Первый процессор Intel: история появления от идеи до воплощения

Большие компьютеры созданы людьми еще в середине XX века. Процессоры, как их основные элементы, были известны давно. Почему первый процессор Intel вошел в историю, чем он был примечателен?

Со времен Чарльза Беббиджа (XIX век) процессор или «вычислитель» представлял собой крупное механическое, а впоследствии (XX век) электронное устройство для обработки информации. То были действительно крупные электронные системы, состоящие из тысяч и тысяч отдельных радиоэлектронных элементов. Все элементы вместе собирались в большие шкафы (стойки), которые размещались в специальных огромных машинных залах.

Содержание:
1. Появилась компания Intel
2. Микросхемы для калькуляторов
3. Идея универсальной микросхемы
4. Права на микропроцессор Intel 4004
5. Основные характеристики, применение Intel 4004

Появилась компания Intel

Ученые и инженеры стремились к микроминиатюризации, к воплощению крупных электронных схем в одной единственной микросхеме. Однако для работы процессора было необходимо великое множество радиоэлементов. Это не позволяло реализовать идеи уменьшения размеров процессоров с помощью тогдашних технологий.

Время шло вперед, неуклонно приближая победу микроминиатюризации в электронике. Компания Intel сначала имела название NM Electronics. Она начала работу 18 июля 1968 года. Основали будущую корпорацию Гордон Мур и инженер Роберт Нойс. Ранее оба трудились в компании Fairchild.

Микропроцессор Intel 4004 (источник https://pttn.me/p/CollectionProcesseurs)

Через некоторое время в штат вошел новый сооснователь – инженер Эндрю Гроув. Название компании NM Electronics было изменено на Intel. Инженеры объединились для определенной цели – сделать память на базе полупроводников максимально практичной и доступной для рядовых пользователей.

На тот момент память такого типа была дороже более чем в сто раз памяти на магнитных носителях. Удешевление случилось позже за счет постепенного развития технологий микроминиатюризации. Вклад в развитие этих технологий внесли многие компании, и одной из самых заметных в то время была именно Intel.

К 1970 году молодая компания уже была вполне успешным поставщиком чипов памяти, первой начав продажу модулей свыше 1 килобайт. Модуль был весьма популярен, а штат компании имел уже более 100 специалистов.

На тот момент времени это был настоящий прорыв. Трудно представить сейчас масштабы такого достижения. Ведь в наше время подобные микросхемы уже имеют совсем другие объемы, исчисляемые гигабайтами и даже терабайтами.

Микросхемы для калькуляторов

На успехи Intel обратили внимание представители компании Busicom (Япония). Они приняли решение заказать разработку микросхем для популярного семейства программируемых калькуляторов.

Программируемые калькуляторы имели некоторое количество ячеек памяти для временного хранения чисел. Они снабжались процессором для выполнения программ по обработке хранимых чисел. То есть, программируемые калькуляторы были первым шагом к созданию будущих компьютеров, но то еще не были настоящие компьютеры.

В то время микросхемы создавались под конкретное устройство, что не позволяло их использовать в других разработках. Другими словами, компания Busicom ничем не рисковала, поскольку делала заказ только для своих калькуляторов. А другие конкуренты должны были самостоятельно делать или кому-либо заказывать подобные микросхемы.

Универсальная микросхема: от идеи до воплощения

Первоначально перед компанией Intel была поставлена задача по разработке не менее 12-и (двенадцати) микросхем с уникальной архитектурой и определенным функционалом. Видимо, японцам нужно было сделать не менее 12-ти различных моделей своих программируемых калькуляторов.

Однако Тэд Хофф (инженер Intel) предложил пойти по совершенно другому пути. Его идея была в том, чтобы разработать одну универсальную микросхему, работой которой управляет программа из полупроводниковой памяти. В такой микросхеме должны были использоваться четыре модуля: процессор 4004, контроллер ввода-вывода, ОЗУ – оперативное запоминающее устройство и ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

Фактически, Тэд предложил сделать одну единственную микросхему, а не 12 (двенадцать) разных микросхем. Эту единственную микросхему можно было программировать сколько угодно разными способами. И тем самым получать на ее базе не только 12 устройств, заказанных японцами, но и вообще любое количество разных микросхем для решения бесчисленного количества задач.

