Casa > Exposició > Contingut

Història dels microprocessadors Primers projectes

Mar 09, 2019

Tres projectes van lliurar un microprocessador aproximadament al mateix temps: Garrett Ai, Central Air Data Computer (CADC), TMS 1000 de Texas Instruments (setembre de 1971) i Intel 4004 (novembre de 1971, basat en un disseny anterior de Busicom de 1969). Es podria dir que el microprocessador AL1 de sistemes de quatre fases també es va lliurar el 1969.


CADC

El 1968, Garrett AiResearch (que treballava amb els dissenyadors Ray Holt i Steve Geller) va ser convidat a produir un ordinador digital per competir amb sistemes electromecànics en desenvolupament per a la principal computadora de control de vol de la nova F-14 Tomcat de la Marina dels EUA. El disseny va ser completat el 1970, i va utilitzar un xips basat en MOS com a CPU central. El disseny va ser significativament (aproximadament 20 vegades) més petit i molt més fiable que els sistemes mecànics en què competia, i es va utilitzar en tots els primers models de Tomcat. Aquest sistema contenia "un microprocessador paral·lel de 20 bits, paral·lelitzat". La Marina es va negar a permetre la publicació del disseny fins al 1997. Per aquest motiu, el CADC i el chipset MP944 que utilitza són bastant desconeguts. El relat autobiogràfic de Ray Holt d'aquest disseny i desenvolupament es presenta al llibre: "L'enginyer accidental". [15]


Ray Holt es va graduar a la Universitat Politècnica de Califòrnia el 1968 i va començar la seva carrera de disseny informàtic amb el CADC. Des dels seus inicis, va ser envoltat de secret fins al 1998, quan a petició d'Holt, la Marina dels Estats Units va permetre que els documents fossin de domini públic. Des de llavors, les persones [qui?] Van debatre si aquest era el primer microprocessador. Holt ha afirmat que ningú no ha comparat aquest microprocessador amb els que van arribar més endavant [16]. Segons Parab et al. (2007),

Els articles científics i la literatura publicats al voltant de 1971 revelen que el processador digital MP944 utilitzat per als avions F-14 Tomcat de la Marina dels EUA es qualifica com el primer microprocessador. Tot i que era interessant, no era un processador de xip únic, com tampoc el Intel 4004: tots dos eren més semblants a un conjunt de blocs de construcció paral·lels que podrien utilitzar per fer un formulari de propòsit general. Conté una CPU, memòria RAM, ROM i altres dues xips de suport com l'Intel 4004. Va ser feta amb la mateixa tecnologia P-channel, operada a especificacions militars i amb xips més grans, un excel·lent disseny d'enginyeria informàtica per qualsevol estàndard. El seu disseny indica un avanç important sobre Intel i dos anys abans. En realitat va funcionar i va volar en el F-14 quan es va anunciar l'Intel 4004. Indica que el tema actual de la indústria d’arquitectures DSP-microcontroladors convergents es va iniciar el 1971. [17]


Aquesta convergència de les arquitectures DSP i microcontroladors es coneix com a controlador de senyal digital.


Sistemes de quatre fases AL1 (1969)

El sistema de quatre fases AL1 era un xip de tall de 8 bits que contenia vuit registres i un ALU. [19] Va ser dissenyat per Lee Boysel el 1969. [20] [21] [22] En aquell moment, formava part d’una CPU de 24 bits de nou xips amb tres AL1, però posteriorment va ser anomenat microprocessador quan, en resposta al litigi dels anys 90 per part de Texas Instruments, es va construir un sistema de demostració on un únic AL1 formava part. d’un sistema informàtic de demostració de la sala d'audiències, juntament amb RAM, ROM i un dispositiu d'entrada i sortida.


Pic / Instrument general

El 1971, Pico Electronics [24] i General Instrument (GI) van presentar la seva primera col·laboració en ICs, una IC completa per a una calculadora de xips únics per a la calculadora Monroe / Litton Royal Digital III. Aquest xip també podria afirmar ser un dels primers microprocessadors o microcontroladors amb ROM, RAM i un conjunt d'instruccions RISC en el xip. La distribució de les quatre capes del procés PMOS va ser dibuixada a mà a escala x500 en pel·lícula de mylar, una tasca significativa en aquell moment donada la complexitat del xip.


