Procesory

Intel 4004: náhodný procesor, který před padesáti lety změnil svět

Před padesáti lety se na svět dostal první skutečný mikroprocesor, který začal novou éru těchto univerzálních čipů. Jeho úspěch však nebyl vůbec plánovaný, ani očekávaný. Ba naopak, vše se uskutečnilo díky mnoha náhodám, které se staly v Intelu roku 1969 a následujících měsících a letech. Podíváme se, co se vlastně stalo a proč měl slavný procesor Intel 4004 takový úspěch.

Kalkulačka a málo inženýrů

Intel byl založen v roce 1968, jedním ze zakladatelů byl i známý Gordon Moore. Od založení se tehdy ještě malá firma (150 zaměstnanců, 20 v R&D) zabývala vývojem polovodičových součástek a paměťových čipů SRAM.

Na začátku roku 1969 ale získal Intel zakázku od japonské firmy Busicom, která se zabývala výrobou kalkulaček nejrůznějších druhů. Intel dostal poptávku na několik specializovaných čipů, které se měly nacházet v budoucích modelech připravovaných kalkulaček. V zadávací specifikaci bylo mimo jiné také to, že by se celý systém měl skládat z přibližně šestnácti čipů.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Kalkulačka Busicom 141-PF s procesorem Intel 4004

To byla pro Intel a především jeho inženýry šokující zpráva. Rychle navrhnout tolik různých čipů včetně jejich vzájemného propojení a komunikace nebylo reálné. Intel byl totiž stále poměrně malou společností a na takové množství čipů za krátkou dobu neměl dostatek lidí.

Bylo jasné, že musí nastoupit extrémní efektivita a co možná největší zjednodušení. Návrhu samotné architektury čipu se ujali inženýři Marcian Hoff a Stanley Mazor. K samotné konstrukci se jim nakonec podařilo zlákat Federico Faggina, který se v roce 1968 dostal do Palo Alto a ve společnosti Fairchild Semiconductor vyvinul technologii MOS Silicon Gate (základ všech moderních čipů CMOS).

Nadaný Federico Faggina se dostal na pozici projektového ředitele a jeho úkolem bylo zmíněnou architekturu dostat do reálné podoby, která umožní výrobu čipu. Jeho práce zahrnovala design čipu (logika, obvody včetně nákresu), testování a vytvoření testovacího programu. Celou dobu mu pomáhal Masatoshi Shima ze společnosti Busicom, jež si řešení objednala.

Jak sám Faggina prozradil, jeho začátky ve společnosti Intel byly těžké, ale nikoli po technické stránce. Již po prvních dnech ve své nové práci totiž musel uklidňovat zmíněného Shima, který když zjistil, že se na projektu od jeho zadání takřka skoro nepracovalo, chtěl skočit ze střechy. Uzávěrka se totiž blížila. Nakonec ale Intel získal povolení k prodloužení termínu, což znamenalo dostatek času na čtrnáctihodinové pracovní směny.

Čtyři čipy a nefunkční Intel 4004

Nakonec se celé řešení skládalo ze čtyř čipů (MCS-4) – Intel 4001 (2048 bit ROM – paměť pouze pro čtení s uloženým programem), Intel 4002 (RAM pro ukládání dat) a Intel 4003 (I/O). Když se Faggin pokusil o první testy, zjistil, že procesor Intel 4004 nefunguje. Po delším zkoumání i s pomocí mikroskopu však dokázal najít chybu, za kterou mohla výroba a nikoli jeho design.

Odkládané termíny i přes nervózní Busicom přinesly ale asi to nejdůležitější, co Intelu pomohlo stát se největším výrobce procesorů na světě. První integrovaný obvod začal zajímat jednoho ze zakladatelů Intelu – Bob Noyce. Takový čip byl prostě natolik revoluční, že se dal použít i na další věci, nikoli pouze pro jednu kalkulačku jednoho výrobce.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Dlouho čekající Busicom chtěl kvůli zpožděním snížit cenu a Intel se rozhodl tohoto kroku využít. Dohodl se s Busicomem, že čip bude mít levněji, ale Intel si ponechá práva pro své potřeby. Díky této smlouvě mohl Intel začít pomalou, ale jasnou cestu výrobce mikroprocesorů.

Nejrevolučnější produkt v dějinách

Právě tak tehdy CEO Intelu Gordon Moore nazval nový čip Intel 4004. Byl schopný pracovat s matematickými operacemi, skládal se z 2 300 tranzistorů, dokázal zpracovat čtyři bity najednou a pracoval na frekvenci 108 kHz (maximálně až 740 kHz). První reklama na tento procesor se objevila 15. listopadu 1971 v časopise Electronic News.

Klepněte pro větší obrázek
Reklama Intelu z roku 1971

V roce 1972 Intel přestavil 8bitového nástupce v podobě procesoru Intel 8008. Jeho vývoj začal již v době designování Intelu 4004, ale byl pozdržen. Intel 8008 byl původně navrhován pro společnost Datapoint, která Intelu dodala i vlastní instrukční sady.

