Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz  

Wersja 2.2
Poświęcone Federico Fagginowi, twórcy pierwszego na świecie mikroprocesora Intel 4004

©2021 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

Mikroprocesor INTEL 4004

Podpis Faggina

SPIS TREŚCI
Podrozdziały

Podpis Faggina

W pierwszej wersji układu 4004 Faggin umieścił swoje inicjały na środku struktury 4004. Kilka miesięcy później zmodyfikował układ, a ponieważ zmiany wymagały użycia miejsca zajmowanego przez oryginalny podpis, przesunął go na brzeg. Wersja produkcyjna układu 4004 miała podpis umieszczony na krawędzi układu. Faggin również ochrzcił układy nadając im bezpośrednie nazwy: 4001, 4002, 4003 i 4004, łamiąc w ten sposób regułę numerowania układów scalonych stosowaną przez firmę Intel w owym czasie. Według tej reguły układy powinny nosić oznaczenia kolejno 1302, 1105, 1507 i 1202, co nie dawało poczucia, iż należały one do tej samej rodziny komponentów.
obrazek
Inicjały Faggina wytrawione na krawędzi
mikroprocesora 4004
obrazek
Inicjały Faggina wytrawione wewnątrz
struktury mikroprocesora 4004
Na początek:  podrozdziału   strony 

Kierownik projektu

Stan Mazor

Pomiędzy propozycją architektury złożoną firmie Busicom (japoński wytwórca kalkulatorów posiadający prawa wyłączności do rodziny 4000 układów scalonych) przez Teda Hoffa i Stana Mazora a początkiem implementacji mikroprocesora istniała dosyć duża przerwa czasowa. Propozycja ta była przez sześć miesięcy bez odzewu, aż Faggin został wypożyczony z Fairchilda w celu nadzoru nad projektem. Przerwa ta definiuje dwie fazy oddzielnych działań: pierwszą fazę definicji architektury, drugą fazę projektowania i rozwoju. W fazie rozwoju nie było współdziałania pomiędzy Hoffem, który w tym czasie zajęty był innymi projektami, a Fagginem. Wkrótce po przyłączeniu się do Intela Faggin zakończył poprzednio nierozwiązane problemy architektury i zaprojektował mikroprocesor bez jakiegokolwiek udziału czy pomocy ze strony Teda Hoffa lub Stana Mazora.

Faggin był ekspertem w Technologii Bramki Krzemowej, którą stworzył w firmie Fairchild Semiconductor. Znał się również na architekturze komputerów będąc jednym z projektantów i konstruktorów pierwszych małych komputerów w firmie Olivetti we Włoszech przed wstąpieniem na uniwersytet, gdy miał 19 lat. Ta połączona wiedza z różnych dziedzin dała mu podstawy do wykonania najbardziej wyzywającej pracy. W roku 1968 podstawowym problemem przemysłu nie było określenie architektury zdolnego do działania komputera, lecz umiejętność implementacji układu o wysokiej sprawności działania zawierającego około 2500 tranzystorów za pomocą dostępnej, ograniczonej technologii. Małe komputery projektowano i budowano od lat przy użyciu układów logicznych TTL o małej i średniej skali integracji (dla przykładu zobacz na 8008).
Faggin pracował zawzięcie przez 11 miesięcy, aby stworzyć zestaw układów dla Busicom. Podjął wszystkie decyzje, które mogły doprowadzić do zakończenia projektu z sukcesem lub do jego fiaska, które również brał pod uwagę. Szybka i przeprowadzona z powodzeniem implementacja układu 4004 była również jednym z kluczowych czynników, który zapewnił firmie Intel przodownictwo w stosunku do innych architektur mikroprocesorów obliczeniowych branych pod uwagę przez różne przedsiębiorstwa w owym czasie. W przeciwieństwie do tego, co pisała prasa, kierownikiem projektu był Faggin, a nie Hoff.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Bramka krzemowa

