Microprocessore Progression - Part One


15 Mar 2011

Nei giorni scorsi ho scritto un articolo su transisors; cosa sono e perché sono importanti. Ciò che mi ha spinto a cercare i microprocessori degli ultimi trent'anni o giù di lì, dal momento che i microprocessori sono quasi interamente transistor e si trovano in quasi tutti i dispositivi elettronici si può nominare.

Ho pensato di scrivere un articolo su di lui, ma mi sono reso conto che avevo bisogno di più di una per coprire davvero il soggetto.




Come sempre cercherò di scrivere questo per il laico e tentare di spiegare come vado avanti. Se io non sono riuscita o se avete un problema con qualcosa che ho scritto per favore fatemelo sapere nella sezione commenti.

Grazie!

Intel
Intelligent Electronics (Intel) sarà l'obiettivo principale di questo primo articolo, se ho anche bisogno di coprire microprocessori Motorola pure. Ciò è principalmente perché nei primi giorni di Intel è stata in prima linea nella progettazione di microprocessori.

Poiché queste voci che avanzano le società di cui si espanderà per Advanced Micro Devices, Texas Instruments, Samsung, Nvidia, e così via. Cercherò di includere foto del processore mainstream e tentare di dare un'idea della scala come vado avanti.

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Intel 4004

Questo è stato davvero un incidente di qualsiasi tipo. Intel non stava cercando di creare il primo microprocessore commercialmente fattibile, ma un contratto ha portato l'azienda in quella direzione.

Prima Intelligent Electronics (Intel) ha progettato questo circuito integrato, un sacco di informatici ha parlato di computer su un chip di memoria (già in forma di chip), ma nessuno pensava di una domanda valida per una cosa del genere. Fino ad allora, i computer sono stati costruiti in componenti più grandi, ma nessuno aveva preso seriamente in considerazione la creazione di un intero team in un unico pezzo di silicio per scopi commerciali. Certo, era solo una questione di tempo, ma l'accordo ha causato Intel per creare prima.

Nel 1970, Intel ha fatto perché avevano chiesto dodici chips. Purtroppo, la società non ha le strutture per la produzione che molti dispositivi discreti. Busicom, la società che ha voluto questi chip, stava progettando di costruire una calcolatrice avanzata e la necessità che molti per la progettazione. Fino ad allora, Intel ha reso chip di memoria per i principali produttori di computer, ma non ha prodotto microprocessori profonde.

Due ingegneri di Intel, Ted Hoff e Federico Faggin pensavano di poter creare un chip che ha fatto dodici funzioni. Per fare questo, il chip deve essere programmabile; un microprocessore.

Intel si avvicinò con la progettazione e lo ha presentato a Busicom, ma la società ha avuto problemi finanziari e alla fine è andato in bancarotta. Intel saggiamente ha riacquistato la licenza per il design sessantamila dollari (quasi sconosciuta somma in quei giorni). Busicom finalmente andato sotto e Intel 4004 venduto a una vasta gamma di aziende statunitensi come il cuore dei computer e di altri dispositivi di computazione complessi.

La Intel 4004 erano 2300 (2300) transistor nel suo design. Ha funzionato tra 500 ~ 750 kHz. Ed è la progettazione di base di silicio incorporato Canal P M et al O di idrossido di S emiconductor come porta.

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Intel 8008

Secondo il processore Intel è stato il 8008 ed è stato in realtà sviluppato mentre 4004 Computer Terminal Corporation (CTC) ha avuto il contratto per la progettazione come il nucleo di un terminale intelligente che stavano costruendo. Purtroppo, 8008 non era veloce come CTC voleva andare e design "fallimento". Che certamente non si è fermata Intel per mantenere i diritti per progettare e vendere come un processore "dilettante" attraverso riviste come Popular Electronics e Radio Electronics.

Il 8008 ha anche avuto più transistor su di esso rispetto al 4004 tremila e quattrocento (3400) cento. Ha funzionato 500 Kilo-Hertz e modelli successivi fino a 800 Kilo-Hertz. E, come il 4004 utilizza P-Channel M et al O di idrossido di S porte emiconductor su una base di silicio.

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Intel 8080

Il chip che ha cambiato il mondo
Questo era un primo microprocessore a molti livelli. "E 'stato il primo processore Intel a rompere la barriera della velocità megahertz, è stato il primo ad utilizzare il silicio N-Channel Metal Oxide Semiconductor, e fu il primo ad essere approvato dalla comunità in amatoriale Altair 8800 computer.

Questo prodotto è stato un tale successo che Intel produce da molti anni migliorando costantemente il funzionamento e le prestazioni.

Il primo chip, introdotta nell'aprile del 1974 ha raggiunto una velocità di clock di due megahertz (MHz 2) significativamente superiore al tasso di 8008. E 'anche ricco di più transistor nello stesso spazio in 8008 e quasi raddoppiato il numero totale di transistor su un chip. In realtà aveva seimila (6000) a trenta-8008s (3400) cento.

