Intel 4004: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Resümee puudub |
Resümee puudub |
||
1. rida:
{{Koolitöö|30. mail 2021}}[[Pilt:Intel_4004.jpg|thumb|Intel 4004]]
'''Intel 4004''' ehk '''4004''' oli 4-bitine [[Intel]]i [[Keskseade|keskprotsessor]], mis tuli müügile [[1971]]. aastal. Tegemist oli esimese [[Mikroprotsessor|mikroprotsessoriga]]<ref>{{Netiviide|autor=|url=https://www.intel.co.uk/content/www/uk/en/history/museum-story-of-intel-4004.html|pealkiri=Intel's First Microprocessor|väljaanne=intel.co.uk|aeg=|vaadatud=10.05.2020}}</ref>, mille tegi võimalikuks räni laialdasem kasutuselevõtt loogikalülituste tootmisel. 4004 loojaks oli [[Federico Faggin]], kes juhtis projekti algusest lõpuni 1971. aastal. [[Marcian Hoff]] sõnastas ja juhtis arhitektuuriettepanekut 1969. aastal ning [[Masatoshi Shima]] andis oma panuse arhitektuuri ja hiljem ka loogika kujundamises. Täielikult töötava 4004 esimene tarnimine toimus 1971. aasta märtsis Jaapani ettevõttele Busicom Corp, 141-PF printimiskalkulaatori tehnilise prototüübi jaoks.
4004 oli esimene juhuslik loogikalülitus, mis oli integreeritud ühte kiipi, kasutades MOS (metalli-oksiid-pooljuht) [[silicon gate]] tehnoloogiat (SGT).
November 1971 tehti prohvetliku reklaamiga: "Uue ajastu kuulutamine integreeritud elektroonikas", 4004 turul üldsusele kättesaadavaks. 4004 oli esimene monoliitne protsessor, mis oli täielikult integreeritud ühte väikesesse kiipi<ref name=":0">{{Netiviide|autor=|url=https://spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/chip-hall-of-fame-intel-4004-microprocessor|pealkiri=Chip Hall of Fame: Intel 4004 Microprocessor|väljaanne=spectrum.ieee.org|aeg=|vaadatud=10.05.2020}}</ref>. Selline integreerimine oli võimalik tänu uue silikoonvärava tehnoloogia kasutusvõtule integraallülituste jaoks.
==Valmimise ajalugu==▼
Mikroprotsessor 4004, 4001 ROM, 4002 RAM ja 4003 Shift Register moodustasid Intel MCS-4 kiibikomplektis neli kiipi. Nende komponentide abil saab ehitada väikeseid arvuteid erineva mälumahuga ja I/O-võimalustega.[[Fail:4004 arch.png|pisi|Intel 4004 arhitektuuriline plokkskeem]]
Jaapani firma [[Busicom]] soovis välja töötada uut arvutipõhist kalkulaatorit. Busicom ja Intel sõlmisid 1969. aasta aprillis Inteli jaoks ajutise lepingu kalkulaatorile kohandatud kiibikomplekti arendamiseks. Insener [[Masatoshi Shima]] pakkus välja kaheksakiibilise süsteemi: kolm kiipi välisseadmete liidestamiseks nagu klaviatuur ja printer, üks kiip andmete salvestamiseks, üks kiip programmi koodi salvestamiseks ja kaks kiipi, mis koos moodustaksid protsessori.▼
Inteli rakenduste osakonna juhataja [[Ted Hoff]] oli mures, et intel ei tule toime nii suure koguse kiipide tootmisega. Ta tegi ettepaneku vähendada kiipide arvu poole võrra: üks 256-baidine programmi mälukiip, nimega [[Intel 4001|4001]], üks 40-baidine andmemälu kiip [[Intel 4002|4002]], perifeerse liidese kiip [[Intel 4003|4003]] ja üks CPU kiip 4004. See süsteem sai endale nimeks MCS-4. Süsteem oli 4-bitine, mis vähendas oluliselt kiipide ühendamiseks vajalike tihvtide arvu. Hoff tõi sisse kolmanda inseneri: [[Stanley Mazor]]. Koos nad panid kokku iga kiibi jaoks spetsifikatisoonide komplekti ja kavandatud tootmisgraafiku.▼
Intel esitas oma ettepaneku järgneval koosolekul 1969 oktoober. Busicomi oli huvitatud ja Shima naases Jaapanisse uue kalkulaatori prototüübi jaoks, veendumaks, et MCS-4 arhitektuur oleks kooskõlas Busicomi vajadustega. Kokkulepe sõlmiti 1970. aasta veebruaris ja kiibid viidi tootmisesse.▼
Shima ja Busicomi teadmata oli 4004-projekt juba 1970. aasta alguses peatunud. Probleem seisnes selles, et Hoff ja Mazor ei olnud kiibidisainerid - need inimesed, kes saavad spetsifikatsioone koostada ja üksikasjalikke loogikaväravaskeeme luua. Neid diagramme kasutatakse omakorda selleks, et täpselt välja töötada, kuidas ja kus transistorid ja muud komponendid tuleb füüsilisel kiibil mustrisse panna.▼