obrazek
Tranzystor polowy MOS
w układzie scalonym

Technologia Bramki Krzemowej była pierwszą na świecie, handlową technologią procesu samocentrujących się bramek MOS. Przed tą technologią bramka sterująca tranzystora MOS była wykonywana z aluminium zamiast z polikrystalicznego krzemu. Tranzystory MOS z bramką aluminiową były od trzech do czterech razy wolniejsze, zajmowały dwa razy większy obszar krzemu, posiadały większy prąd upływu i mniejszą niezawodność w porównaniu z tranzystorami o bramce krzemowej. Faggin stworzył technologię bramki krzemowej w 1968 roku w czasie pracy w Laboratoriach R&D firmy Fairchild Semiconductor w Palo Alto w Kalifornii. Zaprojektował również i wykonał pierwszy handlowy układ scalony wykorzystujący technologię bramki krzemowej: Fairchild 3708 - 8 bitowy, analogowy multiplekser z logiką dekodującą. Pierwsze układy 3708 zostały wyprodukowane w lipcu 1968 roku i zademonstrowały istotnie zwiększoną wydajność w porównaniu ze swoimi odpowiednikami o bramce metalowej (z oznaczeniem 3705), a stały się dostępne w handlu w listopadzie 1968.

W roku 1968 prawie wszystkie sprzedawane układy scalone wykorzystywały tranzystory bipolarne, które były około 100 razy szybsze od tranzystorów MOS, lecz pobierały dużo więcej energii, wymagały więcej miejsca na płytce krzemowej i wymagały bardziej skomplikowanego i kosztowniejszego procesu wykonywania. Przez większość praktyków w owych czasach technologia MOS była uważana za obiecującą lecz jeszcze nie odpowiednią z małą szansą wyparcia technologii bipolarnej. Jednakże z pojawieniem się technologii bramki krzemowej technologia MOS w mniej niż 10 lat zastąpiła technologię bipolarną w konstrukcji złożonych układów scalonych.

W czasie pracy w firmie Intel Faggin popierał wykorzystywanie procesu produkcyjnego o nazwie "depletion load", a w  1974 nadzorował prace Richarda Pashley'a, nowo zatrudnionego w firmie Intel, nad projektem pierwszej 1024 bitowej, statycznej pamięci RAM o czasie dostępu poniżej 100 nanosekund, co przeniosło wydajność układów pamięciowym MOS w pobliże szybkości bipolarnych pamięci RAM. Był to początek końca technologii bipolarnej, która przeniosła się od tego czasu tylko na rynek szybkich, statycznych pamięci RAM. W ciągu kilku następnych lat większość sprzedawanych układów scalonych wykonana była przy użyciu technologii bramki krzemowej.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Złącze półprzewodnikowe

Faggin wynalazł zagrzebany kontakt w roku 1968 pracując w firmie Fairchild, a w tym samym roku skonstruował kilka urządzeń elektronicznych wykorzystujących tę technologię. Zagrzebany kontakt jest metodą tworzenia bezpośredniego kontaktu pomiędzy materiałem bramki z polikrzemu a złączami w układach scalonych o bramce krzemowej. Dzięki tej metodzie - wymagającej dodatkowej warstwy maskującej - możliwe jest wykorzystanie polikrzemu jako dodatkowej warstwy połączeń, co w znacznym stopniu poprawia gęstość upakowania elementów, szczególnie w obwodach o logice nieregularnej.

Poniższa mikrofotografia przedstawia XTPG; oryginalny schemat testowy zaprojektowany w 1968 przez Frederico Faggina w Fairchild Semiconductor w celu przetestowania krytycznych parametrów urządzeń budowanych przy wykorzystaniu technologii bramek krzemowych.

Element oznaczony literą D jest diodą polikrzemową, a element oznaczony R11 jest opornikiem, którego złącza są wykonane z polikrzemu. Czerwona obwódka miała na celu uwidocznić złącze polikrzemu z krzemem (zwane później "złączem zagrzebanym") oraz diodę polikrzemową.

obrazek

Zagrzebane złącze zostało wynalezione przez Faggina w Fairchild Semiconductor, który na początku marca 1968 r. poinformował o tym swojego przełożonego Leslie Vadasza. W lipcu 1968 Vadesz przyłączył się do Intela i pracował pod kierownictwem Andy'ego Grove'a, a później wykorzystał i opatentował pod swoim nazwiskiem wynalazek Faggina.

