда, где в 1968 году он разработал МОП-технологии с кремниевыми затворами и на ее основе создана первая коммерческая в мире интегрированной цепи 3708. Технология была принята корпорацией Intel и впоследствии всей мировой полупроводниковой промышленности, и в течение 40 лет был базовой структурой применяется практически во всех цепях. Гордон Мур, соучредитель Intel, и признала, что основным компонентом ее ранний успех был именно этот шаг. МОП-технологии с кремниевыми затворами, предлагаемые конкурентные характеристики Процессор Intel 4004: чип был примерно в 5 раз быстрее, в 100 раз меньше утечки перехода и содержит в 2 раза больше логических транзисторов любого типа, по сравнению с чипом того же размера, сделанные с алюминиевыми веслами и рассеивается одинаковая мощность. Это позволило создать первый коммерчески успешный драм, датчики изображения на ПЗС (приборах с зарядовой связью), энергонезависимых устройств памяти и микропроцессоров. Впервые в истории процессор содержит все компоненты общего назначения компьютера.Создание нового дизайна и верстки

Тед Хофф не был дизайнером МОС цепей. Его роль заключалась в создании архитектуры в будущем поддержку продукта. После определения набора команд, проект был переведен в команду разработчиков МОС, возглавляемая Федерико влагалище. Работа была выполнена очень быстро и около 9 месяцев был создан 3 основной чип. Последний из них в январе 1971 г. появился микропроцессор Intel 4004.

По словам Стэна Мазор, страница заслугой было то, что он осуществлял инженерное проектирование, и Хоффа в создании оригинальных концепций и архитектуры. Сам мазар был своего рода посредником, который помогал как мог, и сделал все, что мог.

Федерико Фаджин разработал методики проектирования МОП-структуры с кремниевыми ворота используются в случайных логических схем. Это было необходимо, потому что новые технологии требуют различного дизайна, а особенно макет.

По мнению фейгина, он решил, что вместо того, чтобы отдельно проектировать логику, а потом схемы, вы должны сделать их вместе на одном листе. Необходимо учесть расположение, насколько это возможно, проводники и транзисторы как можно ближе к окончательной компоновке. Очевидно, для этого нужно предварительно общее планирование чипа, чтобы знать расположение различных блоков. Вот когда он уточнил методологию создания таких схем.

Дизайн нового процессора Intel и управления проектами МКН-4 от начала разработки до серийного производства может позволить себе только тот, кто был в состоянии внедрять инновации в технологический процесс, планировка схемы, схемотехника, конструкции логики и архитектуры вычислительных систем. В фаджин приобрел такие навыки и знания, благодаря моему образованию и опыту работы, прежде чем он пришел в корпорацию Intel. Окончив технический колледж в Виченце (Италия) участвовал в разработке и создании малых экспериментальных транзисторной памяти ЭВМ на магнитных сердечниках в компании olivetti в Bergelombang (Италия) в возрасте 19 лет. Затем он с отличием окончил Падуанский университет и занимается разработкой технологии оборотах, создавая 2 коммерческие фишки, когда он работал в компании SGS-Фэйрчайлд (ныне ул. микро). В 1968 году он был направлен в Полупроводник Фэйрчайлда НИОКР в пало-Альто (Калифорния), где технология МОС строба кремния и др.

Реальные инновации

Концептуализация первый процессор, который является основным вкладом Хоффа в проект 4004, произошло в других компаниях. К такому же выводу пришли несколько групп независимо друг от друга. Таким образом, Центральный изобретению микропроцессора является создание экономически жизнеспособного продукта. Только один человек в мире знал, как сделать следующий шаг и перевести архитектуры в рабочий проект. Это был Федерико Фаджина. Без него, первый микропроцессор никогда не были построены. В Фаирцхилд, он изобрел технологию, которая легла в основу будущих устройств. После начала работы в компании "Интел", он исправил ошибку отсутствует Хоффа, а затем сделал первый чип, Процессор Intel 4004, 8008 тогда руководил разработкой и главный архитектор 8080.

В это время инженеры умели создавать небольшие компьютеров логическую структуру процессора и создания программ. Идея микропроцессора, т. е. размещение на одном кристалле универсальный компьютер тоже в воздухе. Некоторые архитектуры уже реализованы в ряде МОС цепей. Однако, никто не знал, как установить 2300 транзисторов произвольной логики – минимальное количество для простого процессора в чип достаточно небольшой размер, что производство было дешевым, скорость была высокой, и рассеиваемая мощность, достаточную для размещения существующих зданий.