Pico va ser una derivació de cinc enginyers de disseny de GI que tenien la visió de crear circuits integrats d’un únic xip. Tenien una experiència prèvia de disseny significativa en xipset de múltiples calculadores amb GI i Marconi-Elliott [25]. Els components clau de l'equip havien estat encarregats originalment per Elliott Automation de crear un ordinador de 8 bits al MOS i havien ajudat a establir un laboratori de recerca MOS a Glenrothes, Escòcia el 1967.


Les calculadores es van convertir en el mercat únic més gran de semiconductors, de manera que Pico i GI van tenir un èxit significatiu en aquest mercat en expansió. GI va continuar innovant en microprocessadors i microcontroladors amb productes com el CP1600, el IOB1680 i el PIC1650. [26] El 1987, el negoci de GI Microelectronics es va convertir en el negoci de microcontroladors Microchip PIC.


Intel 4004 (1971)

L'Intel 4004 és generalment considerat com el primer microprocessador disponible comercialment, [27] [28] i costa US $ 60 (equivalent a $ 371,19 el 2018). [29] El primer anunci conegut del 4004 data del 15 de novembre de 1971 i apareix a Electronic News. El microprocessador va ser dissenyat per un equip format per l’enginyer italià Federico Faggin, els enginyers americans Marcian Hoff i Stanley Mazor i l’enginyer japonès Masatoshi Shima.


El projecte que va produir el 4004 es va originar el 1969, quan Busicom, un fabricant japonès de calculadores, va demanar a Intel que construís un chipset per a calculadores d'escriptori d'alt rendiment. El disseny original de Busicom va demanar un xip programable format per set xips diferents. Tres de les fitxes havien de fer que una CPU per a propòsits especials estigués emmagatzemada en ROM i les seves dades emmagatzemades en memòria de lectura-escriptura. Ted Hoff, l'enginyer d'Intel assignat per avaluar el projecte, creia que el disseny de Busicom es podria simplificar mitjançant l'emmagatzematge de memòria RAM dinàmica per a dades, en lloc de memòria de registre de desplaçament i una arquitectura de CPU de propòsit general més tradicional. Hoff va presentar una proposta arquitectònica de quatre xips: un xip ROM per emmagatzemar els programes, un xip RAM dinàmic per emmagatzemar dades, un simple dispositiu d'E / S i una unitat de processament central de 4 bits (CPU). Tot i que no era un dissenyador de xips, va sentir que la CPU es podia integrar en un sol xip, però no tenia el coneixement tècnic que la idea va romandre només un desig per ara.



Primer microprocessador per Intel, el 4004.


Aliatge de silici i germanio per a microprocessadors

Mentre que l'arquitectura i les especificacions de l'MCS-4 provenien de la interacció d'Hoff amb Stanley Mazor, un enginyer de programari que li informava, i amb l'enginyer de Busicom Masatoshi Shima, durant el 1969, Mazor i Hoff van passar a altres projectes. A l'abril de 1970, Intel va contractar a l'enginyer italià Federico Faggin com a líder del projecte, un moviment que finalment va fer realitat el disseny final de la CPU d'un xip (Mentrestant, Shima va dissenyar el firmware de la calculadora Busicom i va ajudar a Faggin durant els primers sis mesos de la implementació). Faggin, que va desenvolupar originalment la tecnologia de porta de silici (SGT) el 1968 a Fairchild Semiconductor [31] i va dissenyar el primer circuit comercial integrat del món utilitzant el SGT, el Fairchild 3708, que tenia el fons correcte per liderar el projecte en el que es convertiria en el primer comercial microprocessador de propòsit general. Com que la seva pròpia invenció era la SGT, Faggin també la va utilitzar per crear la seva nova metodologia de disseny de lògica aleatòria que va permetre implementar una CPU amb un sol xip amb la velocitat adequada, la dissipació de potència i el cost. El responsable del departament de disseny de MOS d'Intel va ser Leslie L. Vadász en el moment del desenvolupament de l'MCS-4, però l'atenció de Vadász es va centrar completament en el negoci principal de les memòries semiconductores, de manera que va deixar el lideratge i la gestió del projecte MCS-4 a Faggin. , que va ser responsable finalment de liderar el projecte 4004 a la seva realització. Les unitats de producció dels 4004 es van lliurar per primera vegada a Busicom el març de 1971 i es van enviar a altres clients a finals de 1971.



Gilbert Hyatt

A Gilbert Hyatt se li va concedir una patent que demanava una invenció que precondria tant amb TI com amb Intel, descrivint un "microcontrolador". Posteriorment, la patent va ser invalidada, però no abans que es paguessin importants royalties