Intel 4004 war eine in einer Prozession gehende Haupt4-Bit-Einheit (CPU), die von Intel Corporation 1971 veröffentlicht ist. Es war die erste ganze Zentraleinheit auf einem Span und auch der erste gewerblich verfügbare Mikroprozessor. Solch eine Leistung der Integration wurde möglich durch den Gebrauch der dann neuen Silikontor-Technologie gemacht, die eine höhere Zahl von Transistoren und eine schnellere Geschwindigkeit erlaubt, als vorher möglich war.

Geschichte und Produktion

Die erste öffentliche Erwähnung 4004 war eine Anzeige in der Ausgabe am 15. November 1971 von Elektronischen Nachrichten, obwohl unbestätigte Berichte das Datum der ersten Übergabe schon im März 1971 stellen. Paketiert in einem keramischen 16-Nadeln-Doppelreihenpaket waren die 4004 der erste gewerblich verfügbare Computerverarbeiter, der entworfen und vom Span-Schöpfer Intel verfertigt ist, der vorher Halbleiter-Speicherchips gemacht hatte. Die Hauptentwerfer des Spans waren Federico Faggin und Ted Hoff von Intel und Masatoshi Shima von Busicom (später ZiLOG, der von Faggin gegründet ist).

Federico Faggin, der alleinige Span-Entwerfer unter den Ingenieuren auf dem MCS-4-Projekt, war der einzige mit der Erfahrung in der MOS zufälligen Logik und dem Stromkreis-Design. Er hatte auch die entscheidenden Kenntnisse der neuen Silikontor-Prozess-Technologie mit selbstausgerichteten Toren, die er an Fairchild 1968 geschaffen hatte. An Fairchild 1968 hat Faggin auch entworfen und hat den ersten kommerziellen IC in der Welt verfertigt, der SGT, den Fairchild 3708 verwendet. Sobald er sich Intel MOS Department angeschlossen hat, hat er eine neue zufällige Designmethodik geschaffen, die auf dem Silikontor gestützt ist, und hat viele Technologie und Stromkreis-Designerfindungen beigetragen, die einem einzelnen Span-Mikroprozessor ermöglicht haben, eine Wirklichkeit zum ersten Mal zu werden. Seine Methodik hat den Designstil für alle frühen Mikroprozessoren von Intel und später für den Z80 von Zilog gesetzt. Er hat auch geführt die MCS-4 springen vor, und war für sein erfolgreiches Ergebnis (1970-1971) verantwortlich. Ted Hoff, Leiter der Anwendungsforschungsabteilung, hat nur den architektonischen Vorschlag für Busicom beigetragen, der mit Stanley Mazor 1969 arbeitet, dann ist er zu anderen Projekten weitergegangen. Wenn gefragt, wo er die Ideen für die Architektur des ersten Mikroprozessors bekommen hat, hat Hoff diesen Plessey verbunden, "eine britische Traktor-Gesellschaft", hatte einen Minicomputer Stanford geschenkt, und er damit einige "gespielt hatte", während er dort war. Shima hat die Rechenmaschine von Busicom firmware entworfen und hat Faggin während der ersten sechs Monate der Durchführung geholfen. Der Betriebsleiter der MOS Designabteilung von Intel war Leslie L. Vadász. Zur Zeit der MCS-4 Entwicklung wurde die Aufmerksamkeit von Vadasz auf das Hauptströmungsgeschäft von Halbleiter-Erinnerungen völlig gerichtet, und er hat die Führung und das Management des MCS-4-Projektes Faggin verlassen.

Die japanische Gesellschaft Busicom hatte ihren eigenen speziellen Zweck LSI chipset für den Gebrauch in ihrem Busicom 141-PF Rechenmaschine mit dem einheitlichen Drucker entworfen und Intel beauftragt, es für die Produktion zu entwickeln. Jedoch hat Intel beschlossen, dass es zu kompliziert war und das Sonderverpacken verwenden würde, und so wurde es vorgeschlagen, dass ein neues Design, das mit dem Standard-16-Nadeln-Verpacken des KURZEN BADES und reduzierten Befehlssatz erzeugt ist, entwickelt wird. Das ist auf die 4004 hinausgelaufen, der ein Teil einer Familie von Chips, einschließlich des ROMs, SCHLUCKS und Serien-war, um Verschiebungsregister-Chips anzupassen. Die 4004 wurden etwa 2,300 Transistoren gebaut und wurden im nächsten Jahr durch den allerersten 8-Bit-Mikroprozessor, den 3,500 Transistor 8008 (und die 4040, revidierte 4004) gefolgt. Erst als die Entwicklung der 40-Nadeln-8080 1974, dass die Adresse und Datenbusse getrennt würden, schnelleren und einfacheren Zugang zum Gedächtnis gebend.