Porte usati N-channel ossido metallico semiconduttore su un substrato di silicio ed era un completo processore otto bit differenza 4004, che era quattro bit.

Ma forse il suo più grande richiesta di fama è come una componente essenziale per il primo kit microcomputer integrato da offrire al pubblico.

L'Altair 8800
Nel corso del 1974, la rivista Popular Electronics ha subito un cambiamento di indirizzo; fusa con un'altra rivista chiamata mondo Ziff-Davis pubblicazioni Electronics. Diversi autori disertato alla rivista Radio Electronics, un concorrente e Popular Electronics stava perdendo le sottoscrizioni ei lettori probabilmente i migliori articoli appaiono improvvisamente in Elettronica Radio. RE stava offrendo istruzioni del kit costruito radio mensili, calcolatrici e precursori del computer.

Nel tentativo di avvicinare il lettore editore di Popular elettronica avanzata Salsberg sua volta insistito sul fatto che la rivista fa la sua propria serie di kit elettronici. Les Solomon, un altro editor, sapeva Micro Instrumentation e sistemi di telemetria (MITS) stava lavorando su un chip basato su piattaforma Intel e contattare il team aziendale. Ed Roberts e Bill Yates di MITS completato un prototipo e Popular Electronics spediti per ferrovia, ma per fortuna avere l'attrezzatura persa durante la spedizione.

Imperterrito Ed Roberts è andato a lavorare costruzione di una sostituzione. Roberts aveva considerato l'Intel 4004 e 8008, ma sapeva che non erano abbastanza potenti. E 'anche considerato la National Semiconductor IMP-8 e IMP-16, ma entrambi questi processori non erano veramente "computer su un chip", una creazione. Motorola stava ancora lavorando in 6800 da out.He finalmente risolta sul Intel 8080.

Quando Roberts ha contattato di chip Intel riferito offerto 360 dollari per unità, il ragionamento Intel è un prezzo equo; si trattava di un computer dopo tutto. Ma Roberts aveva anni di esperienza con i produttori di apparecchiature originali (OEM) e ha lavorato il prezzo a $ 75 per chip.

Quando Altair kit Roberts era la versione pronta di tutto il progetto è costato $ 400 o si può acquistare pre-montato per 621 dollari.

Giusto in tempo per il Natale
Poiché il numero di gennaio 1975 Popular Electronics in realtà ha colpito edicole nel dicembre del 1974, poco prima che il tempo di Natale per il kit è stato perfetto. Entro febbraio 1974 MITS avevano l'ordine di 1.000 unità (200 unità Roberts ha deciso che la vendita era un equilibrio per il MITS) e MITS aveva venduto e consegnato a fine maggio 2500. Nel mese di agosto, il numero era di 5.000. In tale personale MITS periodo è aumentato 20-90 dipendenti.

Nonostante le vendite stellari Altair è stato venduto al costo. Roberts e il personale pensato di realizzare un profitto dalla vendita di schede di memoria e altre periferiche; hanno fatto. Dalla base di Altair era solo una scheda di memoria di una carta supplementare è necessaria una scheda di interfaccia per eseguire il langauge BASIC che è stato presentato per l'auto nel mese di luglio 1974. Un costo di schede di memoria supplementari $ 338 e la scheda memoria parallela costa 114 dollari. Questi due tavoli insieme Altair superano il costo come kit, ma sono stati venduti con profitto a differenza del computer stesso.

MITS non può tenere il passo
Popolarità di MITS Altair stato condannato in grado di tenere il passo con la domanda di computer e schede. Infine, uno degli acquirenti del kit originale del computer Altair, Robert Marsh, ha iniziato la produzione delle sue schede di memoria a 225 dollari. Queste carte sono 100% compatibili con la tecnologia di Altair 8800 processori, ora Marsh, rapidamente ha cominciato a sanguinare MITS vendite.

Una maggiore concorrenza
IMS Consulting a San Leandro in California ha voluto utilizzare il Altair 8800, ma non lasciatevi scoraggiare dai lunghi ritardi nell'invio MITS. Hanno deciso di costruire il proprio microprocessore e ha chiamato la IMSAI 8080. Il team IMSAI era superiore in progettazione, eliminando alcuni dei problemi di base con Altair e il computer è stato introdotto al pubblico nel numero di ottobre di Popular Electronics. MITS Altair contrasta con il 8080B e la gara era su.

MITS infine realizzato un profitto, ma più specificamente hanno cambiato il paesaggio per i computer e gli utenti. Qualsiasi improvvisa, non solo una università o azienda può possedere un computer.