Poniższe dwie strony są oryginalnym opisem sporządzonym własnoręcznie przez Frederico Faggina na temat testowych połączeń zawartych w układzie XTPG.

obrazek obrazek
Na początek:  podrozdziału   strony 

Bootstrap

Frederico Faggin
2011

W firmie Fairchild w 1970 Faggin zbudował również układy z systemem obciążenia typu bootstrap wykorzystując technologię bramki krzemowej. Obciążenie bootstrap było techniką pozwalającą budować bramki logiczne o napięciu wyjściowym równym pełnemu napięciu zasilania. Urządzenia z obciążeniem bootstrap wymagały wytworzenia w strukturze układu scalonego dobrej jakości kondensatorów. W firmach Fairchild i Intel uważano to zadanie za niemożliwe do osiągnięcia w procesie bramki krzemowej bez użycia dodatkowej warstwy maskującej. Faggin pokazał jak wytwarzać układy z obciążeniem bootstrap bez dodatkowej warstwy maskującej.

Zagrzebane złącze wraz z systemem obciążenia bootstrap stanowiły nieodłączny warunek osiągnięcia wymaganej szybkości w obrębie dostępnego limitu mocy zasilania. Jedyną drugorzędną metodą o właściwym iloczynie mocy i szybkości, dostępną w owym czasie, był bardziej uciążliwy projekt czterofazowy stosowany przez firmę Four-Phase System, Inc oraz przez Rockwell, która później zastosowała go w swoim mikroprocesorze, PPS-4, ukończonym w dziewięć miesięcy po układzie Intel 4004.

Bez tych żywotnych części technologicznej układanki, nieznanych ani Hoffowi ani Mazorowi, architektura zaprojektowana przez Hoffa nie mogłaby zostać zrealizowana w układzie scalonym w roku 1970. Zobacz również na patent Gilberta Hyatta.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Logika nieregularna

obrazek
Intel 4004

Układ 4004 był układem scalonym o logice nieregularnej, a zatem innym typem obwodu scalonego niż obwody pamięciowe, które wykorzystywały kilka powtarzających się w kółko sieci logicznych. W firmie Intel produkującej pamięci nie było odpowiedniego doświadczenia w projektowaniu logiki nieregularnej. Co więcej technologia bramki krzemowej wymagała innego sposobu projektowania i strategii rozkładu elementów dla nieregularnej logiki niż technologia MOS bramki aluminiowej.

W roku 1970 istniały jedynie dwie firmy posiadające technologię wytwarzania bramek krzemowych - Fairchild oraz Intel. Inżynierowie z Fairchild sprzeciwiali się stosowaniu procesu bramki krzemowej z powodu niemożności wytworzenia elementów o obciążeniu bootstrap, a obszar zajmowany przez obwody logiki nieregularnej był prawie taki sam jak przy zastosowaniu bramki metalowej, pomimo tego Faggin był za stosowaniem nowej technologii. Odkrył on, iż powodem nie spełniania przez bramkę krzemową pokładanych w niej nadziei było to, iż inżynierowie przenosili bezmyślnie ten sam układ obwodów co przy bramce metalowej ubierając je jedynie w nowe szaty bramki krzemowej bez koniecznego przemyślenia całego problemu. Bramka krzemowa różniła się w wystarczającym stopniu, aby nie działały z nią stare sztuczki i wymagała nowych. Na kilka miesięcy przed opuszczeniem firmy Fairchild odkrył również sposób tworzenia elementów o obciążeniu bootstrap, usuwając wszystkie przeszkody na drodze używania technologii bramki krzemowej.

Biegłość Faggina w technologii bramki krzemowej, architekturze komputerów, projektowaniu logiki i obwodów dała mu dogodny punkt oparcia przy tworzeniu metodologii najlepiej wyważonej pod względem różnych czynników. Metodologia ta rozpoczynała się od zmniejszania liczby tłumaczeń niezbędnych przy projektowaniu układu scalonego w celu osiągnięcia najbardziej efektywnego projektu z możliwych (najszybszego, o najniższej mocy pobieranej z zasilania i o najmniejszym obszarze układu).