Таким образом, реальные инновации в микропроцессор был его макет на один кремниевый чип, так как все остальное было сделано раньше. И удалось Феджин без какой-либо существенной помощи от Тэд Хофф и Стэн Мазор.

Единственный, кто помог ему, является инженер пузиком, говорит масатоси Сима. Он пришел в Intel, чтобы проверить ход выполнения заказа через пару дней после Фаджин был нанят на работу. Он понял, что за последние 6 месяцев не было достигнуто никакого прогресса. Учитывая задержки в проекте и отсутствие какой-либо инженер компании Intel, которые могут помочь, сим разрешили пребывание на 6 месяцев, чтобы ускорить работу. Впрочем, он мало знал о интегральных схем и, хотя он был очень любезен, все творческие решения принимались Феджин. Глава последняя, Лесли Вадаш, был так озабочен дизайн 1103 (первые 1024-битный динамический рам, который считался будущего Intel), что не может обеспечить технический контроль МКН-4 проекта. После успеха 4004, в Фаджин Сид введение 8008, а также зачатые и определенными архитектуры самый успешный из всех первый процессор – 4040 и 8080.

Разработчики сомневаются

По словам Стэна Мазор, он и Тед Хофф думал, что Процессор Intel 4004 был слишком агрессивным. Они не были уверены, что это можно сделать, поэтому мы начали с другой чип, под названием 4005. Это был совместный проект с MIL, который был партнером Intel в Канаде. Они определили гораздо более простой архитектуры, нежели 4004. Канадской компании пришлось разработать Чип, и Intel, чтобы обеспечить память. Оказалось, что она не смогла сделать 4005.

Хофф и Мазор в 1994 году не были уверены в целесообразности 4004 от. Вот почему через несколько месяцев после Фаджин пришел в Intel, они создали более простой архитектуры 4005 и дала канадская компания MIL для развития. Но инженеры микропроцессор мил не сделал. Стало ясно, что даже создание простого чип был далек от рутинной работы. Кроме того, Хофф и Мазор сомневаюсь, что 4004 может быть полезна для приложений, отличных калькуляторов, кассовых аппаратов и т. д. Они думали только 1201, а позже 8008 будет достаточно универсальной архитектуры для использования в различных приложениях. После завершения проекта 4004, Фаджин показали, что микропроцессор может быть использовано в различных системах управления и призвал руководство довести Процессор Intel 4004 на рынке.Провал 8008

Еще один пример, доказывающий, насколько необходима была методика влагалище, является Процессор Intel 8008, архитектура которого изначально разработанные Корпорацией компьютерного терминала Корпорация (КТК). Работа на чип, первоначально названный 1201, началось раньше, чем перешел на работу в Intel Фаджин, но проект назначенный для процессора Разработчик с произвольной логикой, который двигался от общего прибора не перемещается, потому что в то время не было никакой методики и схемы библиотека. Работа на 8008 было приостановлено и возобновилось только в этом году в Intel 4004.

Микропроцессор ти

Другой пример-первый однокристальный процессор, который стал вторым источником для 8008, заказал КТК в Тексас Инструментс. Объявлено в прессе в середине 1971 года, всего через несколько месяцев после успешного создания 4004, процессор не заработал и никогда не продавал. Он был создан с использованием КМОП-технологии с металлическим затвором компанией, имеющей многолетний опыт в разработке ИС со сложной произвольной логики. По сравнению с процессором "Интел-8008", Размер чипа Ti был два раза, в то время как выполняя те же функции. Скорость и сила диссипации никогда не были обнародованы.Пример для подражания

После того, как проект 4004 был завершен, другие инженеры, как внутри, так и вне компании Intel, смогли изучить методы, используемые объективов fujinon, проанализировал структуру под микроскопом. Этот же стиль был использован во всех других ранних моделей процессоров Intel и zilog микропроцессоров.В заключение

4004 стал первым процессором, выполненным по технологии силиконовой ворота. Это была самая передовая интегральная микросхема времени. Его создание требует не только необыкновенная творческие способности и навыки дизайнера, но и глубокие знания о новой технологии, которая может только его Разработчик. Кроме того, для успешного завершения проекта, которые должны быть закрыты в течение 10 месяцев из-за предыдущих обязательств перед клиентом, надо было много мужества, мотивация, навыки управления и постоянной напряженной работы.

Категория: Hi-Tech