4004 | это... Что такое 4004? (original) (raw)

Intel 4004 >> Центральный процессор
Intel 4004.jpg Микропроцессор Intel 4004
Производство: 15 ноября 1971
Производитель: Intel Corp.
Частота ЦП: 92,6—200 КГц
Технология производства: 10 мкм
Наборы инструкций: 46 инструкций
Разъём: DIP16

Intel 4004 — 4-битный микропроцессор, разработанный Intel Corp. и выпущенный 15 ноября 1971 года. Эта микросхема считается первым в мире коммерчески доступным однокристальным микропроцессором. Однако, в 1970 году, более чем за год до выхода чипа i4004, был изготовлен военный микропроцессор F14 CADC(en), который был засекречен до 1998 года[1].

Содержание

История

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 (Ted Hoff) 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 MOS silicon gate, 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 работал в фирме Fairchild, он также реализовал первую в мире коммерческую микросхему, которая использовала технологию silicon gate: Fairchild 3708. В фирме Intel Фаджин разработал новый, до тех пор не существующий 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 MOS, 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.

Почему 4004?
Дело всё в том, что каждой категории продукции была присвоена своя цифра. Первыми изделиями Intel стали микросхемы памяти (PMOS-чипы), которым была присвоена нумерация 1xxx. В серии 2xxx разрабатывались микросхемы NMOS. Биполярные микросхемы были отнесены к серии 3xxx. 4-разрядные микропроцессоры получили обозначение 4xxx. Микросхемы CMOS получили обозначение 5xxx, память на магнитных доменах — 7xxx, 8-ми и более разрядные микропроцессоры и микроконтроллеры принадлежали к серии 8xxx. Серии 6xxx и 9xxx не использовались.Вторая цифра обозначала тип продукции: 0 — процессоры, 1— микросхемы RAM, 2 — контроллеры, 3 — микросхемы ROM, 4 — сдвиговые регистры, 5 — микросхемы EPLD, 6 — микросхемы PROM, 7 — микросхемы EPROM, 8 — чипы наблюдения и схемы синхронизации в генераторах импульсов, 9 — чипы для телекоммуникаций. Третья и четвёртая цифра соответствовали порядковому номеру изделия, а так как для работы первого процессора требовалось ещё три специализированные микросхемы (микросхемы ROM, RAM и расширитель ввода/вывода), которые выпущены раньше чем 4004, то микропроцессор получил имя 4004.

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 «Electronic News» (en:Electronic News).

Микропроцессор 4004 выпускался в 16-контактном корпусе типа DIP, размеры кристалла были 12 мм² (3х4 мм). Процессор мог выполнять 60 000 (в среднем, максимально до 93 000) инструкций в секунду. (Для сравнения, один из первых полностью электронных компьютеров — американский ЭНИАК — выполнял только 5000 (максимально) инструкций в секунду, занимал площади в 278,7 кв. м. и весил 30 тонн.) Фирма Intel предугадала решающее значение микропроцессоров в миниатюризации компьютеров, и поэтому выкупила за $60 тыс. у фирмы Busicom авторские права на микропроцессор 4004 и его усовершенствованные версии.

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)[2].

Специализированные микросхемы серии 4xxx

Чип 4004 поставлялся с 3-мя специализированными микросхемами: микросхемы ROM, RAM и расширитель 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.

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

(*) Замечание: микросхема 4001 не могла использоваться в системе наряду с парой микросхем 4008/4009

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, 4001x4 и 4002x2). Лишь большая цена (5 тыс. дол.) не позволяла назвать её персональным компьютером.

Коллекционирование

Intel 4004, естественно, является одной из наиболее популярных микросхем в плане коллекционирования. Наиболее высоко ценятся бело-золотые микросхемы Intel 4004 с видимыми серыми следами на белой части (оригинальный тип корпуса). Так в 2004 году, такая микросхема, на on-line аукционе eBay, оценивалась примерно в $400. Немного менее ценными являются микросхемы без серых следов на корпусе, обычно их стоимость составляет порядка 200−200-200−300. Те чипы (с серыми следами) без даты выпуска снизу микросхемы и выпущены раньше, поэтому их ценность выше.

Технические характеристики

Блок-схема процессора Назначение выводов

Примечания

  1. ↑ «The World’s First Microprocessor Chip Set» (англ.)
  2. ↑ Voyager FAQ (англ.)
  3. ↑ INTEL HIGH-PERFORMANCE CONSUMER DESKTOP MICROPROCESSOR TIMELINE (англ.) (.pdf). Проверено 4 октября 2009.
  4. ↑ Intel’s museum archive i4004 datasheet

Ссылки

Просмотр этого шаблона Процессоры Intel
Больше непроизводятся 4 бита: 4004 • 4040 • 8 бит: 8008 • 8080 • 8085 • x86-16 (16 бит): 8086 • 8088 • 80186 • 80188 • 80286 • x86-32/IA-32 (32 бита): 80386 • 80486 • Pentium (OverDrive • Pro • II • II OverDrive • III • 4 • M) • Celeron (M • D) • Core • Intel A100/A110 • x86-64/EM64T (64 бита): Pentium 4 (некоторые) • Pentium D • Pentium EE • Celeron D (некоторые) • IA-64 (64 бита): Itanium • Другие: iAPX 432 • RISC: i860 • i960 • StrongARM • XScale
Актуальные x86-32: EP80579 • Intel CE • Atom • x86-64: Atom (некоторые) • Celeron • Pentium Dual-Core • Core (2 (Solo • Duo • Quad • Extreme) • i3 • i5 • i7) • Xeon • Другие: Itanium 2/Itanium 9300
Списки Разъём процессора • Типы корпусов • Кодовые имена • Чипсеты • Будущие процессоры • По маркам: Atom • Celeron • Pentium (II • III • M • 4 • D и EE • Dual-Core и последующие) • Core (2 • i3 • i5 • i7) • Xeon • Itanium
Микроархитектуры
P5 0,90 мкм: P5 • 0,60 мкм: P54C • 0,35 мкм: P54CS • P55C • 0,25 мкм: Tillamook
P6 0,50 мкм: P6 • 0,35 мкм: Klamath • 0,25 мкм: Mendocino • Dixon • Tonga • Covington • Deschutes • Katmai • Drake • Tanner • 180 нм: Coppermine • Coppermine T • Cascades • 130 нм: Tualatin • Banias • 90 нм: Dothan • Stealey • 65 нм: Tolapai • Yonah • Sossaman
NetBurst 180 нм: Willamette • Foster • 130 нм: Northwood • Gallatin • Prestonia • 90 нм: Tejas и Jayhawk • Prescott • Smithfield • Nocona • Irwindale • Cranford • Potomac • Paxville • 65 нм: Cedar Mill • Presler • Dempsey • Tulsa
Core 65 нм: Merom-L • Merom • Conroe-L • Allendale • Conroe • Kentsfield • Woodcrest • Clovertown • Tigerton • 45 нм: Penryn • Penryn-QC • Wolfdale • Yorkfield • Wolfdale-DP • Harpertown • Dunnington
Bonnell 45 нм: Silverthorne • Diamondville • Pineview • Lincroft
Nehalem 45 нм: Clarksfield • Lynnfield • Jasper Forest • Bloomfield • Gainestown (Nehalem-EP) • Beckton (Nehalem-EX) • 32 нм (Westmere): Arrandale • Clarkdale • Gulftown (Westmere-EP)
Bridge 32 нм: Sandy Bridge • 22 нм: Ivy Bridge
Будущие Larrabee • Haswell • Broadwell • Rockwell • Atom (Saltwell • Silvermont • Airmont)