Більшість багатства, створеного за останні півстоліття, є прямим результатом чіпу Intel 4004
Акурат п'ятдесят років тому, 15 листопада 1971 року, в тижневику "Electronic News", що виходив від 1957 року і висвітлював різні аспекти електронної промисловості, з'явилось рекламне оголошення, що проголошувало "нову епоху інтегрованої електроніки".
Мікропрограмований комп'ютер на чіпі!
Intel пропонує інтегрований процесор у комплекті з 4-бітовим паралельним суматором, шістнадцятьма 4-розрядними регістрами, стеком накопичування на одній мікросхемі. Це одна з сімейства чотирьох нових мікросхем, які включають мікрокомп'ютерну систему MCS-4 – першу систему, яка забезпечує потужність і гнучкість спеціалізованого комп'ютера загального призначення за низькою ціною у двох дуплексних корпусах.
Системи MCS-4 забезпечують повні обчислювальні та контрольні функції для тестових систем, терміналів даних, білінгових машин, вимірювальних систем, систем числового управління та систем управління процесом.
Серцем будь-якої системи MCS-4 є процесор типу 4004, який включає потужний набір з 45 інструкцій. Додавання одного або кількох ROM типу 4001 для зберігання програм і таблиць даних дає вам повністю функціонуючий мікропрограмований комп’ютер. До цього ви можете додати пам’ять типу 4002 RAM для читання-запису та регістри типу 4003 для розширення вихідних портів.
Не використовуючи жодних інших схем, окрім мікросхем цього сімейства, ви можете створити систему з 4096 8-бітними байтами ROM і 5120 бітами RAM. Коли вам потрібно швидке відновлення або потрібна лише кілька систем, ROM Intel зі стиранням та перепрограмуванням, типу 1701, може бути замінено на ROM з масковим програмуванням типу 4001.
Системи MCS-4 легко взаємодіють з комутаторами, клавіатурами, дисплеями, телетайпами, принтерами, зчитувачами, цифровими перетворювачами та іншими популярними периферійними пристроями.
Сімейство MCS-4 тепер є на складі в головних офісах Intel в Санта-Кларі і в наших маркетингових штаб-квартирах в Європі і Японії. В США зверніться до місцевого представника Intel для отримання технічної інформації та літератури. В Європі зверніться до Intel за адресою Avenue Louise 216, B 1050 Bruxelles, Бельгія Телефон 492003. У Японії зв'яжіться з Intel Japan, Inc. Parkside Flat Bldg. № 4-2-2, Сендагая, Сібуя-Ку, Токіо 151. Телефон 03-403-4747.
Корпорація Intel тепер виробляє мікрокомп'ютери, пристрої пам'яті і системи пам'яті, адреса: 3065 Bowers Avenue, SantaClara, California, 95051. Телефон (408) 246-7501.
Реклама не брехала і саме цей день вважається датою народження першого доступного за ціною мікропроцесора, створеного на одній мікросхемі: Intel 4004.
15 листопада 1971 року світ змінився. Хоч навряд чи хтось це тоді помітив, але життя почало покращуватися в геометричній прогресії у відповідності з емпіричним законом Мура. Число транзисторів в чіпі (в Intel 4004 їх було 2300 на 12 квадратних міліметрів кремнієвої основи) подвоювалося кожні 24 місяці, а продуктивність чіпа, враховуючи збільшення тактової частоти (в Intel 4004 92,6 кГц) подвоювалася кожні 18 місяців. В результаті за п'ятдесят років потужність комп'ютерів зросла в мільярд разів.
Мікропроцесори звільнили комп’ютери від приміщень з кондиціонерами та звільнили обчислювальну потужність, щоб йти туди, де це найбільше потрібно. Завдяки появі мікропроцесорів спершу стали доступними електронні калькулятори, а незабаром і з'явилися справжні персональні комп'ютери.
Енді Кесслер в нинішній колонці "Inside View" в The Wall Street Journal пише:
"Я переконаний, що більшість багатства, створеного з 1971 року, є прямим результатом 4004. Увесь сектор сучасних технологій. Всі фінанси. Уся роздрібна торгівля. Все."
