Dom > Razstava > Vsebine

Zgodovina mikroprocesorjev Prvi projekti

Mar 09, 2019

Približno istočasno so bili izvedeni trije projekti: centralni podatkovni računalnik Garretta AiResearchja (CADC), TMS 1000 Texas Instruments (september 1971) in Intelov 4004 (november 1971, zasnovan na prejšnjem Busicomu). Mogoče je bil leta 1969 dostavljen tudi mikroprocesor AL1 s štirimi fazami.


CADC

Leta 1968 je bil Garrett AiResearch (ki je zaposloval oblikovalce Ray Holt in Steve Geller) povabljen, da pripravi digitalni računalnik, ki bo tekmoval z elektromehanskimi sistemi, ki so bili nato razviti za glavni računalnik za nadzor letenja v novem borec ameriške mornarice F-14. Zasnova je bila dokončana do leta 1970 in kot jedro CPU je uporabil čipov na osnovi MOS. Zasnova je bila bistveno (približno 20-krat) manjša in zanesljivejša od mehanskih sistemov, ki jih je tekmovala, in je bila uporabljena v vseh zgodnjih Tomcatovih modelih. Ta sistem je vseboval "20-bitno, pipelined, vzporedno multi-mikroprocesor". Mornarica je zavrnila objavo modela do leta 1997. Zato je CADC in čipov MP944, ki ga je uporabljal, precej neznana. Avtorska zgodba Ray Holta o tem dizajnu in razvoju je predstavljena v knjigi: The Accidental Engineer. [15]


Ray Holt je leta 1968 diplomiral na Politehniški univerzi v Kaliforniji in začel svojo kariero oblikovanja računalnikov pri CADC. Od svoje ustanovitve je bila zakrita v tajnosti do leta 1998, ko je na zahtevo Holta ameriška mornarica dovolila, da so dokumenti javno dostopni. Od takrat so ljudje [kdo?] Razpravljali, ali je bil to prvi mikroprocesor. Holt je izjavil, da tega mikroprocesorja nihče ni primerjal s tistimi, ki so se pojavili pozneje. Po Parab et al. (2007),

Znanstveni članki in literatura, objavljena okoli leta 1971, kažejo, da se digitalni procesor MP944, ki se uporablja za letala F-14 Tomcat ameriške mornarice, šteje za prvega mikroprocesorja. Čeprav je zanimivo, ni bil procesor z enim čipom, kot ni bil Intel 4004 - oba sta bila bolj podobna nizu vzporednih gradnikov, ki bi jih lahko uporabili za izdelavo splošne oblike. Vsebuje CPU, RAM, ROM in dva druga podporna čipa, kot je Intel 4004. Izdelana je bila iz iste tehnologije P-kanala, delovala je po vojaških specifikacijah in imela večje čipe - odličen računalniški inženiring po vseh standardih. Njena zasnova kaže na velik napredek v primerjavi z Intelom in dve leti prej. Pravzaprav je delal in letel v F-14, ko je bil napovedan Intel 4004. To kaže, da se je današnja industrijska tema zbliževanja DSP-mikrokontrolernih arhitektur začela leta 1971. [17]


Ta konvergenca DSP in mikrokontrolernih arhitektur je znana kot digitalni signalni krmilnik.


Štiristopenjski sistemi AL1 (1969)

Four-Phase Systems AL1 je bil 8-bitni delni čip, ki vsebuje osem registrov in ALU. [19] Zasnoval ga je Lee Boysel leta 1969. [20] [21] [22] Takrat je bil del devetočlanskega 24-bitnega procesorja s tremi AL1, vendar je bil pozneje imenovan mikroprocesor, ko je bil kot odgovor na spor iz leta 1990, ki ga je izvedel Texas Instruments, konstruiran demonstracijski sistem, v katerem je bil posamezen AL1 del računalniškega sistema predstavitvene dvorane, skupaj z RAM-om, ROM-om in vhodno-izhodno napravo.


Pico / splošni instrument

Leta 1971 sta Pico Electronics [24] in General Instrument (GI) predstavila svoje prvo sodelovanje v IC-jih, popolno kalkulatorje z enim čipom za kalkulator Monroe / Litton Royal Digital III. Ta čip bi prav tako lahko trdil, da je eden prvih mikroprocesorjev ali mikrokontrolerjev z ROM, RAM in RISC ukazom na čipu. Postavitev za štiri plasti procesa PMOS je bila ročno narisana na lestvici x500 na mylar filmu, kar je bila v tem času pomembna naloga glede na kompleksnost čipa.


