Video: Внутри CPU: Intel 8080 (November 2024)
Ak zavedenie Intel 8008 viedlo k množstvu zaujímavých zariadení, ktoré možno považovať za prvé rané počítače, bol to jeho nástupca - mikroprocesor Intel 8080 -, ktorý sa skutočne stal základom, na ktorom bol založený raný počítačový priemysel.
V porovnaní s procesormi Intel 4004 a 8008, ktoré mu predchádzali, bol 8080 oveľa výkonnejším čipom. V porovnaní s 2 400 tranzistormi 4004 by 8080 skončil s viac ako 4 500 tranzistormi a mohol by bežať až do 2MHz. A čo je dôležitejšie, mnoho vecí, ktoré si vyžadovali ďalšie čipy okolo 4004 a 8008, bolo teraz integrovaných.
Ale možno najväčší rozdiel je, že zatiaľ čo 4004 a 8008 boli navrhnuté ako vlastné procesory pre jednu spoločnosť - 4004 pre kalkulačku Busicom a 8008 pre počítačový terminál Datapoint - 8080 bol navrhnutý pre všeobecnejšiu skupinu zákazníkov. Stručne povedané, bol navrhnutý tak, aby bol stavebným kameňom pre každú spoločnosť, ktorá to chcela - a vďaka tejto flexibilite je obzvlášť vhodný pre to, čo sa stane rodiacim sa počítačovým priemyslom.
Vývoj modelu 8080
Koncepty pre 8080 siahajú až do roku 1971, keď Intel dokončil čip 4004 a stále pracoval na 8008, ktorý by sa mal oficiálne uviesť na trh v apríli 1972.
Keď vyšli príbehy o „CPU na čipe“, spoločnosť Intel sa začala zaujímať o mikroprocesor od všetkých zákazníkov. Podľa časopisu Intel Trinity Michaela S. Maloneho „sa zdalo, že sa celý elektronický priemysel prebudil“.
„Zrazu, ako keby cez noc inžinieri, ktorých navštívili, pochopili význam mikroprocesorov, “ napísal Malone. „Čítali články, počuli rýchlosti, rozprávali sa so svojimi rovesníkmi a ako keby ako jeden skočili okolo kremíkového rozbehnutého vlaku.“
Koncom leta 1971 Federico Faggin, ktorý viedol návrh modelu 4004 a stal sa hlavným architektom 8080, poskytoval technické semináre o 4004 a 8008 a navštevoval zákazníkov. Pri týchto návštevách povedal: „Dostal som značnú kritiku - niektoré z nich sú platné - o architektúre a výkone mikroprocesorov. Čím viac počítačovo orientovanej spoločnosti, ktorú som navštívil, boli komentáre tých najhorších.“
„V našich mikroprocesoroch videli veľa obmedzení, a najmä štruktúru prerušenia. Bolo to veľmi kritizované a správne, pretože 8008 mala veľmi primitívnu, sotva funkčnú štruktúru prerušenia.“ Zákazníci sa sťažovali aj na veľkosť balíka a na to, že spoločnosť multiplexovala adresy a údaje. „A samozrejme chceli oveľa vyššiu rýchlosť. Rýchlosť 8008 pri 0, 5 megahertzoch nebola primeraná.“
Faggin hovorí, že v čase, keď sa vrátil domov, „mal som predstavu, ako vytvoriť lepší 8-bitový mikroprocesor ako 8008, ktorý obsahuje mnoho funkcií, ktoré ľudia požadovali: najdôležitejšie, rýchlosť a jednoduchosť prepojenia. vylepšil obidve tieto vlastnosti, ak som použil 40-pinový balík namiesto 18-pinový päty 8008 a integroval funkcie podporných čipov. ““
Inými slovami, uvažoval o vytvorení toho, čo by bolo podľa väčšiny účtov prvým skutočným „počítačom na čipe“.
V tomto bode spoločnosť Intel vyvinula „n-kanálovú technológiu“ - efektívnejšiu metódu výroby tranzistorov - predovšetkým pre svoju 4K dynamickú pamäť a Faggin si myslel, že by mu to umožnilo mať v balíku viac a rýchlejšie tranzistory. Zamyslel sa tiež nad integráciou ukazovateľa zásobníka a ďalších pokynov na zlepšenie výkonu, ako aj so 40-kolíkovým balíkom, ktorý umožnil mať 16-bitovú adresu a 8-bitovú dátovú zbernicu.
