Ustvarjanje 8080: procesor, ki je začel revolucijo računalnika

Če je uvedba Intel 8008 privedla do številnih zanimivih naprav, ki jih lahko štejemo za prve zgodnje računalnike, je njegov naslednik - mikroprocesor Intel 8080 - resnično postal temelj, na katerem je temeljila zgodnja računalniška industrija.

V primerjavi z Intel 4004 in 8008, ki sta pred njim, je bil 8080 veliko zmogljivejši čip. V primerjavi s 4004 tranzistorji 4004 bi 8080 končal z več kot 4.500 tranzistorji in bi lahko deloval pri hitrosti do 2 MHz. Še pomembneje pa je, da so bile številne stvari, za katere so bili potrebni dodatni čipi okoli 4004 in 8008, zdaj integrirani.

Morda je največja razlika ta, da sta bili 4004 in 8008 zasnovani kot procesorja po meri za posamezno podjetje - 4004 za Busicomov kalkulator in 8008 za računalniški terminal Datapoint - 8080 je bil zasnovan za bolj splošen nabor strank. Skratka, zasnovan je tako, da je gradnik vsakega podjetja, ki si ga želi - in zaradi te prilagodljivosti je bila še posebej primerna za tisto, kar bo postalo industrija računalnikov, ki se porajajo.

Razvoj 8080

Koncepti za 8080 segajo v leto 1971, ko je Intel končal čip 4004 in je še vedno delal na 8008, ki bi bil uradno predstavljen aprila 1972.

Potem ko so se pojavile zgodbe o "CPU-ju na čipu", je Intel začel za mikroprocesorje zanimati vse vrste kupcev. Po poročanju The Intel Trinity Michaela S. Maloneja se je "zdelo, da se je celotna industrija elektronike prebudila."

"Nenadoma so inženirji, ki so jih obiskali, čez noč razumeli pomen mikroprocesorjev, " je zapisal Malone. "Prebrali so članke, slišali hitrosti, se pogovarjali z vrstniki in kot bi eden skakali o silikonskem pasu."

Pozno poleti 1971 je Federico Faggin, ki je vodil zasnovo modela 4004 in postal glavni arhitekt 8080, organiziral nekaj tehničnih seminarjev o 4004 in 8008 in je obiskoval obiskovalce. V teh obiskih je dejal: "Prejel sem kar nekaj kritik - kar nekaj velja) - glede arhitekture in zmogljivosti mikroprocesorjev. Bolj kot je računalniško usmerjeno podjetje, ki sem ga obiskal, bolj so bili komentarji nenavadnih ljudi."

"V naših mikroprocesorjih, zlasti v prekinitveni strukturi, so opazili številne omejitve. Zelo je bil kritiziran in upravičeno, saj je imel 8008 zelo primitivno, komaj funkcionalno prekinitveno strukturo." Kupci so se pritoževali tudi nad velikostjo paketa in da je podjetje večkratno naslovilo in podatke. "In seveda, želeli so veliko večjo hitrost. Hitrost 8008 pri 0, 5 megahercu ni bila ustrezna."

Faggin pravi, da sem do vrnitve domov "imel idejo, kako narediti boljši 8-bitni mikroprocesor od 8008, ki bi vseboval številne funkcije, ki so si jih ljudje želeli: najpomembnejše, hitrost in enostavnost povezovanja. Lahko bi imel Obe funkciji sta povečali, če sem namesto 188-palčnega paketa 8008 uporabil 40-pinski paket in integriral funkcije podpornih čipov."

Z drugimi besedami, razmišljal je o tem, da bi bil po večini računov prvi pravi "računalnik na čipu".

Približno na tej točki je Intel razvil "n-kanalno tehnologijo" - učinkovitejšo metodo izdelave tranzistorjev - predvsem za svoj 4K dinamični pomnilnik, Faggin pa je menil, da bi mu lahko omogočil, da bo imel v paketu več in hitrejše tranzistorje. Razmišljal je tudi o vključitvi kazalca zlaganja in dodatnih navodilih za izboljšanje zmogljivosti, pa tudi o 40-pinskem paketu, ki je omogočil 16-bitni naslov in 8-bitno podatkovno vodilo.

Spomladi leta 1972, ko se je 8008 zapiral, je Faggin poslal šefa svojemu šefu Lesu Vadaszu, da je začel z delom na naslednjem projektu.

Toda za Faggin presenetljivo in frustrirajoče, Intel projekta ni odobril. Faggin pravi, da je Intel želel najprej videti, kako se bo trg odzval na 4004 in 8008, medtem ko so drugi opozorili na težave, ki jih je Intel imel pred vrati najnovejših pomnilniških čipov in se želel osredotočiti na to.

Kot rezultat, Intel ni odobril projekta 8080 šele konec septembra ali v začetku oktobra 1972, ko je Faggin (z Vadaszovim soglasjem) najel Masatoshija Shima, nekdanjega inženirja Busicom, ki je tesno sodeloval s Fagginom pri razvoju 4004.

Po besedah ​​Teda Hoffa sta skupaj s Stanleyjem Mazorjem, ki sta zaostajala za zgodnjimi koncepti za 4004 in poskušala koncept prodati kupcem, prejemala veliko prošenj za pomoč od podjetij, ki so "gledala na 8008 in se poskušala potisniti" presega svoje zmožnosti. " Mazor pravi, da je imel Intel številne možnosti za nadaljevanje 8008, vključno s povsem novim dizajnom, vendar je na koncu izbral "izboljšanega 8008", ker bi potreboval manj časa za oblikovanje.