W 1970 roku typowy przebieg projektu składał się z opracowania najpierw struktury logicznej, następnie z opracowania obwodu i w końcu rozmieszczenia elementów na powierzchni struktury. W każdym kroku robiono tłumaczenie z języka bramek logicznych, który jest symboliczny, na język obwodu zbudowany z pojedynczych tranzystorów i stosujący inne symbole; a następnie z tranzystorów wraz z ich połączeniami na geometryczny układ ich rozkładu na strukturze układu scalonego. W każdym z tych kroków korzystano z pracowników o innych zdolnościach, z tego powodu nigdy nie dokonano w pełni zjednoczenia poszczególnych faz projektowania. Faggin połączył na jednym schemacie logikę, projekt obwodu oraz kluczowe elementy topologii rozmieszczenia, jak kolejność linii sygnałowych i pozycje bramek. Stosował kilka standardowych rodzajów obwodu wraz z metodami umożliwiającymi szybkie określenie wymiarów tranzystorów na podstawie czynników obciążenia, które można było odczytać z rozsądną dokładnością z samego schematu. Rozkład rozpoczynał się od siatki linii z aluminium i krzemu przenoszących kluczowe sygnały, a obwody "upychano" pod spodem odzwierciedlając najbardziej jak tylko możliwe ich przestrzenne położenie na schemacie.

obrazek
Intel 8008

Faggin zastosował swoją metodologię również w układzie 8008, pierwszym na świecie mikroprocesorze 8 bitowym. Układ 8008, którego architektura pochodziła z firmy Computer Terminal Corp., został zaprojektowany zarówno w firmie Intel z bramką krzemową oraz w Texas Instrument z bramką aluminiową. Powierzchnia układu TI - nigdy nie działającego - była 2,5 razy większa od wersji Intela, co w jasny sposób demonstruje wyższość gęstości upakowania elementów w technologii bramki krzemowej połączonej z metodologią Faggina. Faggin zastosował również tę samą metodologię przy projektowaniu mikroprocesora 8080.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Masatoshi Shima

Masatoshi Shima

Masatoshi Shima był inżynierem odpowiedzialnym za projekt kalkulatora firmy Busicom. Przyjechał on z Japonii kilka dni później od objęcia przez Faggina stanowiska kierownika projektu w firmie Intel, aby dokonać wizytacji postępów prac nad projektem logicznym zestawu zamówionych układów scalonych. Bardzo się zdenerwował i zezłościł, gdy spostrzegł, iż propozycja Hoffa nie posunęła się naprzód od czasu jego ostatniej wizyty sześć miesięcy wcześniej wbrew obietnicom Intela. Pozostał jednak i pomógł Fagginowi w szczegółowym projekcie, aby w części nadrobić opóźnienia w harmonogramie prac, na który zgodzono się przed sześcioma miesiącami. Oprócz Shimy do zespołu projektującego Rodzinę 4000 należał jeszcze jeden technik elektroniki oraz trzech rysowników schematów, z których tylko jeden miał pojęcie o rozmieszczaniu elementów elektronicznych wykorzystujących bramkę krzemową.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Busicom

obrazek
Kalkulatory produkowane przez Busicom

Firma Busicom była japońskim wytwórcą kalkulatorów. Firma ta współzawodniczyła z innymi firmami na rodzącym się rynku elektronicznych kalkulatorów. Dostępność technologii układów MOS o wysokiej skali integracji właśnie dokonała fundamentalnej zmiany w przemyśle kalkulatorów z modeli elektromechanicznych na elektroniczne. W 1969 roku firma Busicom opracowała modułowy projekt rodziny zaawansowanych kalkulatorów opartej na specjalizowanym komputerze z makroinstrukcjami, który działał na pamięci zbudowanej z rejestrów przesuwnych. Szukając przewagi nad konkurencją oraz usłyszawszy, iż Intel posiada najszybszą i o najwyższej dostępnej gęstości technologię układów scalonych, Busicom zwróciła się do firmy Intel z propozycją realizacji ich projektu logicznego w formie tuzina układów scalonych. Ted Hoff, dyrektor Departamentu Zastosowań w firmie Intel, dokonał oceny tej propozycji i doszedł do wniosku, iż projekt Busicom mógłby zostać jednocześnie uproszczony i ulepszony przez zastąpienie specjalizowanego komputera opartego na pamięci ROM i rejestrach przesuwnych architekturą opartą na układach ogólnego przeznaczenia oraz pamięci ROM i RAM. Pracując wspólnie z inżynierami z Busicom oraz później z Stanem Mazorem, Hoff określił podstawową architekturę tego komputera zainspirowany architekturą innych jednostek centralnych owego okresu i był w stanie przekonać zarówno kierownictwo Intela jaki i Busicom, iż jego podejście jest dużo lepsze od poprzedniego.

