Intel 4004

Intel 4004

Мікропроцесор Intel C4004
Виробництво	з 1971 до 1981
Найбільший виробник	Intel
Тактова частота ЦП	740 кГц
Набір інструкцій	4-біт
Корпус(и)	16 штировий

Intel 4004 — 4-бітовий центральний процесор, випущений корпорацією Intel у 1971. 4004 — перший завершений центральний процесор на одному чипі.

Опис

Intel 4004 було випущено 15 листопада 1971 року. 4004 — перший комп'ютерний процесор, що був розроблений і виготовлений корпорацією Intel, що раніше спеціалізувалася лише на чипах напівпровідникової пам'яті. Головними проектувальниками процесора були Федеріко Фаґґін і Тед Гофф.

Історія

У 1969 році невеличка японська компанія Nippon Calculating Machine, Ltd. (Згодом Busicom Corp.), що займалася виробництвом калькуляторів, замовила у Intel 12 мікросхем (логічний дизайн системи був розроблений співробітником Busicom - Масатосі Сіма (嶋 正 利)), які повинні були використовуватися в новому настільному калькуляторі. Такі мікросхеми завжди характеризувалися вузькоспеціалізованими функціями і призначалися для виконання чітко визначених завдань, тому для кожної нової задачі доводилося заново розробляти весь набір мікросхем. Такий підхід співробітникам Intel здався нераціональним. 32-річний Маршіан Едвард (Тед) Хофф (Ted Hoff) пропонує керівництву Intel і Busicom зменшити число мікросхем, використовуючи центральний процесор, який повинен буде виконувати арифметичні та логічні функції, один замість декількох мікросхем. Ідея була прийнята «на ура» керівництвом обох фірм. Протягом осені 1969 року Тед Хофф, за допомогою Стенлі Мейзор запропонував нову архітектуру мікросхем, число яких було скорочено до 4-х, включаючи центральний процесор: 4-розрядний центральний процесор (ЦПУ), ПЗУ для зберігання ПО, і ОЗУ для зберігання даних користувача .

Розвиток мікропроцесора розпочався лише у квітні 1970 року коли Федеріко Фаджін (Federico Faggin), фізик з Італії, почав працювати в Intel головним проектувальником сім'ї MCS-4. Фаджіну, завдяки глибокому знанню технології MOS silicon gate, розробленої їм у Fairchild в 1968 році, і великому досвіду, отриманому в 1961 році в італійській фірмі Olivetti в області логічного проектування комп'ютерів, вдалося звести мікропроцесор CPU в один єдиний чип. У 1968 році, працюючи у фірмі Fairchild, він також реалізував першу у світі комерційну мікросхему, яка використовувала технологію silicon gate: Fairchild 3708. У фірмі Intel Фаджін розробив новий, доти не існуючий метод проектування схем довільної логіки і зробив неоціненний внесок у вигляді нововведень по розробці процесів і мікросхем, що є вельми важливими для реалізації мікропроцесора в одному чипі. Масатосі Сіма, який працював інженером з програмного забезпечення в фірмі Busicom і не мав ніякого досвіду в конструюванні пристроїв MOS, допоміг Фаджіну в розробці MCS-4, а пізніше став працювати з ним в фірмі Zilog, створеної наприкінці 1974 року Фаджіном і Ральфом Унгерманном і повністю присвяченій мікропроцесорам. Фаджін та Сіма разом розробили мікропроцесор Zilog Z80, що виробляють і сьогодні.

15 листопада 1971 виходить мікросхема 4004 - перший мікропроцесор, який при вартості 200 доларів реалізовував на одному кристалі всі функції процесора великої ЕОМ. Перший у світі мікропроцесор був анонсований в листопаді 1971 року в журналі «Electronic News» ().Мікропроцесор 4004 випускався в 16-контактному корпусі типу DIP, розміри кристала були 12 кв.мм (3х4 мм). Процесор міг виконувати 60 000 (у середньому, максимально до 93 000) інструкцій у секунду. (Для порівняння, один з перших повністю електронних комп'ютерів - американський ЕНІАК - виконував тільки 5000 (максимально) інструкцій у секунду, займав площі в 278,7 кв.м. і важив 30 тонн.) Фірма Intel передбачила вирішальне значення мікропроцесорів в мініатюризації комп'ютерів, і тому викупила за $ 60 тис. у фірми Busicom авторські права на мікропроцесор 4004 і його вдосконалені версії. Втім, у 1971 році процесор так і не став хітом продажів. Стратегія фірми Intel була спрямована на те, що збут 4004 розширює ринок набагато більш популярних мікросхем пам'яті 1101/1103. Заслуженою популярністю став користуватися тільки мікропроцесор 8080, електронний «правнук» 4004.

Технічна специфікація

• Максимальна тактова частота становить 740 кГц.
• Окрема програма та зберігання даних (як у Гарвардській архітектурі). Однак, на відміну від більшості моделей Гарвардської архітектури, які використовують окремі шини, 4004, через потребу зменшити число виводів мікросхеми, використовував єдину мультиплексну 4-бітову шину.
• Набір команд складається із 46 команд.
• Набір регістрів містить 16 регістрів по 4 біти кожен.