Die 4004 haben eine 10-μm Silikontor-Erhöhungslast pMOS Technologie verwendet und konnten etwa 92,000 Instruktionen pro Sekunde durchführen; ein einzelner Instruktionszyklus war 10.8 Mikrosekunden. Die ursprüngliche Uhr-Geschwindigkeitsdesignabsicht war 1 MHz, dasselbe als IBM 1620 Model I.

Intel 4004 wurde durch den physischen Ausschnitt von Platten von Rubylith in dünne Streifen entworfen, um die zu druckenden Stromkreise anzulegen, ein Prozess hat veraltet durch den aktuellen Computer grafische Designfähigkeiten gemacht.

Name und Varianten

Als Federico Faggin die MCS-4 Familie entworfen hat, hat er auch die Chips mit verschiedenen Namen getauft: 4001, 4002, 4003, und 4004, sich vom numerierenden Schema losreißend, das von Intel damals verwendet ist, der die Namen 1302, 1105, 1507, und 1202 beziehungsweise verlangt hätte. Er war der Zahl-Folge von Intel gefolgt, die Idee, dass die Chips ein Teil einer Familie von Bestandteilen waren, hat vorgehabt zu arbeiten nahtlos zusammen würde verloren worden sein. Das früh Numerieren von Intel des Schemas für einheitliche Stromkreise hat eine vierstellige Zahl für jeden Bestandteil verwendet. Die erste Ziffer hat die verwendete Prozess-Technologie angezeigt, die zweite Ziffer hat die allgemeine Funktion angezeigt, und die letzten zwei Ziffern der Zahl wurden verwendet, um die folgende Zahl in der Entwicklung des Bestandteils anzuzeigen. Der 8008 Mikroprozessor wurde 1201 pro die Namengeben-Vereinbarung von Intel ursprünglich genannt. Vor seiner Markteinführung wurde 1201 8008, im Anschluss an die neue mit dem 4001/2/3/4 angefangene Namengeben-Tagung umbenannt.

Die 4004 waren ein Teil der MCS-4 Familie von LSI Chips, die verwendet werden konnten, um Digitalcomputer mit unterschiedlichen Beträgen des Gedächtnisses zu bauen. Die anderen Mitglieder der MCS-4 Familie waren Erinnerungen und Stromkreise des Eingangs/Produktion, die notwendig sind, um einen ganzen Computer durchzuführen. Die 4001 waren ein ROM (ROM-Speicher) mit vier Linien der Produktion; die 4002 waren ein RAM (zufälliges Zugriffsgedächtnis) mit vier Linien des Eingangs/Produktion. Die 4003 waren ein statisches Verschiebungsregister, das zu verwenden ist, für die Eingabe/Ausgabe-Linien zum Beispiel für die Tastatur-Abtastung auszubreiten oder für einen Drucker zu kontrollieren.

Die 4004 eingeschlossene Kontrolle fungiert für das Gedächtnis und die Eingabe/Ausgabe, die durch den Mikroprozessor nicht normalerweise behandelt werden.

Technische Spezifizierungen

• Maximale Uhr-Geschwindigkeit war 740 Kilohertz
• Instruktionszykluszeit: 10.8 µs (8 Uhr-Zyklen / Instruktionszyklus)
• Instruktionsausführungszeit 1 oder 2 Instruktionszyklen (10.8 oder 21.6 µs), 46300 bis 92600 Instruktionen pro Sekunde
• Getrenntes Programm und Datenlagerung. Gegen Architektur-Designs von Harvard, jedoch, die getrennte Busse verwenden, haben die 4004, mit seinem Bedürfnis, Nadel-Zählung zu unterdrücken, einen einzelnen gleichzeitig gesandten 4-Bit-Bus für das Überwechseln verwendet:
• 12 Bit richten
• 8-Bit-Instruktionen
• 4-Bit-Datenwörter
• Befehlssatz hat 46 Instruktionen enthalten (von denen 41 8 Bit breit waren und 5 16 Bit breit waren)
• Register-Set hat 16 Register von 4 Bit jeder enthalten
• Innerer Unterprogramm-Stapel 3 Niveaus tief.