Rodzina układów MCS-4
obrazek obrazek obrazek obrazek
Intel 4001
Pamięć ROM
Intel 4002
Pamięć RAM
Intel 4003
Rejestr S/P
Intel 4004
CPU

Propozycja Hoffa obejmowała cztery różne układy scalone: 2048 bitową pamięć ROM z 4 bitowym, programowalnym portem wejścia wyjścia (4001), pamięć danych RAM o organizacji 4 rejestry x 20 komórek x 4 bity z 4 bitowym portem wyjścia (4002), dodatkowy układ rozszerzający możliwości wejścia wyjścia składający się ze statycznego rejestru przesuwnego z wejściem szeregowym i wyjściem szeregowo/równoległym (4003) oraz układ 4 bitowej jednostki centralnej (4004). Firma Busicom podpisała z Intelem wyłączny kontrakt na zaprojektowanie tych układów w październiku 1969. Firma Intel zgodziła się na natychmiastowe rozpoczęcie projektów i wyprodukowanie w rok później działających próbek. Jednakże propozycja ta leżała w uśpieniu przez sześć miesięcy aż Faggin, zatrudniony do kierowania tym projektem, przyłączył się do Intela w kwietniu 1970 i rozpoczął intensywnie prace, aby zniwelować poślizg w harmonogramie.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Nie tylko kalkulatory

Ted Hoff Stan Mazor

Hoff i Mazor sądzili, iż rodzina 4000 opierając się na pamięci ROM i stosując śmieszne adresowanie pamięci danych nadawała się jedynie do kalkulatorów i im podobnych zastosowań. Faggin, który chciał zobaczyć układy serii 4000 oferowane na ogólnodostępnym rynku, udowodnił możliwość innych zastosowań przez wykorzystanie układu 4004 jako kontrolera dla testera produkcyjnego. Używając tej pracy jako dowodu do przekonania kierownictwa firmy Intel prowadził ożywioną kampanię wewnątrz firmy, a następnie zasugerował Bobowi Noyce (współzałożycielowi i współwłaścicielowi Intela w owym czasie), iż należy renegocjować kontrakt z Busicom, aby uzyskać zniesienie wyłączności w zamian z obniżkę ceny dostarczanych tam układów. Z uwagi na kłopoty finansowe firmy Busicom strategia ta odniosła powodzenie i rodzina układów 4000 została wprowadzona na ogólny rynek w listopadzie 1971 roku pod nazwą handlową MCS-4 (Micro Computer System 4-bit).

Na początek:  podrozdziału   strony 

Prototyp kalkulatora

obrazek
Faggin z oryginalnym prototypem
biurkowego kalkulatora drukującego

Oto oryginalny prototyp biurkowego kalkulatora drukującego firmy Busicom, w którym po raz pierwszy na świecie zastosowano mikroprocesor. Komputer obsługujący ten kalkulator wykorzystywał pięć układów 4001, dwa 4002, trzy 4003 oraz jednostkę centralną 4004. Kalkulator ten został podarowany Fagginowi, jako kierownikowi projektu 4004, przez prezydenta firmy Busicom w uznaniu jego zasług. W roku 1996 Faggin przekazał go do Computer History Museum w Krzemowej Dolinie.

obrazek

Na początek:  podrozdziału   strony 

Patenty

Patent Nr 3,821,715

Patent ten obejmuje organizację magistrali zewnętrznej oraz schemat adresowania pamięci zestawu układów MCS-4. Nie obejmuje on wewnętrznej architektury układu mikroprocesora 4004. Również nie obejmuje innowacyjnego projektu zestawu układów MCS-4 a w szczególności układu mikroprocesora. Kolejność nazwisk (Hoff-Mazor-Faggin) tego raczej ograniczonego patentu nie wpływa na wielkość wkładu wniesionego w stworzenie pierwszego na świecie mikroprocesora przez każdą z wymienionych osób, jak się powszechnie zakłada, lecz odzwierciedla wkład do praw patentowych. Patent ten zdobył swoją wartość po fakcie, głównie z tego powodu, iż układ 4004 został faktycznie zbudowany niezależnie i z ominięciem zastrzeżonych praw patentowych przedstawionych w tym dokumencie. Zobacz również na patent Gilberta Hyatta.

