Intel 4004

Intel 4004
Gyártó	Intel
Max CPU órajel	740 kilohertz 750 kilohertz
Gyártás technológia méret	10 µm lithography process
Utód	Intel 4040 Intel 8008
A Wikimédia Commons tartalmaz Intel 4004 témájú médiaállományokat.

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.

Technikai részletek

• Maximális órajel: 740 kHz.
• 4 bites BCD aritmetikát támogató ALU
• Utasításciklus: 10,8 µs^[1] (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.

Gyűjtők

Az Intel 4004 egyike a világ legkeresettebb gyűjthető / antik chipjeinek. A 4004-es a nagy értékű chipek családjába tartozik. 2005-ben a hasonló chipek ára az 1000 dolláros összeget is elérte az eBayen. A kevésbé értékes darabok árai 300 és 500 dollár között vannak.

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^[2] foglalt el – tehát az ENIAC kb. tizennégymilliószor akkora területet foglalt, mint a 4004, annak 12 mm²-es^[3] 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”.

Jegyzetek

További információk

A Wikimédia Commons tartalmaz Intel 4004 témájú médiaállományokat.

• Intel's First Microprocessor—the Intel® 4004 — Intel Museum (Intel Corporate Archives) entry.
• The Intel 4004: A testimonial from Federico Faggin, its designer, on the first microprocessor's thirtieth birthday — Faggin's own 4004 website.
• Interview with Masatoshi Shima regarding his role in the 4004 — at the IEEE's History Center.
• MCS-4 Micro Computer Set Data Sheet (12 pp.) — Intel Corp., November 1971; at the Smithsonian's Chip Collection.
• Comprehensive Intel 4004 chipset information — at Christian Bassow's CPU Museum.
• Intel 4004 schematics — at the unofficial 4004 website, and a simulator in Java.
• Cover of the IEDM (International Electron Devices Meeting) Program The Silicon Gate Technology was first presented by its developer, Federico Faggin, at the IEDM on October 23, 1968 in Washington, D.C.
• Cover of "Electronics" magazine, September 29, 1969 The cover features the Fairchild 3708, the world's first commercial integrated circuit using Silicon Gate Technology, designed by Federico Faggin at Fairchild in 1968.
• Busicom Calculator Engineering Prototype (Gift of Federico Faggin to the Computer History Museum, Mountain View, California). The CHM collection catalog shows pictures of the engineering prototype of the Busicom 141-PF desktop calculator. The engineering prototype used the world’s first microprocessor to have ever been produced. This one-of-a-kind prototype was a personal present by Busicom’s president Mr. Yoshio Kojima to Federico Faggin for his successful leadership of the design and development of the 4004 and three other memory and I/O chips (the MCS-4 chipset). After keeping it at home for 25 years, Faggin donated it to the CHM in 1996.