Intel 4004

Izvor: Wikipedija
Prijeđi na navigaciju Prijeđi na pretraživanje
Intel 4004D

Intel 4004 je 4-bitni mikroprocesor kojeg je razvila američka tvrtka Intel, a na tržištu se pojavio 1971. Za mnoge je Intel 4004 bio prvi jednokomponetni komercijalni mikroprocesor.

Povijest razvitka[uredi VE | uredi]

Ideja oko razvoja jednokomponentnog mikroobradnika nije bila nova ideja. Godine 1967. Lee Boysel napisao je manifest o mikroelektronici i razvoju mikroobradnika dok je radio za tvrtku Fairchild[1]. Razvojem industrije integriranih krugova ovaj produkt je bio dostupan no bilo je pitanje koja tvrtka biti prva s jednokomponentim mikroobradnikom. Inače tvrtka Phase-Four Systems je već započela raditi na svom proizvodu od 1968. godine i tvrtka Intel nije htjela biti van novih razvijanja.

Tvrtka Intel sastavila je tim. Marcian Hoff, koji nije bio dizajner čipova, 1969. je arhitektonskim prijedlogom pridonio projektu MCS-4 ali nije sudjelovao u razvoju istoga. Dizajn je započeo kasnije, u travnju 1970., kada je Federico Faggin, fizičar rođen u Italiji, zaposlen u Intelu kao šef projekta i projektant cijele game MCS-4. Faggin je bio prvi dizajner poluvodičkih čipova koji je uspio integrirati cijelu centralnu jedinicu računala (CPU, engl. Central Processing Unit) u jedan jedini poluvodički krug godine 1970.-1971. i time napravio prvi mikroprocesor na svijetu.

Intel je preuzeo Faggina iz Fairchilda gdje je on razvio originalnu tehnologiju MOSFET tranzistora sa polisilicijskim zasunom (engl. Silicon Gate, SGT) 1968., i gdje je također napravio prvi komercijalni integrirani krug koji je koristio tehnologiju polisilicijskog zasuna, Fairchild 3708.

Izumi i prveci[uredi VE | uredi]

U Intelu je Faggin stvorio novu metodologiju dizajna polisilicijskog zasuna koja prije nije postojala (jer je SGT bio potpuna novost i koristio se samo za memorije) i doprinio je mnogim temeljnim izumima koji su omogućili stvaranje prvog mikroprocesora u jednom čipu:

• izum „zakopanog kontakta“ (engl. burried via) koji je dozvoljavao neovisan spoj između samo dva susjedna sloja, ne povezujući dakle sve slojeve na čipu, i bio je ključan za izravno spajanje zasuna tranzistora s vanjskim kontaktom;

• izum „bootstrap load“ koji je korištenjem polisilicijskog sloja proizveo dovoljno dobre kondenzatore na čipu, da postigne izlazni napon logičkih sklopova jednak naponu napajanja;

• vrlo napredan raspored na čipu;

• izumi mnogih inovativnih strujnih krugova, npr. novi statični MOS posmačni registar;

• novi tip brojača i novi sklop za automatsko početno postavljanje kod uključenja (power-on reset) (patent US3,753,011))

Utjecaj na industriju[uredi VE | uredi]

Masatoshi Shima, logički i softverski dizajner, bez ikakvog prijašnjeg iskustva u dizajnu čipova, asistirao je Fagginu pri razvoju MCS-4 i kasnije mu se pridružio u Zilogu, prvoj firmi specijaliziranoj isključivo za mikroprocesore, koju su osnovali Federico Faggin i Ralph Ungerman krajem 1974. Faggin i Shima su zajedno razvili mikroprocesor Z80 koji se još uvijek proizvodi (2020.).

Tehnička svojstva[uredi VE | uredi]

  • Takt: 750 kHz
  • Tehnologija: 10 μm PMOS
  • Harvardska arhitektura: odvojeno spremište za podatke i program
  • Adrese: 12-bitne
  • Naredbe: 8-bitne
  • Podaci: 4-bitni
  • Broj naredbi: 48

Logički nivoi:

Simbol Min Maks Jedinica
VSS-DD +15-5% +15+5% V
VIL VDD VSS−5.5 V
VIH VSS−1.5 VSS+0.3 V
VOL VSS−12 VSS−6.5 V
VOH VSS−0.5 VSS V

Mikroarhitektura i raspored izvoda[uredi VE | uredi]

Kliknite na slike za punu veličinu.

Blok dijagram arhitekture
Raspored izvoda

Integrirani krugovi koji su razvijeni kao cijelina za Intel 4004[uredi VE | uredi]

  • 4001: 256-byte ROM (256 8-bit program naredbe), i jedan ugrađeni 4-bitni ulazno/izlazni port. [2]
  • 4002: 40-bajtni RAM (80 4-bit data riječi)
  • 4003: 10-bitni paralelni izlaz za tipkovnice, zaslone, pisače
  • 4008: 8-bit address latch
  • 4009: programski i U/I pristupni pretvarač za standardnu memoriju i U/I integrirane krugove
  • 4269: sučelje za tipkovnicu i zaslon
  • 4289: memorijsko sučelje (spaja funkcije 4008 i 4009)

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. Ross Bassett. When is a Microprocessor not a Microprocessor? (http://www.artefactsconsortium.org/Publications/PDFfiles/Vol2Elect/2.05.Electronics-Bassett.MicroprocessorBlank1-6WEBF.pdf)+(engleski) pristupljeno 14/07/2020
  2. IMPORTANT section at page 25: http://www.intel.com/Assets/PDF/Manual/msc4.pdf