Patent Nr 3,753,011

Ten patent obejmuje specjalny rodzaj obwodu wynaleziony przez Faggina i wykorzystany w 4004, który umożliwiał resetowanie CPU przy pierwszym włączeniu zasilania. Obwód ten eliminował potrzebę dodatkowej nóżki (4004 posiadał jedynie 16 nóżek) oraz stosowania zewnętrznego obwodu do resetowania układu. Ten sam obwód był również używany w pozostałych układach rodziny 4000.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Zilog

obrazek
Mikroprocesor Z80

W październiku 1974 roku Faggin opuścił firmę Intel, aby założyć swoje pierwsze przedsiębiorstwo, Zilog, Inc. Przyłączył się do niego Ralph Ungerman, który zgłosił się do Faggina w firmie Intel.  Faggin wymyślił i zaprojektował mikroprocesor Z80 oraz elementy peryferyjne rodziny Z80. W kwietniu 1975 do firmy Zilog przyłączył się Masatoshi Shima, aby opracować szczegółowy projekt mikroprocesora Z80. Układ ten wprowadzono na rynek w maju 1976 roku gdzie odniósł olbrzymi sukces zastępując w wielu projektach starszą generację układów 8080. Faggin pozostawał Przewodniczącym i współwłaścicielem firmy Zilog od czasu jej założenia do grudnia 1980 roku. Wiele powodów złożyło się na jego decyzję opuszczenia firmy Intel. Najistotniejszym z nich było odkrycie, iż Intel bez jego wiedzy opatentował pomysł zagrzebanego złącza w imieniu Leslie Vadasza, jego byłego szefa w firmie Fairchild oraz później w Intelu.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Wydziedziczenie

Federico Faggin

W celu ochrony swoich interesów firma, która odniosła olbrzymie zyski z dwóch głównych wynalazków Faggina i z jego całkowitego poświęcenia wykonywanej pracy, starała się zniszczyć całkowicie dziedzictwo Faggina. Intel próbował wymazać to nazwisko z historii mikroprocesora (jak również z historii bramki krzemowej) przypisując jego zasługi Tedowi Hoffowi, nie wymieniając jego nazwiska w artykułach prasowych, zachęcając inżynierów o mniejszym udziale w wynalezieniu mikroprocesora do zagrabienia dla siebie jego zasług i bojkotując jakiekolwiek uznanie dla niego. Dopiero po wielu interwencjach Faggina i jego żony firma Intel w ograniczonym stopniu potwierdziła wkład Faggina. W swoim nowym muzeum zaprezentowała ona Teda Hoffa jako "wynalazcę" mikroprocesora, po uznaniu faktu na wystawie w swoim pierwszym muzeum, iż był on współwynalazcą mikroprocesora 4004.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Rodzina 4000

Rodzina układów MCS-4
obrazek obrazek obrazek obrazek
Intel 4001
Pamięć ROM
Intel 4002
Pamięć RAM
Intel 4003
Rejestr S/P
Intel 4004
CPU