Na jar roku 1972, keď sa 8008 zabalil, poslal Faggin svojmu šéfovi Lesovi Vadaszovi poznámku so žiadosťou o začatie práce na ďalšom projekte.
Ale prekvapivo a frustrujúco pre Faggina Intel projekt neschválil. Faggin hovorí, že spoločnosť Intel chcela najprv vidieť, ako bude trh reagovať na 4004 a 8008, zatiaľ čo iní zaznamenali problémy, ktoré spoločnosť Intel mala dostať svoju najnovšiu generáciu pamäťových čipov von z dverí, a chceli sa na to zamerať.
V dôsledku toho spoločnosť Intel neschválila projekt 8080 až koncom septembra alebo začiatkom októbra 1972, kedy Faggin (so súhlasom Vadasza) najal Masatoshiho Shimu, bývalého inžiniera Busicomu, ktorý úzko spolupracoval s Fagginom na vývoji modelu 4004.
Podľa Teda Hoffa, on a Stanley Mazor, ktorí boli v pozadí prvých koncepcií modelu 4004 a snažili sa tento koncept predať zákazníkom, dostávali veľa žiadostí o pomoc od spoločností, ktoré „sa pozerali na 8008 a snažili sa tlačiť nad rámec svojich možností. ““ Spoločnosť Mazor tvrdí, že spoločnosť Intel skutočne mala niekoľko možností na nadviazanie na 8008, vrátane úplne nového dizajnu, ale nakoniec si vybrala „vylepšenú 8008“, pretože jej vývoj by zabral menej času.
Výsledkom je, že ich cieľom je čip, ktorý by nemal prísne schopnosti strojového kódu, ale spôsobil by konvertibilitu jazyka zostavy, takže ak by niekto napísal program pre 8008, mohol by ho previesť na 8080.
Práce na architektúre sa uskutočnili začiatkom roku 1972 a Fagginovi pripisovali Shima, Mazor, Hoff a 8008 návrhár obvodov Hal Feeney, ktorí veľmi prispeli k skorým diskusiám a špecifikácii čipu. Keď sa Shima pripojil k spoločnosti Intel na jeseň roku 1972, začal pracovať pre Faggina na návrhu obvodu pre čip.
Zatiaľ čo 4004 a 8008 by sa vyrábali pomocou 10 mikrónového procesu, 8080 by používal 6 mikrónový proces, čo umožňuje oveľa viac miniaturizácie. (Procesná vzdialenosť teoreticky meria veľkosť prvkov v procesore, ako je vzdialenosť medzi tranzistormi. Dnešné najnovšie procesory sa vyrábajú pri 14 nm, pričom sa vyvíjajú produkty 10 nm. Teoreticky by boli k sebe teoreticky tisíckrát bližšie.) Balík so štyrmi čipmi z 8008 malo 3 500 tranzistorov, ale 8080 by malo 5 000. A to by bežalo na 2MHz, čo je obrovský skok vo výkone.
Výsledkom bolo, že 8080 bol prvý mikroprocesor, ktorého inštruktážna sada a schopnosť adresovania pamäte sa priblížili k mikropočítačom toho dňa.
Predaj mikroprocesora
Prvá výroba čipu bola v decembri 1973 a spoločnosť Intel predstavila produkt v marci 1974, keď vypracovala niektoré typické problémy na poslednú chvíľu.
Cena 8080 bola spočiatku stanovená na 360 dolárov za čip, ktorý niektorí navrhli, bol navrhnutý tak, aby navrhol porovnanie s IBM System / 360. Dovtedy Intel vedel, že existuje trh s čipom. Spoločnosť Hal Feeney spoločnosti Intel uviedla, že spoločnosť poskytla špecifikáciu 8080 viac ako 400 zákazníkom pred dokončením čipu.