Kot rezultat, je dejal, da so usmerjeni v čip, ki ne bi imel stroge strojne kode, vendar bi naredil jezik za sestavljanje konvertibilnega, tako da če bi nekdo napisal program za 8008, ga lahko pretvori v 8080.

Delo na arhitekturi se je zgodilo v začetku leta 1972, Faggin pa je zaslužil Shima, Mazor, Hoff in 8008 oblikovalca vezja Hal Feeney, ki je veliko prispeval k zgodnjim razpravam in specifikaciji čipa. Ko se je Shima jeseni 1972 pridružil Intelu, je začel delati za Faggin na zasnovi vezja za čip.

Medtem ko bi se 4004 in 8008 izdelovali po postopku 10 mikronov, bi 8080 uporabljal 6-mikronski postopek, kar omogoča veliko več miniaturnosti. (Procesna razdalja teoretično meri velikost funkcij v procesorju, na primer razdaljo med tranzistorji. Današnji najnovejši procesorji nastajajo na 14 nm, pri čemer se razvijajo 10 nm izdelki. Teoretično bi bili 1000-krat bolj blizu.) Paket s štirimi čipi od 8008 jih je imelo 3.500 tranzistorjev, 8080 pa 5000. In ta bi deloval na 2MHz, kar je velik preskok v zmogljivosti.

Kot rezultat tega je bil 8080 prvi mikroprocesor, katerega nabor navodil in pomnilniško naslavljanje sta se približala današnjim miniračunalnikom.

Prodaja mikroprocesorja

Prva izdelava čipa je bila decembra 1973 in Intel je izdelek predstavil marca 1974.

8080 je bil za čip prvotno ocenjen na 360 dolarjev, za kar nekateri trdijo, da je predlagal primerjavo s sistemom IBM System / 360. Intel je do takrat vedel, da obstaja čip. Intelov Hal Feeney je dejal, da je podjetje zagotovilo več kot 400 strankam specifikacijo 8080, še preden je čip sploh dokončan.

V tistem trenutku se je Intel začel veliko tržiti, vodila sta ga Ed Gelbach in Regis McKenna, ki sta ga tržila kot "prvi računalnik na čipu". V okviru tega je bil večji poudarek na razvojnih sistemih, kot so Intelovi stroji Intellec, in programski opremi za take sisteme, vključno z delom Garyja Kildalla v jeziku PL / M in tem, kar bi postalo osnova za CP / M.

Intel je programsko opremo videl kot način prodaje čipov in ne kot samostojno podjetje. Po besedah ​​Paula Freibergerja in Michaela Swaineja Fire of the Valley, "so na vprašanje voditeljev Intela, če imajo kakršne koli ugovore glede njegovega trženja sam, skomignili s rameni in mu rekli, naj nadaljuje. Ne bodo ga prodali sami."

Približno v tem času je Intel vse bolj skrbel za tekmece v mikroprocesorskem poslu. Rockwell je svoj PPS-4, 4-bitni procesor predstavil leta 1972, in Texas Instruments je delal na svojem čipu. In, kar je Intel neznano, je Motorola delala na svojem 800-bitnem procesorju 6800, ki se je pojavil sredi leta 1974, le nekaj mesecev po 8080. Po Fagginovi oceni je imel 6800 boljšo arhitekturo, vendar je uporabljal procesno tehnologijo, je naredil čip velik in počasen glede na 8080.

Postavlja se eno vprašanje, zakaj se Intel ni odločil sam za podjetje PC.

V intervjuju, ki sem ga opravil z Gordonom Mooreom leta 1997, je Altair opisal kot "samo hobi napravo, kjer so vhodi preklopna stikala in izhodi LED-luči. Lahko bi prikazali način delovanja računalnika, a trd način, da naredite kakršno koli praktično računalništvo."

"Nekoč sem celo zavrnil idejo o domačem računalniku, " je dejal Moore. "Eden od naših inženirjev je prišel na idejo, da lahko zgradite računalnik in ga lahko postavite doma. Vprašala sem ga, za kaj je to dobro. Edina prošnja, ki sem jo dobil, je bila, da je gospodinja lahko postavila njeni recepti na njej. Lahko bi si predstavljal, da je moja žena sedela tam za računalnikom ob peči… ni bilo videti zelo praktično.

"V bistvu, tudi ko je Steve Jobs prišel in nam pokazal, kaj se dogaja pri Appleu, veste, da sem na to gledal kot na… še eno od sto aplikacij, ki so obstajale za mikroprocesorje, in nisem ocenil, da gre za pomembna nova smer."

Podobno stališče je imel Noyce in rekel: "Celoten potrošniški posel je bilo področje, ki ga na začetku preprosto nismo videli. Preprosto se je zdelo nemogoče, da bi se lahko ta fenomenalna raven elektronske izpopolnjenosti, ki jo predstavlja mikroprocesor, kdaj dovolj pocenila, da bi bila preprosta potrošniške zahteve bi lahko bile izpolnjene."

Kmalu po uvedbi leta 8080 je Faggin prepustil Intelu, da je našel Zilog in s seboj vzel Shima. Skupaj so ustvarili mikroprocesor Z-80, ki je bil zasnovan tako, da ima binarno združljivost z modelom 8080, tako da lahko poganja isto programsko opremo. Z-80 bi se uporabljal v mnogih zgodnjih osebnih računalnikih v poznih sedemdesetih letih, večinoma s CP / M.

Medtem bi se 8080 navadili na prvi od strojev, ki bi resnično pritegnili pozornost hobijevcev, ki so zgradili podjetje za osebne računalnike, začenši z Altair 8800.

Nisem prepričan, da je bil 8080 res "najpomembnejši posamični izdelek dvajsetega stoletja", kot ga imenuje Michael Malone. Gotovo pa je izdelek spremenil svet.