Unterstützungschips

• 4001: 256-Byte-ROM (256 8-Bit-Programm-Instruktionen) und ein eingebauter 4-Bit-Eingabe/Ausgabe-Hafen. Ein 4001 ROM+I/O Span kann in einem System zusammen mit einem 4008/4009 Paar nicht verwendet werden.
• 4002: 40-Byte-RAM (80 4-Bit-Datenwörter) und ein eingebauter 4-Bit-Produktionshafen; der RAM-Teil des Spans wird in vier "Register" von 20 4-Bit-Wörtern organisiert:
• 16 Datenwörter (verwendet für mantissa Ziffern im ursprünglichen Rechenmaschine-Design)
• 4 Status-Wörter (verwendet für Hochzahl-Ziffern und Zeichen im ursprünglichen Rechenmaschine-Design)
• 4003: Parallele 10-Bit-Produktion wechselt Register aus, um Tastaturen, Anzeigen, Drucker usw. zu scannen.
• 4008: 8-Bit-Adressklinke für den Zugang zu Standardspeicherchips, und eine eingebaute 4-Bit-Chip-Auswahl und Eingabe/Ausgabe-Hafen
• 4009: Programm und Eingabe/Ausgabe-Zugriffskonverter zum Standardgedächtnis und den Eingabe/Ausgabe-Chips
• 4269: Schnittstelle der Tastatur/Anzeige
• 4289: Speicherschnittstelle (verbundene Funktionen 4008 und 4009)
• Zahlreiche Versionen der Linie von Intel MCS-4 von Verarbeitern wurden erzeugt. Die frühsten Versionen sind keramisch und verwenden ein Zebra-Muster des Weißes und grau auf der Rückseite von den Chips. Die folgende Generation des Spans ist Flugzeug weiße Keramik. Jetzige Versionen der MCS-4 Familie werden mit Plastik erzeugt. Sammler dieser Chips haben in den letzten Jahren wegen der Bedeutung kulminiert, die mit diesem Zu-Stande-Bringen vereinigt wird.

Verwenden

Das erste kommerzielle Produkt, um einen Mikroprozessor zu verwenden, war die 141-PF Rechenmaschine von Busicom.

Gemäß Nick Tredennick patentieren ein Mikroprozessor-Entwerfer und Sachverständiger zum Boone/Hyatt Fall:

Ein populäres Mythos hat es, dass Pionier 10, das erste Raumfahrzeug, um das Sonnensystem zu verlassen, einen Mikroprozessor von Intel 4004 verwendet hat. Gemäß Dr Larry Lasher von Forschungszentrum von Ames hat die Pioniermannschaft wirklich die 4004 bewertet, aber hat entschieden, dass es zurzeit zu neu war, um in einige der Pionierprojekte einzuschließen. Das Mythos wurde von Federico Faggin selbst in einem Vortrag für das Computergeschichtsmuseum 2006 wiederholt.

Vermächtnis und Wert

Am 15. November 2006, der 35. Jahrestag der 4004, gefeierter Intel durch die Ausgabe des schematics des Spans, Maske-Arbeiten und Benutzerhandbuches.

Am 15. Oktober 2010 wurde Faggin, Hoff und Mazor dem Nationalen Orden der Technologie und Neuerung von Präsidenten Barack Obama für ihre Pionierarbeit an den 4004 verliehen.

Patente

• Am 14. August 1973. Faggin, Federico: Macht-Versorgung settable bi-stable Stromkreis.

• Am 28. Juni 1974. Hoff, Marcian; Mazor, Stanley; Faggin, Federico: Speichersystem für den Mehrspan Digitalcomputer.

