Intel 4004

Intel 4004 — 4-битный микропроцессор, разработанный Intel Corp. и выпущенный в 1971 году. Эта микросхема считается первым в мире однокристальным микропроцессором (хотя это не совсем так, в 1970 году, более чем за год до выхода чипа i4004, был изготовлен однокристальный военный микропроцессор F14 CADC, который был засекречен до 1998 года).

Содержание

История

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 четвертая 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.

В 1969 году японская компания Busicom, занимающаяся производством калькуляторов, заказала у Intel 12 микросхем (дизайн микросхем был разработан сотрудником Busicom — Масатоши Шима (Masatoshi Shima)), 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. Тэд Хофф (Ted Hoff) предлагает руководству Intel и Busicom уменьшить число микросхем, используя центральный процессор, который должен будет выполнять арифметические и логические функции нескольких микросхем. Идея была принята на ура руководством обоих фирм. В течение осени 1969 года Тэд Хофф, Стэнли Мэйзор и Федерико Фаггин (Federico Faggin) определились с архитектурой новых 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. 15 ноября 1971 года выходит микросхема 4004 — первый микропроцессор, который реализовывал все функции большой ЭВМ.

Микропроцессор выпускался в 16-контактном корпусе типа DIP, размеры кристалла была менее 1 кв. см. Процессор мог выполнять 60 000 инструкций в секунду, к примеру, один из первых полностью электронных компьютеров — американский ЭНИАК — выполнял только 5000 инструкций в секунду, занимал площади в 278,7 кв. м. и весил 30 тонн. Фирма Intel осознала решающее значение микропроцессоров в миниатюризации компьютеров, и поэтому она выкупила у фирмы Busicom права на продажу микропроцессора 4004 и его усовершенствованных версий за $60 тыс. Однако в 1971 процессор не стал хитом продаж.

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.

  • 4001*. 256-байтовая ROM (256 8-битовых программных инструкций), и один встроенный 4-битный порт ввода-вывода

  • 4002. 40-байтовая RAM (80 4-битных ячеек), и один встроенный 4-битный выходной порт; RAM в чипе организована в 4 «регистра» из двадцати 4-битных ячеек:

    • 16 ячеек данных (в оригинальном калькуляторе использовались для цифр мантиссы)
    • 4 ячейки состояния (в оригинальном калькуляторе использовались для цифр экспоненты и знаков)
  • 4003. 10-битный расширитель ввода-вывода с последовательным вводом и параллельным выводом

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

  • 4008*. 8-битный фиксатор адреса для доступа к стандартным чипам памяти, и один встроенный порт ввода-вывода
  • 4009*. преобразователь доступа ввода-вывода к стандартной памяти и чипам ввода-вывода

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

Семейство 400x также именовали как MCS-4 (Micro Computer System 4-bit).

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 US$400. Немного менее ценные являются микросхемы без серых следов на корпусе, обычно их стоимость составляет порядка $200—$300. Те чипы (с серыми следами) без даты выпуска снизу микросхемы и выпущены раньше, поэтому их ценность выше.

Технические характеристики

  • Дата анонса: 15 ноября 1971 года
  • Тактовая частота: 108 кГц [1]
  • Гарвардская архитектура
  • Внутренний 3-уровневый стек
  • Разрядность шины: 4 бит
  • Память команд: 4 Кбайт
  • Объём адресуемой памяти: 640 байт
  • Количество транзисторов: 2300
  • Площадь кристалла (кв. мм): <100
  • Техпроцесс (нм): 10000 (10 мкм)
  • Напряжение питания: +15 В
  • Разъём: микросхема припаивалась к плате
  • Корпус: 16-контактный керамический DIP (CERDIP)
  • Поддерживаемые технологии: 46 инструкций (из которых 41 — 8-разрядные и 5 — 16-разрядные)

Ссылки


Процессоры Intel

4004 | 4040 | 8008 | 8080 | 8085 | 8086 | 8088 | iAPX 432 | 80186 | 80188 | 80286 | 80386 | 80486 | i860 | i960 | Pentium | Pentium Pro | Pentium II | Celeron | Pentium III | Pentium 4 | Pentium M | Pentium D | Pentium Extreme Edition | Xeon | Core | Core 2 Duo | Merom | Itanium | Itanium 2
(курсив показывает x86-несовместимые процессоры)


Список микропроцессоров Intel | Разъёмы процессоров Intel | Типы корпусов процессоров Intel

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home