  • Intel 4004 měl v roce 1971 takový výkon, jako celý sálový počítač z roku 1946
  • První procesory Intel 4004 byly vyráběny pomocí 50mm waferů
  • Technologie výroby byla 10 000 nm

Datapoint ale nakonec nemohl zaplatit, odstoupil od smlouvy a Intelu nechal veškerá práva nejen na samotný čip, ale i na instrukční sady. A právě základy instrukční sady x86, která je teď pod taktovkou Intelu, se zrodily u tohoto procesoru.

Podrobná PDF - originální schéma procesoru, manuál, datasheet

Úspěch až s příchodem IBM PC

Také další výrobci samozřejmě začali vyrábět své procesory, Intel ale dlouhou dobu sázel především na paměťové čipy. Oproti ostatním se snažil o co nejsnazší rozšíření, které zahrnovalo i velkou podporu z pohledu vývojářských nástrojů.

Klepněte pro větší obrázek

Velký úspěch přišel až s IBM a jeho počítačovou architekturou PC. IBM nakonec zvolilo právě procesor Intel 8088, protože Motorola, kterou mělo v záloze, měla nakonec zpoždění. IBM se ale nechtělo spoléhat na jediného výrobce, proto Intel dostal ultimátum – zajistit dalšího výrobce, nebo žádná smlouva nebude.

Intel si nakonec vybral stejně starou společnost AMD (Advanced Micro Devices), které udělil licenci na výrobu svých procesorů 8086 a 8088.

Diskuze (36) Další článek: NÁVOD: Jak si snadno a zdarma založit líbivý e-mail na vlastní doméně

Témata článku: Technologie, Hardware, Intel, Procesory, Historie, Malá firma, Mikroskopy, Alto, Svět, SVE, Celý sál, Nat REV, Fairchild Semiconductor, Sram, Kalkulačky, Projekt Red, První reklama, Náhodný proces, Federico Faggin, Velká podpora, Proces, Bob Noyce, Micro Devices, Gordon, Stanley, Procesory na Heureka.cz



QR kódy jsou skvělý pomocník, ale i zlý pán. Tohle jsou nejčastější podvody, které vás mohou připravit o peníze

QR kódy jsou skvělý pomocník, ale i zlý pán. Tohle jsou nejčastější podvody, které vás mohou připravit o peníze

** Čtvercový grafický kód usnadňuje život už mnoho let ** S rostoucí oblibou a využitím přibývá i podvodů ** Nejčastěji jsou podvody zaměřeny na podstrčení falešného kódu

Martin Miksa
PodvodQR kódBezpečnost
Nesnadný úspěch WhatsAppu. Jak bezpečné jsou komunikační služby a co vidí FBI?

Nesnadný úspěch WhatsAppu. Jak bezpečné jsou komunikační služby a co vidí FBI?

Již v roce 2014 koupil Facebook jeden z nejoblíbenějších komunikátorů WhatsApp a uživatelé se začali oprávněně obávat o soukromí svých dat. Jak na tom jsou ostatní komunikační služby?

Jiří Kuruc
Lék proti depresi za stokorunu snižuje riziko těžkého průběhu i úmrtí na onemocnění covid-19

Lék proti depresi za stokorunu snižuje riziko těžkého průběhu i úmrtí na onemocnění covid-19

** Klinická studie zkoumala vliv antidepresiva fluvoxamin na covid-19 ** Počet úmrtí souvisejících s covidem-19 klesl zhruba o 90 % ** Potřeba intenzivní lékařské péče se snížila zhruba o 65 %

Karel Kilián
COVID-19LékyDepreseMedicína
Izrael díky speciální kamufláži zařídil pro své vojáky „neviditelnost“

Izrael díky speciální kamufláži zařídil pro své vojáky „neviditelnost“

** Materiál „Kit 300“ představuje vizuální i termální kamufláž ** Dokáže zablokovat tepelné vyzařování maskovaného vojáka či třeba stroje ** Velký kus materiálu Kit 300 může ukrýt vozidlo až do velikosti Hummeru

Stanislav Mihulka
IzraelMateriálArmáda
Rusko obviňuje astronautku NASA ze sabotáže Mezinárodní vesmírné stanice
Jiří Černý
Mezinárodní vesmírná staniceNASARusko
Nejlepší filmy na Netflixu v roce 2021. Všechny mají český dabing nebo titulky

Nejlepší filmy na Netflixu v roce 2021. Všechny mají český dabing nebo titulky

Tyto filmy byly v roce 2021 na českém Netflixu nejoblíbenější. Nerozlišujeme žánr, stáří ani hodnocení na filmových webech. Jde o oblíbenost, kterou sleduje web FlixPatrol a počítá z ní souhrnné žebříčky.

Ondřej Králík
Netflix
Božská zadní vrátka: Počítač s Windows můžete šmírovat z webového prohlížeče a pomocí API

Božská zadní vrátka: Počítač s Windows můžete šmírovat z webového prohlížeče a pomocí API

** Ve Windows je už nějaký čas funkce Device Portal ** Po aktivaci spustí webový server ** Můžete s ním počítač šmírovat přes prohlížeč a HTTP REST API

Jakub Čížek
Pojďme programovat elektronikuWindows