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          微處理器:50歲了!

          共 1989字,需瀏覽 4分鐘

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          2021-07-19 01:25

          編排 | strongerHuang

          微信公眾號 | 嵌入式專欄


          50年前(1971年),英特爾推出了第一款商用的通用型微處理器 4004,4004擁有2300多個晶體管,與當今芯片中的幾十上百億個晶體管相比,這個數(shù)字相形見絀,但 4004 相比之前處理器實現(xiàn)了跨越式發(fā)展,它將房間大,基于真空管的第一臺計算機的計算能力,在一個指甲蓋大小的芯片中實現(xiàn)了。在過去的 50 年里,微處理器以難以想象的方式改變了我們的文化和經(jīng)濟。



           

          1969:項目任務

          1969年,日本的Nippon Calculating Machine公司讓Intel給他們設計12款芯片用于它們自己的141-PF打印計算器,Intel卻建議只用4款芯片來完成來完成這個項目,其中用一個可編程芯片來完成不同的項目功能,這一方案確定了電子行業(yè)發(fā)展的新航向。(Intel方案設計者肯定想,給你一個產(chǎn)品定做一款芯片,還不如我做個芯片可以用于很多產(chǎn)品,多省事。當時Intel是開發(fā)存儲器的廠家,所以這四個芯片中ROM和RAM可以很快開發(fā)出來)。

          Intel的解決方案
          4個芯片組成的這一方案命名MCS-4,它包含一個中央處理器(CPU)芯片-4004,一個只讀存儲器(ROM)芯片用于存儲應用程序-4002,一個隨機存儲器(RAM)用于存儲臨時數(shù)據(jù)-4001,一個移位寄存器芯片用于輸入輸出IO口-4003。

          1971:集成電路的時代
          Intel從Nippon Calculating Machine購買了MCS-4的版權(quán),并且在1971年11月15日上市了4004和它的周圍芯片組,這意味著4004變成了全世界第一款上市的商用處理器,人們可以用它開發(fā)各種各樣功能的電子設備。

          在1971年,它已經(jīng)非常小了,小到跟一個小指甲那么大,運算能力卻跟1946年的第一臺計算機相當(體積跟一個房子那么大)。相比于現(xiàn)在常用的12英寸晶圓,4004采用的是2英寸晶圓,它擁有2300多個晶體管,采用10微米工藝,它是一個獨立的微處理器,體積小,它很快進入了商用產(chǎn)品之中。

          Intel 4004是Intel制造的一款微處理器,片內(nèi)集成了2000多個晶體管,晶體管之間的距離是10um(現(xiàn)在工藝已經(jīng)是5nm及以下了),能夠處理4bit的數(shù)據(jù),雖然只有45條指令,每秒也只能執(zhí)行5萬條指令,頻率為108KHZ,前端總線為0.74MHz (4bit)。但它的集成度卻要高很多,這一突破性的發(fā)明最先應用于Busicom計算器,為生命體和個人計算機的智能嵌入鋪平了道路。


          4004計劃和編號
          Busicom最初計劃是需要12個定制芯片,而英特爾工程師霍夫提出了通用邏輯設備的概念,它可能是一個更出色、更高效的解決方案。正是由于他的提議才使得微處理器得以開發(fā)。起初,Busicom向英特爾支付了60000美元,獲得了微處理器所有權(quán)。在認識到“大腦”芯片的無限潛力之后,英特爾提出用60000美元換回微處理器設計的所有權(quán)。Busicom同意了英特爾的請求。1971年11月15日,英特爾面向全球市場推出了4004微處理器,每個售價為200美元。


          編號為4004,第一個“4”代表此芯片是客戶訂購的產(chǎn)品編號,后一個“4”代表此芯片是英特爾公司制作的第四個訂制芯片。這種數(shù)字代號卻延用至今。霍夫終于如愿以償,他在世界第一個微處理器上,集成了2000多個晶體管,發(fā)明了世界第一塊大規(guī)模集成電路4004,在電子計算機歷史上,寫下了光輝的一頁。4004芯片基本具備了微處理器的特點,用它來做計算器,改變了傳統(tǒng)計算器的形象。采用4004芯片后,再配用一塊程序存儲器,數(shù)據(jù)存儲器,移位寄存器,再加上鍵盤和數(shù)碼管,就構(gòu)成了一臺完整的微型計算機。


          后續(xù)發(fā)展:
          我們今天個人PC能有如此高的性能,都是一步一步發(fā)展才實現(xiàn)的。像后面的8008、8080、8086、80286、80386。。。等


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          感謝完成閱讀,我是喜歡打籃球的寫代碼的籃球球癡,這個是我的公眾號,感謝你關注并支持。我從大學開始接觸電子和嵌入式軟件知識,至今,已經(jīng)畢業(yè)工作了9年,我喜歡嵌入式,也愿意從事這個行業(yè)。不管是從技術(shù)還是職場經(jīng)驗,都積累了足夠多的經(jīng)驗,目前在一個非常優(yōu)秀的團隊中做開發(fā)工作。


          很高興認識每一個對技術(shù)努力,對人用心的朋友。



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