Компанія Intel була заснована 18 липня 1968 року в містечку Маунтін-В'ю в Каліфорнії, в серці реґіону, який – на шпальтах того ж тижневика "Electronic News" в тому ж 1971 році – отримає назву "Кремнієвої долини". Компанію заснували хімік Гордон Мур і фізик Роберт Нойс, два вихідці з Fairchild Semiconductor, до створення якої в 1957 році теж були причетні. Обидва засновники на той час вже були відомими фахівцями у своїй галузі: Мур – яко автор вже згадуваного знаменитого закону Мура, а Нойс – як один з винахідників інтегральної мікросхеми. Обоє вважали, що Fairchild Camera and Instrument не вкладає достатньо коштів в напівпровідниковий підрозділ, особливо в частині дослідження нових технологій і створили нову, свою, компанію.
Назва Intel була скороченням від «інтегрованої електроніки» (і одночасно – неформальною назвою секретної розвідувальної інформації).
До кінця 1960-х найбільш актуальним і перспективним в індустрії був напрямок мініатюризації ЕОМ – перетворення "мейнфреймів" в аналогічні "персональні" комп'ютери. Створенні в США в наприкінці 1950-х років інтегральні схеми – авторство цього винаходу розділили Джек Кілбі з Texas Instruments, чеський іммігрант Курт Леговец з Sprague Electric Company і, власне, Роберт Нойс з Fairchild Semiconductor, – уможливили на кристалі кремнію площею всього лише в кілька десятків квадратних міліметрів розмістити тисячі транзисторів, які раніше вимагали багатокілограмових блоків.
Наступною перешкодою мініатюризації комп'ютерів була оперативна пам'ять: в 1960-х роках вона мала вигляд магнітних феритових кілець–сердечників, що вимагали потужного джерела живлення. Над вирішенням цієї проблеми і створенням оперативної пам'яті на основі напівпровідникових мікросхем і працювала Intel.
В результаті вже в квітні наступного року був представлений перший готовий продукт: модуль SRAM, що отримав позначення 3101. Абревіатура розшифровувалася як "статична пам'ять з довільним доступом": на відміну від феритових сердечників, комірка такої пам'яті базувалася на тригерах (електронних ключах) з двох транзисторів, що давало можливість швидкого доступу до будь-якої комірки, але зберігати дані без перезапису SRAM могла тільки при наявності живлення.
Виграш у швидкості, щоправда, отримали за рахунок малого обсягу пам'яті – всього 64 біт на одну мікросхему. Технологія такої пам'яті на біполярних транзисторах не була винаходом Intel, але її доведення до рівня готового комерційного продукту з ціною біля сотні доларів забрало чимало сил і часу. В тому ж 1969 році компанія презентувала модуль SRAM 1101, першу комерційну мікросхему на основі метал-оксидного напівпровідникового процесу і з використанням кремнієвого шлюзу обсягом 256 біт.
В тому ж 1969 році, у квітні, невеличка японська компанія Busicom Corp. (Business Computer Corporation, до 1967 року Nippon Calculating Machine, Ltd.)), що займалася виробництвом калькуляторів, замовила у Intel 12 мікросхем, які повинні були використовуватися в новому настільному калькуляторі. Логічний дизайн системи був розроблений співробітником фірми-замовника – Масатосі Сіма. Такі мікросхеми завжди характеризувалися вузькоспеціалізованими функціями і призначалися для виконання чітко визначених завдань, тому для кожної нової задачі доводилося заново розробляти весь набір мікросхем. Такий підхід співробітникам Intel здався нераціональним. 32-річний Тед Гофф пропонує керівництву Intel і Busicom зменшити число мікросхем, використовуючи центральний процесор, який один мав би виконувати арифметичні та логічні функції замість декількох мікросхем. Основною ідеєю Гоффа було винесення функцій складових частин калькулятора з фізичного виконання в логічне, шляхом заміни дванадцяти мікросхем з однозначно визначеною архітектурою на менше число універсальних, які можна було би програмувати і перепрограмувати згідно з їхнім призначенням, – що зробило би всю конструкцію не тільки простішою і дешевшою, але і значно би підвищило швидкодію.