Tegelikult polnud Intelis kedagi, kes oleks olnud selleks ülesandeks võimeline, kuna ettevõte oli siis keskendunud mälukiipide arendamisele. Lõpuks palkas Intel [[Frederico Faggin|Frederico Faggini]]: noore inseneri, kes sobis ainulaadselt selleks tööks. ▼
Algne ajakava oli sobilik ainult mälukiipide jaoks, mis kasutasid paljusid korduvaid elemente. Mitte protsessori kiipide jaoks, mis kasutavad keerulisi ja mitmekesiseid loogikalülitusi. Lisaks polnud Fagginil abipersonali ning ühtegi tööriista ja infrastruktuuri, mida kasutasid teised ettevõtted digitaalse loogika kujunduse loomisel ja testimisel.▼
Mõned päevad pärast Faggini alustamist, tuli Shima tehtud tööd kontrollima. Shima eeldas, et ta näeb kiipide jaoks loogikatasemelist plaani, mida ta saaks kontrollida vastavalt kokkulepitud spetsifikatsioonidele. Kuid tegelikult polnud viimase viie kuu jooksul midagi saavutatud.▼
Faggin koostas uue ajakava ja Intel palkas rohkem inimesi projekti jaoks. Faggin alustas 80-tunniste töönädalatega. Ta töötas läbi kiibi nende keerukuse järjekorras: 4001 [[Püsimälu|ROM]], järgnedes 4003 liidese kiip, siis 4002 [[Muutmälu|RAM]] ja lõpuks 4004 CPU. Shima kontrollis kiipide loogikat ja andis tagasisidet, kuidas need sobiksid Busicomi suuremasse kalkulaatori kujundusse. 1970. aasta lõpus oli kiibi kujundamine valmis. Faggin lisas protsessori paigutusele oma initsiaalid protsessori serva, mikroskoopilise “F.F.” söövitatud igasse tehtud 4004-sse. Busicomil oli lõpuks täielik komplekt MCS-4 kiipe 1971. aasta märtsis.▼
Kuna Busicom oli kiibistiku tellinud, oli neil disainilahenduse ainuõigus, takistades Intelil müüa 4004 kellelegi teisele. Pärast Hoffi veenmist protsessori võimekusest, Intel tegi Busicomile pakkumise alandada kiipide maksumust juhul kui Intel saaks võimaluse 4004 perekonda müüa rakenduste jaoks, mis ei olnud kalkulaatorid. Busicom nõustus, ja Intel alustas novembris 1971 4004 reklaamimist kuulutades välja integreeritud elektroonika uut ajastut.[[Fail:4004 arch.png|pisi|Intel 4004 arhitektuuriline plokkskeem]]▼
[[Fail:4004 dil.svg|pisi|Intel 4004 DIP kiibi pinout]]
== Tehnilised täpsustused ==
* Maksimaalne taktsagedus on 740 kHz.<ref>{{Netiviide|autor=|url=http://www.applelogic.org/files/4004Data.pdf|pealkiri=4004 datasheet|väljaanne=|aeg=|vaadatud=10.05.2020}}</ref>
* Käsu täitmise aeg minimaalselt 10.8 mikrosekundit.
* Käskude täitmise aeg 1 või 2 masinatsüklit (10,8 või 21,6 µs), 46250–92500 käsku sekundis.
55. rida ⟶ 39. rida:
| V<sub>OH</sub> || V<sub>SS</sub>−0.5 || V<sub>SS</sub> || V
|}
=== Tugikiibid ===
* 4001: 256-baidine ROM (256 8-bitist programmikäsku) ja üks sisseehitatud 4-bitine I/O-port. 4001 ROM + I/O kiipi ei saa süsteemis kasutada koos 4008/4009 paariga.
* 4002: 40-baidine RAM (80 4-bitist andmesõna) ja üks sisseehitatud 4-bitine väljundport; kiibi RAM-i osa on jagatud nelja 4-bitise sõna neljaks "registriks":
** 16 andmesõna (mida kasutatakse kalkulaatori algses kujunduses mantissanumbrite jaoks), millele on juurde pääsetud suhteliselt standardsel viisil, ja
** 4 olekusõna (kasutatakse eksponentnumbrite ja märkide jaoks kalkulaatori algses kujunduses), millele pääseb juurde sisendkanali asemel I/O tüüpi käskudega
* 4003: 10-bitine paralleelväljundi nihke register klaviatuuride, kuvarite, printerite jne skannimiseks.
* 4008: 8-bitine aadressiriiv standardsetele mälukiipidele juurdepääsu saamiseks ja üks sisseehitatud 4-bitine kiibi valik ja I/O-port.
* 4009: programmi- ja I/O-pöördusmuundur standardmälu ja I/O-kiipide jaoks.