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Motorola 6800

A proposito di processori Intel di tempo è stata la produzione di 8080 Motorola stava lavorando da solo. A differenza della Intel 8080 6800 funzionare a una tensione di 5 V (s) non tre, aveva anche una frequenza di orologio di una megahertz, e aveva un totale di sedici bit bus (bus 8080 differenza di otto bit) mezzi che potrebbe elaborare il doppio dei dati 8080 sul materiale stesso orologio speed.The MC6800 N-Channel Metal Oxide Semiconductor silicio viene utilizzato per la produzione. Aveva quattromila (4000) transistor per il 8080s seimila (6000).

Foundry Problemi
Motorola ha avuto alcuni problemi di produzione vero inizio. Il chip era più grande e più il numero di fiches che possono essere prodotti per il wafer di silicio è ridotto a causa di questo. Inoltre, maggiore è il chip era più probabilità di avere problemi di un cortocircuito. In qualsiasi momento, solo il 25% del Motorola MC6800 sono stati di vitale importanza per il restante 75% è considerato spazzatura e relegato nel cestino. Motorola finalmente si avvicinò con un miglior processo di produzione (discusso nella seconda parte), che riduce notevolmente il fallimento valutatore.

A differenza della progettazione di chip Intel Motorola è stato progettato fin dall'inizio per emulare un computer è già stabilito e popolare; Digital Equipment Corporation (DEC) PDP-11. Motorola ha inoltre fornito un linguaggio assembly sistema di sviluppo per i tifosi potrebbero iniziare a programmare "out of the box." In realtà, Motorola era molto generoso con la documentazione. Su richiesta, l'acquirente potrebbe ottenere un manuale settecento pagine che spiegano come costruire un terminale POS che incorpora il 6800 nel suo design.

Il 6800 ha trovato la sua strada nel grafico Computing System Tektronix 4051. iterazioni successive di 6800 hanno trovato la sua strada nel Heathkit, il TRS-80 formatori informatici a colori, drago 32/64 in Europa.

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Termini

Tutti i chip per computer precedentemente utilizzati canale N o la tecnologia transistor P-Channel Metal Oxide Semiconductor nel settore manifatturiero. In effetti, i transistori (e ogni processore è principalmente una raccolta di transistor) sono campo di tipo modalità transistor ad effetto di MOSFET sono stati chiamati o Metal Oxide Semiconductor effetto di campo transistor.

Ciò significa che (vedi immagine a destra) che il transistore viene acceso o spento per cambiare l'effetto di un campo o in prossimità della sorgente e drain sono canali di flusso elettrico in un transistor. Transistor utilizzati punti di contatto sopra porta che significa autorizzato il flusso di corrente attraverso il sorgente porta di scarico.

Transistori ad effetto di campo, tuttavia, il passaggio di corrente attraverso il substrato di silicio se la porta corrente (galleggiante sopra source e drain) ha permesso un effetto di campo rendendo il flusso di elettroni tra la fonte ( lato con la tensione di alimentazione) allo scarico (corrente fluiva).

Fonte: Il lato del transistore in cui la corrente elettrica viene mantenuta o è la sorgente della corrente che fluisce attraverso un transistore di potenza.

Drain: Il lato del transistore in cui la corrente scorre quando il transistor è acceso.

Cancello: La regione del transistore che controlla il flusso di corrente dalla sorgente di scarico.

Pacchetto Dual Inline: Un pacchetto per un chip con due serie parallele di spine, che sono online. Conteggio Pin è sempre anche il fatto che ci sono numeri uguali su entrambi i lati, tuttavia, il numero totale di pin può variare da pacchetto a pacchetto.

P-Channel: Questo è un transistore che opera con una tensione positiva alla fonte.

N-Channel: Questo è un transistore che opera con una tensione di alimentazione negativa.

MOS: Metal Oxide Semiconductor. La superficie di detta base è transistore silicio. Le porzioni che formano i percorsi conduttivi sono ossidi metallici come ossido di alluminio, arseniuro di gallio, e così via.

MOSFET: Questo è un transistore progettato in modo che la porta è isolato dalla sorgente e drain da uno strato di materiale non conduttivo. Quando la tensione è applicata alla corrente di gate fluirà attraverso l'isolamento. Questa forma del transistore è stato ampiamente utilizzato in quanto non conduce elettricità nella direzione inversa.

Coda

Fatta eccezione per il Motorola MC6800, e il chip in molti casi, tutti i microprocessori qui presentati sono stati progettati per l'uso in computer e ventilatori apparecchiature costruite. Il prossimo capitolo della serie, progressione di microprocessori - coprire parte microprocessori progettati e costruiti per essere tutto il cuore per la prossima linea di personal computer, che potrebbe essere acquistato dallo scaffale più completo, pronto per l'uso personale/dispositivi di home computing.

Durante questo periodo, il numero di transistor per aumenti di chip geometricamente, clock record rotti, i computer sono diventati meno costosi e sempre più persone possono permettersi di comprarli.

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