Intel 4004
Центральный процессор
Микропроцессор Intel 4004 в керамическом корпусе с серыми полосами
Микропроцессор Intel 4004 в керамическом корпусе с серыми полосами
Производство с 15 ноября 1971 по 1981
Производитель
Частота ЦП 500—740 кГц
Технология производства 10 мкм
Наборы инструкций 46 инструкций
Разъём
Ядра
Intel 4040

Intel 4004 — 4-битный микропроцессор, разработанный корпорацией Intel и выпущенный 15 ноября 1971 года. Эта микросхема считается первым в мире коммерчески доступным однокристальным микропроцессором[к 1].

История

В 1969 году небольшая японская компания Nippon Calculating Machine, Ltd. (впоследствии Busicom Corp.), занимавшаяся производством калькуляторов, заказала у Intel 12 микросхем (логический дизайн системы был разработан сотрудником Busicom Масатоси Сима (嶋正利)), 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. 32-летний Маршиан Эдвард (Тед) Хофф предложил руководству Intel и Busicom уменьшить число микросхем, используя центральный процессор, который должен будет выполнять арифметические и логические функции, один вместо нескольких микросхем. Идея была одобрительно принята руководством обеих фирм. В течение осени 1969 года Тэд Хофф с помощью Стэнли Мэйзора предложил новую архитектуру микросхем, число которых было сокращено до 4, включая центральный процессор: 4-разрядный центральный процессор (ЦПУ), ПЗУ для хранения ПО и ОЗУ для хранения данных пользователя. Развитие микропроцессора началось только в апреле 1970 года, когда Федерико Фаджин (Federico Faggin), физик из Италии, начал работать в Intel главным проектировщиком семейства MCS-4. Фаджину, благодаря глубокому знанию технологии МОП с кремниевым затвором, разработанной им в Fairchild в 1968 году, и большому опыту, полученному в 1961 году в итальянской фирме Olivetti в области логического проектирования компьютеров, удалось свести микропроцессор CPU в один-единственный чип. В 1968 году, когда Федерико работал в фирме Fairchild, он также реализовал первую в мире коммерческую микросхему, которая использовала технологию кремниевых затворов: Fairchild 3708.

В фирме Intel Фаджин разработал новый, до тех пор не существовавший метод проектирования схем произвольной логики и внёс свой вклад во многие нововведения по разработке процессов и микросхем, весьма важные для реализации микропроцессора в одном чипе. Масатоси Сима, который работал инженером по программному обеспечению в фирме Busicom и не имел никакого опыта в конструировании устройств МОП, помог Фаджину в разработке MCS-4, а позже стал работать с ним в фирме Zilog, созданной в конце 1974 года Фаджином и Ральфом Унгерманном и полностью посвящённой микропроцессорам. Фаджин и Сима вместе разработали микропроцессор Zilog Z80.

15 ноября 1971 года вышла микросхема 4004 — первый микропроцессор, который при стоимости 200 долларов реализовывал на одном кристалле функции процессора большой ЭВМ. Первый в мире микропроцессор был анонсирован в ноябре 1971 года в журнале Electronic News[англ.]. Микропроцессор 4004 выпускался в 16-контактном корпусе типа DIP, размеры кристалла были 12 мм² (3×4 мм). Процессор мог выполнять 60 000 (в среднем; максимально — до 93 000) инструкций в секунду (для сравнения, один из первых полностью электронных компьютеров — американский ЭНИАК — выполнял только 5000 (максимально) инструкций в секунду с разрядностью 20 бит, занимал 280 м², весил 27 тонн и потреблял 174 кВт энергии). Фирма Intel предугадала решающее значение микропроцессоров в миниатюризации компьютеров и поэтому выкупила у фирмы Busicom авторские права на микропроцессор 4004 и его усовершенствованные версии за 60 000 долларов[2].

Однако в 1971 году процессор так и не стал хитом продаж. Стратегия фирмы Intel была направлена на то, что сбыт 4004 расширяет рынок намного более популярных микросхем памяти 1101/1103. Популярностью стал пользоваться только микропроцессор 8080 — электронный «правнук» 4004.

Специализированные микросхемы серии 4xxx

Изначально чип 4004 поставлялся с тремя специализированными микросхемами: ROM, RAM и расширителем 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:

Вместе с выпуском 4040 появились новые микросхемы, также совместимые с 4004:

Замечание: микросхемы ПЗУ 4001/4308 не могли использоваться в системе совместно с контроллером стандартной памяти 4008/4009/4289. Они использовались в разных конфигурациях систем — мини и макси.

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

Также фирма Intel продавала Intellec-4 (большие синие коробки) — систему разработки и тестирования программ для 4004. Фактически это была одна из первых микро-ЭВМ, собранная на основе серии 4xxx (чипы 4004, 4201, четыре чипа 4001 и два 4002). Лишь высокая цена (5 тыс. дол.) не позволяла считать её персональным компьютером.

Коллекционирование

Intel 4004 стала одной из самых популярных микросхем в плане коллекционирования[3]. Наиболее высоко ценятся бело-золотые микросхемы Intel 4004 с видимыми серыми следами на белой части (оригинальный тип корпуса)[3]. В 2004 году такая микросхема на интернет-аукционе eBay оценивалась примерно в 400 долларов[3]. Немного менее ценными являются микросхемы без серых следов на корпусе, обычно их стоимость составляет порядка 200—300 долларов[3].

Технические характеристики

Блок-схема процессора
Назначение выводов

Примечания

Комментарии
  1. ↑ В 1970 году, более чем за год до выхода чипа i4004, был изготовлен военный микропроцессор, входивший в состав Central Air Data Computer[англ.] (CADC) — бортового комплекса управления истребителя F-14, однако он не был однокристальным[1].
Источники
  1. ↑ The F-14A “Tom Cat” Microprocessor (англ.). World’s First Microprocessor (23 февраля 2009). Дата обращения: 6 января 2014. Архивировано из оригинала 30 марта 2009 года.
  2. ↑ 12 августа - юбилей персонального компьютера. ITUnion. Дата обращения: 20 августа 2014. Архивировано 21 августа 2014 года.
  3. ↑ 1 2 3 4 Юрий Голубов. 42 года назад корпорация Intel выпустила первый чип. Vladtime.ru (18 ноября 2013). Дата обращения: 20 августа 2014. Архивировано 21 августа 2014 года.

Ссылки

Категории