Разработка для японской компании стала, благодаря оригинальному решению компании Intel, универсальной разработкой для разных устройств, в которых можно и нужно использовать микросхемы для обработки информации.

В апреле 1970 года компания наняла в штат инженера Фредерико Фаггина. Он должен был спроектировать управляющий чип 4004 в соответствии с задумками Хоффа. Первые рабочие образцы были получены в январе 1971 года. Все этапы разработки были завершены в марте. Промышленное производство стартовало уже в июне 1971 года.

Так процессор 4004 стал, фактически, первым работающим универсальным «вычислителем», который стало возможным запрограммировать для решения самых различных задач. Технически, данный процессор был реализован в виде единственной микросхемы. Микросхема одна единственная, а ее функционал, ее действия отныне зависели от того, как эта микросхема будет запрограммирована.

Позже будут созданы гораздо более мощные процессоры, например, весьма популярный Intel 8080 и многие другие. А микропроцессор Intel 4004 стал самым первым среди последующих, весьма успешных разработок.

Права на микропроцессор Intel 4004

Изначально правами на новую микросхему обладала компания-заказчик Busicom. Фаггин понимал, что новая разработка найдет широкое применение благодаря своей универсальности и стремлению разработчиков к микроминиатюризации вычислительных машин.

В итоге он смог убедить руководство Intel приобрести права на новую микросхему. На тот момент у компании Busicom были значительные финансовые трудности, поэтому она согласилась продать права за 60 тысяч долларов. Так Intel стала владельцем своей уникальной разработки, опередившей время и возможных конкурентов.

Основные характеристики и применение Intel 4004

В ноябре 1971 года состоялся анонс процессора 4004, который использовался в микрокомпьютере MCS-4. Четырехразрядный чип состоял из 2300 транзисторов и функционировал на частоте всего 93 кГц (килогерц).

Современные процессоры – это уже ставшие привычными 64-х разрядные микросхемы с гигогерцовыми скоростями работы. Но те 4 разряда и около сотни килогерц были огромным успехом микрорадиоэлектроники. Ведь это была первая коммерческая микросхема, доступная всем.

Такая микросхема, сделанная на одном единственном полупроводниковом кристалле, размером 3х4 мм, по своим функциям полностью заменяла известные на тот момент большие ЭВМ. Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) того времени размещались в огромных залах и снабжались промышленными системами охлаждения и кондиционирования. А тут, взамен всей этой дорогостоящей громадине, – одна малюсенькая микросхема в стандартном корпусе, как многие другие микросхемы того времени, и ценой всего около 200 долларов США.

Первоначально процессор 4004 разрабатывался как основной вычислительный элемент в калькуляторах. Позднее его широко начали использовать в других устройствах. Например, в медицине для анализа крови, для управления сетью светофоров и для многого другого.

Также существует красивая легенда о том, что Intel 4004 применялся в исследовательской ракете «Pioneer 10». Увы, это лишь легенда, нисколько не умаляющая истинное значение разработки и выпуска первого микропроцессора 4004.

Выводы

Никто тогда и подумать не мог, насколько важным оказался тот самый первый процессор 4004. Чуть позже процессоры стали главными компонентами многочисленных устройств и систем, включая офисную и бытовую технику.

Процессоры входят в состав персональных компьютеров, ноутбуков, планшетов, смартфонов и в другие устройства, что теперь привычно сопровождает нас в нашей современной жизни, насыщенной информацией.

Дополнительные материалы:

1. Краткая история появления персонального компьютера IBM PC

2. Оперативная память компьютера через призму Диспетчера задач Windows

3. Языки программирования: почему появились, яркие представители, как выбрать язык