Pico je bil spinout petih inženirjev oblikovanja GI, katerih vizija je bila ustvariti IC kalkulator z enim čipom. Imeli so precejšnje izkušnje z oblikovanjem več kalkulatorskih čipov z GI in Marconi-Elliott. [25] Elliott Automation je prvotno izbral člane skupine, da so v MOS ustvarili 8-bitni računalnik in leta 1967 pomagali ustanoviti raziskovalni laboratorij MOS v Glenrothes na Škotskem.


Kalkulatorji so postajali največji enotni trg za polprevodnike, zato sta Pico in GI dosegla pomemben uspeh na tem rastočem trgu. GI je nadaljeval z inovacijami na področju mikroprocesorjev in mikrokontrolerjev z izdelki, vključno s CP1600, IOB1680 in PIC1650. [26] Leta 1987 se je podjetje GI Microelectronics razvilo v mikrokrmilniško podjetje Microchip PIC.


Intel 4004 (1971)

Intel 4004 na splošno velja za prvega komercialno dostopnega mikroprocesorja, [27] [28] in stane 60 $ (kar ustreza 371,19 $ v letu 2018). Prvi znani oglas za 4004 je datiran 15. novembra 1971 in pojavil se je v elektronskih novicah. Mikroprocesor je zasnovala ekipa, ki so jo sestavljali italijanski inženir Federico Faggin, ameriški inženirji Marcian Hoff in Stanley Mazor, in japonski inženir Masatoshi Shima. [30]


Projekt, ki je izdelal 4004, je nastal leta 1969, ko je japonski proizvajalec kalkulatorjev Busicom zaprosil Intel, da zgradi nabor čipov za visoko zmogljive namizne kalkulatorje. Originalni dizajn podjetja Busicom je zahteval programabilni čipni set, sestavljen iz sedmih različnih žetonov. Trije čipi naj bi naredili CPU za posebne namene s programom, shranjenim v ROM-u, in njegove podatke, shranjene v pomnilniku za branje in zapisovanje v pomnilniku. Ted Hoff, Intelov inženir, ki je bil zadolžen za ocenjevanje projekta, je verjel, da je mogoče zasnovo Busicom poenostaviti z uporabo dinamičnega pomnilnika RAM za podatke, ne pa pomnilniškega pomnilnika registra in bolj tradicionalne splošne arhitekture CPU. Hoff je pripravil arhitekturni predlog s štirimi čipi: ROM čip za shranjevanje programov, dinamični čip RAM za shranjevanje podatkov, preprosto V / I napravo in 4-bitno centralno procesno enoto (CPU). Čeprav ni bil oblikovalec čipov, je čutil, da je CPU mogoče integrirati v en sam čip, a ker ni imel tehničnega znanja, je ideja za zdaj ostala le želja.



Prvi mikroprocesor podjetja Intel, 4004.


Silikonska in germanijska zlitina za mikroprocesorje

Medtem ko je arhitektura in specifikacije MCS-4 izhajale iz interakcije Hoffa s Stanleyjem Mazorjem, programskim inženirjem, ki mu je poročal, in z inženirjem Busicom Masatoshi Shimo, sta se leta 1969 Mazor in Hoff preselila na druge projekte. Aprila 1970 je Intel najel italijanskega inženirja Federica Faggina kot vodjo projekta, kar je na koncu pripeljalo do končne zasnove CPU-ja z enim čipom (Shima je v tem času oblikovala strojno programsko opremo Busicom in pomagala Fagginu v prvih šestih mesecih izvajanja). Faggin, ki je prvotno razvil tehnologijo silicijevih vrat (SGT) leta 1968 v Fairchild Semiconductor [31] in zasnoval prvo komercialno integrirano vezje na svetu, ki uporablja SGT, Fairchild 3708, je imel pravilno ozadje za vodenje projekta v tisto, kar bi postalo prva komercialna. mikroprocesor za splošne namene. Ker je bil SGT njegov lastni izum, ga je Faggin uporabil tudi za ustvarjanje svoje nove metodologije za naključno logično zasnovo, ki je omogočila izvedbo CPU z enim čipom s primerno hitrostjo, izgubo moči in stroški. Vodja oddelka za projektiranje MOS je bil Leslie L. Vadász v času razvoja MCS-4, vendar je bila Vadászova pozornost popolnoma osredotočena na glavne dejavnosti polprevodniških spominov, zato je vodstvo in upravljanje projekta MCS-4 prepustil Fagginu. , ki je bil končno odgovoren za vodenje projekta 4004 k njegovi realizaciji. Proizvodne enote 4004 so bile prvič dobavljene podjetju Busicom marca 1971 in poslane drugim kupcem konec leta 1971.



Gilbert Hyatt

Gilbert Hyatt je prejel patent, ki trdi, da ima izum pred-datiranje tako TI kot Intel, ki opisuje "mikrokontroler". Patent je bil kasneje razveljavljen, vendar ne pred izplačilom bistvenih licenčnin