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



Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce
Mapy GoogleStreet View
Anatomie kybernetické apokalypsy krok za krokem. Co se v pondělí stalo ve Facebooku?

Anatomie kybernetické apokalypsy krok za krokem. Co se v pondělí stalo ve Facebooku?

** Včera odpoledne Facebook postihl rozsáhlý výpadek ** Tentokrát jej experti pečlivě zmapovali ** Projdeme si ho krok za krokem a vysvětlíme jednotlivé etapy

Jakub Čížek
VýpadekFacebookSociální sítě
Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

** Vybrali jsme deset nejlepších nástrojů pro stahování videa z YouTube ** Můžete si vybrat, jestli chcete aplikaci, doplněk do browseru nebo webovou službu ** Videa z YouTube poté můžete sledovat offline

Karel KiliánStanislav Janů
TipyNejlepší programy
Velký špatný. Windows 11 mohou snižovat výkon PC až o čtvrtinu. Hlavně kvůli bezpečnosti

Velký špatný. Windows 11 mohou snižovat výkon PC až o čtvrtinu. Hlavně kvůli bezpečnosti

** Výkon PC je ve Windows 11 nižší než ve Windows 10 ** Důvodem jsou chybějící optimalizace pro AMD a nový typ ochrany ** Realita je ale ještě trochu složitější

Lukáš Václavík
Windows 11Windows 10IntelAMD