Dovtedy spoločnosť Intel vynaložila veľké marketingové úsilie pod vedením Eda Gelbacha a Regisa McKennu, ktorí ju uviedli na trh ako „prvý počítač na čipe“. V rámci toho sa kládol väčší dôraz na vývojové systémy, ako sú stroje Intel Intellec, a softvér pre tieto systémy, vrátane práce Garyho Kildalla na jazyku PL / M a toho, čo by sa stalo základom pre CP / M.
Spoločnosť Intel vnímala softvér ako spôsob predaja čipov, nie ako samostatnú firmu. Podľa Paula Paula Freibergera a Michaela Swaina v doline, „keď sa ich vedúci pracovníci spoločnosti Intel opýtali, či majú nejaké výhrady voči jeho marketingu, sám pokrčil plecami a povedal mu, aby pokračoval. Nebudú ich predávať sami.“
Okolo tohto času sa spoločnosť Intel obávala konkurencie v podnikaní v oblasti mikroprocesorov. Rockwell predstavil svoj 4-bitový procesor PPS-4 v roku 1972 a spoločnosť Texas Instruments pracovala na vlastnom čipe. A spoločnosť Intel nepoznala, že spoločnosť Motorola pracovala na 800-bitovom procesore s procesorom 6800, ktorý vyšiel v polovici roku 1974, len niekoľko mesiacov po roku 8080. Podľa odhadu spoločnosti Faggin mal model 6800 lepšiu architektúru, ale použil technológiu procesu, ktorá urobil čip veľký a pomalý, v porovnaní s 8080.
Jedna otázka, ktorá sa objaví, je dôvod, prečo sa spoločnosť Intel nerozhodla dostať do samotného podnikania s počítačmi.
V rozhovore, ktorý som urobil s Gordonom Mooreom v roku 1997, Altair opísal ako „len hobby zariadenie, kde vstupy boli prepínačmi a výstupy boli LED. Môžete demonštrovať spôsob, akým počítač pracoval, ale tvrdý spôsob, ako urobiť akýkoľvek praktický computing."
„Dokonca som niekedy odmietol myšlienku domáceho počítača v tom časovom období, “ povedal Moore. „Jeden z našich inžinierov prišiel s myšlienkou, že by ste mohli zostaviť počítač a dať ho do domácnosti, a tak som sa ho spýtal, na čo je dobrý, a jediná aplikácia, ktorú som dostal, bolo, že žena v domácnosti mohla dať jej recepty na to. Dokázala som si predstaviť svoju ženu, ktorá tam sedela s počítačom pri sporáku… nevyzerala naozaj veľmi prakticky.
„V skutočnosti, aj keď k nám prišiel Steve Jobs a ukázal nám, čo sa deje v spoločnosti Apple, vieš, že som to považoval za… jednu zo stoviek aplikácií, ktoré existovali pre mikroprocesory, a neocenil som, že to bol významný nový smer. ““
Noyce mal podobný názor a povedal: „Celé spotrebiteľské podnikanie bolo oblasťou, ktorú sme na začiatku nevideli. Zdalo sa nemožné, aby sa táto fenomenálna úroveň elektronickej sofistikovanosti, ktorú predstavuje mikroprocesor, mohla kedykoľvek dostatočne znížiť v nákladoch, takže jednoduché požiadavky spotrebiteľa by mohli byť splnené. ““
Krátko po zavedení 8080, Faggin nechal Intel, aby našiel Ziloga a vzal so sebou Šimu. Spoločne vytvorili mikroprocesor Z-80, ktorý bol navrhnutý tak, aby mal binárnu kompatibilitu s procesorom 8080, aby mohol prevádzkovať rovnaký softvér. Samotný počítač Z-80 by sa na konci sedemdesiatych rokov používal v mnohých skorých osobných počítačoch, väčšinou s prevádzkou CP / M.
Medzitým by sa zariadenie 8080 zvyklo na prvé zo strojov, ktoré by skutočne získali pozornosť fandov, ktorí postavili obchod s osobnými počítačmi, počnúc počítačom Altair 8800.
Nie som si istý, či bol 8080 skutočne „najdôležitejším samostatným produktom dvadsiateho storočia“, ako to nazýva Michael Malone. Ale to bol určite produkt, ktorý zmenil svet.