Historische Dokumente

• Faggin F., Capocaccia F. "Ein Neues Einheitliches MOS-Verschiebungsregister", Proceedings XV International Electronics Wissenschaftlicher Kongress, Rom, April 1968, Seiten 143-152. Dieses Papier beschreibt ein neuartiges statisches MOS-Verschiebungsregister, das an SGS-Fairchild (jetzt ST entwickelt ist, Mikro-) am Ende 1967, bevor sich Federico Faggin Fairchild R&D in der Palo Altstimme (Kalifornien) im Februar 1968 angeschlossen hat. Faggin hat später dieses neue Verschiebungsregister in den MCS-4 Chips einschließlich der 4004 verwendet.
• Deckel und Auszug des IEDM (Internationale Elektrongerät-Sitzung) Programm (Oktober 1968). Silicon Gate Technology (SGT) wurde zuerst von seinem Entwickler, Federico Faggin, am IEDM am 23. Oktober 1968 in Washington, D.C präsentiert. Es war die einzige kommerzielle Prozess-Technologie für die Herstellung von integrierten Stromkreisen von MOS mit dem selbstausgerichteten Tor, das später durch die Halbleiter-Industrie allgemein angenommen wurde. Der SGT war die erste Technologie, um kommerziellen dynamischen RAM, CCD Bildsensoren, nicht zu erzeugen, flüchtige Erinnerungen und der Mikroprozessor, zum ersten Mal alle grundsätzlichen Elemente eines allgemeinen Zweck-Computers mit LSI zur Verfügung stellend, haben Stromkreise integriert.
• Deckel der Elektronik-Zeitschrift (am 29. September 1969). Der Artikel Electronics stellt den Fairchild 3708, entworfen von Federico Faggin 1968 vor. Es war der erste kommerzielle einheitliche Stromkreis in der Welt mit der Silikontor-Technologie, seine Lebensfähigkeit beweisend.
• Initialen F.F. (Federico Faggin) auf dem 4004 Design (1971). Die 4004 Bären die Initialen F.F. seines Entwerfers, Federico Faggins, auf einer Ecke des Spans geätzt. Das Unterzeichnen des Spans war eine spontane Geste der stolzen Autorschaft und war auch eine ursprüngliche Idee, die nach ihm durch viele Entwerfer von Intel imitiert ist.
• Busicom Rechenmaschine-Technikprototyp (1971). (Geschenk von Federico Faggin zum Computergeschichtsmuseum, der Bergansicht, Kalifornien). Der CHM Sammlungskatalog zeigt Bilder des Technikprototyps von Busicom 141-PF Tischrechenmaschine. Der Technikprototyp hat den ersten jemals zu erzeugenden Mikroprozessor in der Welt verwendet. Dieser einzigartige Prototyp war eine persönliche Gegenwart durch Präsidenten von Busicom Herr Yoshio Kojima Federico Faggin für seine erfolgreiche Führung des Designs und Entwicklung des 4004 und drei anderen Gedächtnisses und der Eingabe/Ausgabe-Chips (der MCS-4 chipset). Nach dem Halten davon in seinem Haus seit 25 Jahren hat Faggin es dem CHM 1996 geschenkt.
• F. Faggin und M.E. Hoff: "Standardteile und kundenspezifisches Design verschmelzen sich mit dem Vier-Späne-Verarbeiter-Bastelsatz". Elektronik/April 24, 1972, Seiten 112-116
• F. Faggin, M.Shima, M.E. Hoff der Jüngere. H. Feeney, S. Mazor: "Der MCS-4 Ein LSI Mikrocomputersystem". IEEE '72 Gebiet Sechs Konferenz

Weiterführende Literatur

• Federico Faggin, Marcian E. Hoff der Jüngere. Stanley Mazor und Masatoshi Shima. Die Geschichte der 4004. IEEE Mikro-, 16 (6):10-20, Dezember 1996. "Die 4004 Designmannschaften erzählen seine Geschichte."
• Intel 4004 Microprocessor 35th Anniversary - Lebende Aufnahme von Präsentationen durch Ted Hoff und Federico Faggin am Computergeschichtsmuseum für den 35. Jahrestag des ersten Mikroprozessors. (youtube.com)
• IEEE Stromkreis-Zeitschrift des Festen Zustands, Winter 2009 Vol.1 Nr. 1. "Der 4004 Mikroprozessor von Faggin, Hoff, Mazor und Shima".

Außenverbindungen

• Der erste Mikroprozessor von Intel — Intel 4004: Intel Museum (Intel Corporate Archives) Zugang
• Intel 4004: Ein Zeugnis von Federico Faggin, seinem Entwerfer, auf dem dreißigsten Geburtstag des ersten Mikroprozessors von Intel
• Die Methodik für das Zufällige Logikdesign, das in den 4004 und in Ganzem Frühem Intel Microprocessors verwendet ist
• Interview mit Masatoshi Shima
• MCS-4 Mikrocomputersatz-Datenplatte (12 Seiten)
• Intel 4004 schematics an der inoffiziellen 4004 Website und einem Simulator in Java
• Die entscheidende Rolle des Silikondesigns in der Erfindung des Mikroprozessors
• Hohe Entschlossenheitslicht-Mikroskop-Bilder von Intel 4004 sterben zusammen mit einer grundlegenden Erklärung der CMOS Logik
• Intel 4004 Assembler und Zurückübersetzer: Einfache Programmierwerkzeuge für Intel 4004 in Javascript
• Datasheet Intel 4004
• Datasheet Intel MCS-4