W skład rodziny 4000 wchodziło cztery różne układy scalone: 2048 bitowa pamięć ROM z 4 bitowym, programowalnym portem wejścia wyjścia (4001), pamięć danych RAM o organizacji 4 rejestry x 20 komórek x 4 bity z 4 bitowym portem wyjścia (4002), dodatkowy układ rozszerzający możliwości wejścia wyjścia składający się ze statycznego rejestru przesuwnego z wejściem szeregowym i wyjściem szeregowo/równoległym (4003) oraz układ 4 bitowej jednostki centralnej (4004). Wszystkie te układy występowały w obudowie 16 nóżkowej DIP. Te ograniczenia zostały wymuszone przez kierownictwo firmy Intel, które w owym czasie uważało obudowy z większą niż 16 liczbą nóżek za nieekonomiczne, pomimo faktu, iż inne firmy półprzewodnikowe szeroko stosowały obudowy 40 nóżkowe.  Ten niefortunny wybór w znacznym stopniu ograniczył wydajność tego systemu. Adresy i dane musiały być multipleksowane na wyprowadzeniach układów scalonych (obejmował to patent nr 3,821,715) powodując główne ograniczenia w wykonywaniu cyklu instrukcji. Cykl instrukcji wynoszący 10,8 mikrosekundy mógł być z łatwością sprowadzony do wartości 4 mikrosekund przy wyborze bardziej odpowiedniej obudowy.

Rodzina układów 4000 została ukończona w marcu 1971 roku, przekazana do produkcji do czerwca 1971 i wprowadzona na powszechny rynek w listopadzie 1971 pod nazwą handlową MCS-4.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Mikroprocesory 8008/8080

8008

obrazek
Intel 8008

Firma Computer Terminal Corporation (później znana pod nazwą Datapoint) odwiedziła Intel pod koniec 1969 roku w celu podpisania kontraktu na zaprojektowanie i budowę układu pamięci bipolarnej dla swojej małej jednostki CPU, która miała być zbudowana przy wykorzystaniu elementów cyfrowych TTL (co praktykowano zwykle w owym czasie). Architektura tego 8 bitowego mikroprocesora została zaprojektowana przez CTC i, jak wszystkie proste jednostki centralne, bardzo przypominała architekturę układu 4004. Hoff i Mazor opierając się na prostocie tej architektury zaproponowali zawarcie tej jednostki centralnej w pojedynczym układzie scalonym.

Na początku 1970 firma Intel podpisała z CTC kontrakt na zaprojektowanie tego układu i Hal Feeney został przydzielony do tej pracy. Feeney z pomocą Hoffa i Mazora rozpoczęli projektowanie 8008 na kilka miesięcy przed 4004. Z uwagi na swój wczesny start układ 8008 mógł stać się pierwszym na świecie mikroprocesorem. Jednakże po kilku miesiącach wolnych postępów projekt został wstrzymany. Wznowiono go po zakończeniu przez Faggina prac nad 4004 i przejęciu przez niego kierownictwa tego projektu. Pracując teraz pod nadzorem Faggina Feeney wykonał szczegółowy projekt według tej samej metodologii, dzięki której Faggin zaprojektował układ 4004, co dało w efekcie produkt końcowy - mikroprocesor 8 bitowy 8008.

8080

obrazek
Intel 8080

Faggin wymyślił mikroprocesor 8080 w lecie 1971 roku. Zdefiniował on również jego architekturę, zestaw instrukcji oraz podstawowy projekt. Po dziewięciu frustrujących miesiącach agitowania na korytarzach Fagginowi w końcu udało się przekonać kierownictwo firmy Intel do podjęcia tego projektu. Opóźnienie to nieomal kosztowało Intela utratę przodownictwa na rynku mikroprocesorów na rzecz układu Motorola 6800. Układ 8080 został zaprojektowany przez Masatoshi Shimę w latach 1972-74 w okresie około 15 miesięcy pod kierownictwem Faggina. Wkład Stana Mazora ograniczał się do dodania kilku instrukcji do zbioru poleceń mikroprocesora.

Na początek:  podrozdziału   strony 

Patent Gilberta Hyatta

W 1990 roku Urząd Patentowy przyznał patent na mikrokontroler dla Gilberta Hyatta, który opracował podstawy architektury jednoukładowego mikroprocesora przed pracami Hoffa, Mazora i Faggina. Patent ten opisywał architekturę i projekt logiczny mikrokontrolera z tezą, iż architektura ta może być zawarta w pojedynczym układzie scalonym. Patent ten został później unieważniony w procesie sądowym wytyczonym przez firmę Texas Instruments z uwagi na to, iż opisywane przezeń urządzenie nigdy nie zostało zbudowane i nie mogło być zbudowane przy pomocy technologii dostępnej w czasie dokonania tego wynalazku.
Na początek:  podrozdziału   strony 

Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2021 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.