Интел 4004

Intel 4004 je 4-bitni mikroprocesor razvijen u firmi Intel 1971. godine. Smatra se za prvi komercijalni mikroprocesor na jednom čipu.

Intel 4004

Razvijen je za ugradnju u kalkulatore, ali je uskoro našao primenu u mnogim oblastima kao fleksibilna zamena za skupove jednostavnih logičkih kola. Ovo je otvorilo potpuno novo, do tada nepostojeće tržište mikroprocesora koje danas vredi desetine milijardi dolara.

Intel 4004 je koristio 10 μm силицијумску PMOS технологију и могао је да изврши око 92000 наредби (инструкција) у секунди (једна наредба сваких 11 μs).

Данас овај микрочип има колекционарску вредност од око 500 америчких долара.

Историја

Интел 4004 је израђен у 16-пинском паковању и угледао је светло дана 15.11.1971. Ово је уједно и први микропроцесор развијен у Интелу, који се до тада бавио искључиво производњом полупроводничких меморија.

Група инжињера из јапанске компаније Бусицом посетила је Интел 1969. године са циљем да се размотри развој 7 интегрисаних кола неопходних за реализацију породице стоних калкулатора (“цалцулатинг мацхинес”). Марциан “Тед” Хофф је погледао оригиналну Бусицом-ову архитектуру и закљуичио да је сувише компликована. Предложио је једноставнију архитектуру која би редуковала 7 Бусикомових чипова на само 4:

• Ценрална процесорска јединица која би потенцијално могла да буде интегрисана у један чип,
• РОМ чип,
• РАМ чип и
• Улазно/Излазни чип.

Бусикомови инжињери (међу њима и Масатосхи Схима, дизајнер софтвера и дигиталних кола) размотрили су Хофф-ов предлог и усавојили га у Октобру 1969. Овај предлог архитектуре је морао да сачека неколико месеци пре него што је реализован. Сам Хофф није био дизајнер чипова и није учествовао у дизајнирању 4004.

Рад на архитектури је започео у Априлу 1970. када је Интел запослио Федерика Фагина (Федерицо Фаггин)– Фаирцхилд-овог дизајнера процесора и МОС кола, са задатком да води МЦС-4 пројект и пројектовање 4004 кола. Током 1968 године у Фаирцхилде-у Федерико је пронашао оригиналну силицијумску ”гате” технологију, прву на свету МОС (“селф-алигнед”) гате технологију. Ти проналасци су омогћили реализовање полупроводничких меморија и микропроцесора. Федерико је дизајнирао и прво МОС интегрисано коло са силицијумском “гате” технологијом; производ познат као Фаирцхилд 3708. Он је такође био добар познавалац архитектуре рачунара, логике и дизајнирања дигиталних кола. То искуство је стекао у Оливетти-ју у Борголомбард-у, у Италији где је током 1961 водио развој и учествовао у дизајнирању малог електронског рачунара. Непосредно по преласку у Интел, Фаггин је открио нову методологију пројектовања логике са слободним приступом (“рандом логиц”) са силицијумским гејтовима - технологија која до тада није постојала. Ова, као и многе друге методе и иновације у електронским колима за које је Федерико заслузан, омогућиле су интеграцију 4004 у само један чип. Остали Фагинови проналасци коришћени приликом дизајнирања 4004 укључују метод за креирање директног контакта између поликристалног силицијума и споја (“јунцтион”) што је омогуцило два слоја узајамног повезивања, проналазак “боотстрап лоад-а” са поликристалним силицијумом, што је у то време сматрано неостварљивом идејом, нови тип флип-флоп кола коришћеног за статичке померацке (“схифт”) регистре и бројаче; ново ”поwер-он” елекронско коло (УС Патент 3,753,011) и веома оригинални нацрт кола. Интел 4004 се састојао од 2300 транзистора.

Масатосхи Схима из компаније Бусицом, који није имао претходног искуства у дизајнирању чипова помагао је Фагину шест месеци на развоју МЦС-4 (4004). Кад се после тога вратио у Јапан, Масатосхи је развио софтвер за Бусицом-ов калкулатор, који је представљао први производ настао коришћењем микропроцесора.

Техничке спецификације

• максимална брзина 740 kHz
• одвојени меморијски и програмски простор, са једном заједничком мултиплексираном магистралом, да би се смањио број пинова на кућишту
• 46 инструкција
• 16 4-битних регистара
• стек са максимум 3 нивоа подпрограма

Фамилија пратећих микрочипова

• 4001: 256Б ROM са једним 4-битним I/О портом
• 4002: 40Б RAM (80 четворобитних речи), са једним четворобитним излазним портом;
• 4003: десетобитни шифт регистар за скенирање тастатуре, штампача, дисплеја и сл.
• 4008: осмобитно адресно прихватно коло за приступ стандардним меморијским чиповима, и један уграђени четворобитни I/О порт
• 4009: конвертор за меморијске и I/О чипове

Види још

• Интел
• Микропроцесор

Спољашње везе

• Intel
• cpu-collection.de
• Intel 4004
• Intel 4004