Ідея сподобалася керівництву обох фірм. Восени 1969 року Тед Гофф, за допомогою Стенлі Мейзор запропонував нову архітектуру з чотирьох мікросхем: 4-розрядний центральний процесор, постійний запам'ятовувальний пристрій (енергонезалежна пам'ять, з якої може проводитись тільки зчитування даних), і оперативний запам'ятовувальний пристрій для зберігання даних користувача.
Однак, успішна реалізація цієї схеми пішла тільки після приходу в Intel у квітні 1970 року італійського фізика Федеріко Фаджіна з досвідом логічного проектування комп'ютерів завдяки праці в італійській фірмі Olivetti. В 1968 році він вперше реалізував комерційну мікросхему на технології кремнієвого шлюзу Fairchild 3708. В Intel Фаджін розробив новий метод проектування схем довільної логіки і разом з Масатосі Сіма, інженером з програмного забезпечення в Busicom, розробив MCS-4.
MCS-4 при вартості 200 доларів реалізовував на одному кристалі всі функції процесора великої ЕОМ. Мікропроцесор 4004 випускався в 16-контактному корпусі типу DIP, розміри кристала були 3 на 4 мм. Процесор міг виконувати 60 тисяч інструкцій у секунду. Intel, розуміючи визначальне значення мікропроцесорів в мініатюризації комп'ютерів, викупила за $60 тис. 1971 року у фірми Busicom авторські права на мікропроцесор 4004 і його вдосконалені версії.
Анонс нової ери з тижневика "Electronic News" від 15 листопада 1971 року власне рекламував весь комплекс MCS-4 у складі чотирьох мікросхем.
За традицією Intel всі деталі іменувалися виключно цифрами – перша цифра позначала категорію продукту (4-розрядні мікропроцесори були саме четвертим за рахунком сімейством Intel: першими виробами Intel були мікросхеми пам'яті (PMOS-чіпи), у 2-й серії розроблялися мікросхеми NMOS, в 3 – біполярні мікросхеми, 5 – мікросхеми CMOS, 7 – пам'ять на магнітних доменах, 8 – восьми і більш розрядні мікропроцесори та мікроконтролери; позначення 6-ї та 9-ї серії не використовувалися), друга символізувала тип продукції (0 – процесори, 1 – мікросхеми RAM, 2 – контролери, 3 – мікросхеми ROM, 4 – зсувні регістри, 5 – мікросхеми EPLD, 6 – мікросхеми PROM, 7 – мікросхеми EPROM, 8 – чіпи спостереження та схеми синхронізації в генераторах імпульсів; 9 – чіпи для телекомунікацій), дві останні цифри служили порядковим номером у відповідній модельній лінійці.
Коли Феггін розробив сімейство MCS-4, він назвав мікросхеми різними іменами: 4001–4004, відірвавшись від цієї схеми нумерації, яка би вимагала імен 1302, 1105, 1507, і 1202 відповідно, оскільки нумерація Intel вбивала ідею, що мікросхеми є частиною сімейства компонентів, призначених для безперебійної спільної роботи.
Отже, MCS-4 мала чотири складові:
4001 – постійна пам'ять (ROM) на 2048 біт,
4002 – динамічна оперативна пам'ять (DRAM) обсягом в 320 біт,
4003 – модуль введення-виведення,
4004 – 4-бітний процесор.
Федеріко Феггін підписав 4004 своїми ініціалами, оскільки знав, що його дизайн силіконового шлюзу втілює "сутність мікропроцесора": на кутику кубика написано "F.F."
Втім, справжню славу Intel отримав після 8 червня 1976 року, коли випустив на ринок знаменитий Intel 8086, саме від нього бере свій початок відома до нині архітектура x86.
15.11.2021