Processzorok fejlődése, működése
(Intel 80486-ig)

Intel

4004

Az Intel 4004-es egy 4 bites CPU, amit az Intel vállalat adott ki 1971-ben. Ez volt a második teljes, egy lapkára épített CPU (ezt megelőzte a Texas Instruments TMS 1000-es mikrovezérlője), azonban ez volt az első kereskedelmi forgalomba került mikroprocesszor. A 4004-es már a 10 mikrométeres szilíciumkapus PMOS technológiát alkalmazta, és 29000 számítást volt képes elvégezni egy másodperc alatt.

Története és leírása
„A szilíciumkonstrukció a lényege az első mikroprocesszornak.” – Federico Faggin.
A mikroprocesszorok feltalálása előtt már ismert volt azok architektúrája és logikai terve, az azonban még nem, hogyan kivitelezhető egy mikroprocesszor szilíciumban.
A 4004-es 16 lábú CERDIP tokozásban jelent meg 1971. november 15-én. A 4004-es az Intel első számítógépprocesszora. (A cég korábban félvezető memóriachipeket gyártott.)
A chip fő tervezője Federico Faggin és Ted Hoff volt az Intel részéről, és Sima Maszatosi a Busicomtól. Eredetileg a Japán Busicom cégnek készítették az általuk gyártott számológépekhez. A 4004-eshez egyedi támogató chipek is készültek.
A 4004-es áramköre 2300 tranzisztorból épül fel, és a következő évben az első 8 bites mikroprocesszor követte, a 3300 tranzisztoros 8008-as (és a 4040, az átdolgozott 4004-es). Az Intel negyedik mikroprocesszora, a 8080 indította el a mikroszámítógépek forradalmát.
2006. november 15-én, az Intel 4004 35 éves évfordulóját az Intel úgy ünnepelte, hogy kiadta a chip vázlatát, az elkészítésének részleteit, és a felhasználói kézikönyvet.

Az Intel 4004 néhány technikai adata:
• Maximális órajel: 740 kHz.
• 4 bites BCD aritmetikát támogató ALU
• Utasításciklus: 10,8 µs (8 órajelciklus / utasításciklus)
• Utasítás-végrehajtás ideje: 1 vagy 2 utasításciklus (10,8 illetve 21,6 µs), 46300–92600 utasítás másodpercenként.
• Különálló program- és adattárolók. A Harvard architektúrával ellentétben, amelyben az adatok és a programkód külön buszokon közlekednek, a 4004-esben a kivezetések számának alacsonyan tartása érdekében egyetlen multiplexelt 4 bites buszt alkalmaztak az alábbi adatok átvitelére:
    -12 bites címek
    -8 bites utasítások
    -4 bites adatszavak
• Utasításkészlete 46 utasítást tartalmaz (41 db 8 bites, 5 db 16 bites).
• Regiszterkészlete 16 regisztert tartalmaz, 4 bites mind.
• Belső függvényverme 3 szint mély.

Kiegészítő chipek:
• 4001: 256 byte ROM, és egy beépített 4 bites I/O kapu.
• 4002: 40 byte RAM, és egy beépített 4 bites output kapu. A chip RAM része 4 regiszterbe szerveződött, amely 20 darab 4 bites szóra tagolódik:
    -16 adatszóra
    -4 státuszszóra
• 4003: 10 bites párhuzamos output léptető regiszter, a billentyűzet, nyomtató stb. vizsgálatára.
• 4008: 8 bites cím retesz az alapvető memória chipekhez való hozzáféréshez, és egy beépített 4 bites chipválasztó és I/O kapu.
• 4009: Program- és I/O hozzáférés-konverter az standard memória és I/O chipekhez.

Érdekességek
• Az Intel 4004-ről azt mondták, hogy az ENIAC-hoz, az 1946-os szuperszámítógéphez hasonló, amely 27 tonnát nyomott és 167 m2-nyi területet foglalt el – tehát az ENIAC kb. tizennégymilliószor akkora területet foglalt, mint a 4004, annak 12 mm2-es lapkaméretével összehasonlítva.
• Egy legenda szerint a Pioneer–10 űrszondában, amely az első volt, ami sikeresen elhagyta a Naprendszert, Intel 4004-es mikroprocesszort használtak. Dr. Larry Lasher az Ames Research Center-től azt nyilatkozta, hogy a Pioneer fejlesztő gárdája valóban kiértékelte a 4004-est, de „túlságosan újszerű volt abban az időpontban, hogy beletervezzék az egyik Pioneer projektbe”

Eszközök Intel 4004-gyel "hajtva":
Busicom 141-PF

Történelem    Működés    Kronológia    4004    4040    8008    8080    8085    8086    8088    80186    80286    80386    80486