* 4269: klaviatuuri / kuvari liides
* 4289: mäluliides (4008 ja 4009 ühendatud funktsioonid)
=== Pakendid ===
66. rida ⟶ 62. rida:
<br />
▲Jaapani firma [[Busicom]] soovis välja töötada uut arvutipõhist kalkulaatorit. Busicom ja Intel sõlmisid 1969. aasta aprillis Inteli jaoks ajutise lepingu kalkulaatorile kohandatud kiibikomplekti arendamiseks. Insener [[Masatoshi Shima]] pakkus välja kaheksakiibilise süsteemi: kolm kiipi välisseadmete liidestamiseks nagu klaviatuur ja printer, üks kiip andmete salvestamiseks, üks kiip programmi koodi salvestamiseks ja kaks kiipi, mis koos moodustaksid protsessori.
▲Inteli rakenduste osakonna juhataja [[
▲Intel esitas oma ettepaneku järgneval koosolekul 1969 oktoober. Busicomi oli huvitatud ja Shima naases Jaapanisse uue kalkulaatori prototüübi jaoks, veendumaks, et MCS-4 arhitektuur oleks kooskõlas Busicomi vajadustega. Kokkulepe sõlmiti 1970. aasta veebruaris ja kiibid viidi tootmisesse.
▲Shima ja Busicomi teadmata oli 4004-projekt juba 1970. aasta alguses peatunud. Probleem seisnes selles, et Hoff ja Mazor ei olnud kiibidisainerid - need inimesed, kes saavad spetsifikatsioone koostada ja üksikasjalikke loogikaväravaskeeme luua. Neid diagramme kasutatakse omakorda selleks, et täpselt välja töötada, kuidas ja kus transistorid ja muud komponendid tuleb füüsilisel kiibil mustrisse panna.
▲Tegelikult polnud Intelis kedagi, kes oleks olnud selleks ülesandeks võimeline, kuna ettevõte oli siis keskendunud mälukiipide arendamisele. Lõpuks palkas Intel [[Frederico Faggin|Frederico Faggini]]: noore inseneri, kes sobis ainulaadselt selleks tööks.
▲Algne ajakava oli sobilik ainult mälukiipide jaoks, mis kasutasid paljusid korduvaid elemente. Mitte protsessori kiipide jaoks, mis kasutavad keerulisi ja mitmekesiseid loogikalülitusi. Lisaks polnud Fagginil abipersonali ning ühtegi tööriista ja infrastruktuuri, mida kasutasid teised ettevõtted digitaalse loogika kujunduse loomisel ja testimisel.
▲Mõned päevad pärast Faggini alustamist, tuli Shima tehtud tööd kontrollima. Shima eeldas, et ta näeb kiipide jaoks loogikatasemelist plaani, mida ta saaks kontrollida vastavalt kokkulepitud spetsifikatsioonidele. Kuid tegelikult polnud viimase viie kuu jooksul midagi saavutatud.
▲Faggin koostas uue ajakava ja Intel palkas rohkem inimesi projekti jaoks. Faggin alustas 80-tunniste töönädalatega. Ta töötas läbi kiibi nende keerukuse järjekorras: 4001 [[Püsimälu|ROM]], järgnedes 4003 liidese kiip, siis 4002 [[Muutmälu|RAM]] ja lõpuks 4004 CPU. Shima kontrollis kiipide loogikat ja andis tagasisidet, kuidas need sobiksid Busicomi suuremasse kalkulaatori kujundusse. 1970. aasta lõpus oli kiibi kujundamine valmis. Faggin lisas protsessori paigutusele oma initsiaalid protsessori serva, mikroskoopilise “F.F.” söövitatud igasse tehtud 4004-sse. Busicomil oli lõpuks täielik komplekt MCS-4 kiipe 1971. aasta märtsis.
▲Kuna Busicom oli kiibistiku tellinud, oli neil disainilahenduse ainuõigus, takistades Intelil müüa 4004 kellelegi teisele. Pärast Hoffi veenmist protsessori võimekusest, Intel tegi Busicomile pakkumise alandada kiipide maksumust juhul kui Intel saaks võimaluse 4004 perekonda müüa rakenduste jaoks, mis ei olnud kalkulaatorid. Busicom nõustus, ja Intel alustas novembris 1971 4004 reklaamimist kuulutades välja integreeritud elektroonika uut ajastut.
== Vaata ka ==
* [[pMOS]]
77. rida ⟶ 92. rida:
{{viited|allikad=
<ref name="ajalugu">{{cite web|url=https://spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/chip-hall-of-fame-intel-4004-microprocessor |title=Chip Hall of Fame: Intel 4004 Microprocessor |publisher=spectrum.ieee.org|accessdate=10.05.2020}}</ref>
<ref name="mikroprotsessor">{{cite web|url=https://www.intel.co.uk/content/www/uk/en/history/museum-story-of-intel-4004.html |title=Intel's First Microprocessor |publisher=intel.co.uk|accessdate=10.05.2020}}</ref>
}}
| |||