Crearea 8080: procesorul care a început revoluția PC-ului

Dacă introducerea Intel 8008 a dus la o varietate de dispozitive interesante care pot fi considerate primele PC-uri timpurii, a fost succesorul său - microprocesorul Intel 8080 - care a devenit cu adevărat temelia pe care s-a bazat industria PC-ului timpuriu.

În comparație cu Intel 4004 și 8008 care l-au precedat, 8080 a fost un cip mult mai puternic. Comparativ cu 2.300 de tranzistori 4004, 8080 s-ar încheia cu peste 4.500 de tranzistoare și ar putea rula până la 2MHz. Dar, mai important, multe dintre lucrurile care necesitau cipuri suplimentare care înconjoară 4004 și 8008 au fost acum integrate.

Dar poate cea mai mare diferență este că, în timp ce 4004 și 8008 au fost proiectate ca procesoare personalizate pentru o singură companie - 4004 pentru calculatorul Busicom și 8008 pentru terminalul computerizat Datapoint - 8080 a fost conceput pentru un set de clienți mai general. Pe scurt, a fost conceput pentru a fi un bloc de construcții pentru orice companie care dorea acest lucru - iar această flexibilitate a făcut-o mai potrivită pentru ceea ce va deveni noua industrie a calculatoarelor.

Dezvoltarea 8080

Conceptele pentru 8080 se întorc în 1971, când Intel a terminat cipul 4004 și încă lucra la 8008, care va fi lansat oficial în aprilie 1972.

După ce au apărut poveștile despre „procesorul de pe un cip”, Intel începe să vadă interesul pentru microprocesor de la tot felul de clienți. Conform The Trinity Intel a lui Michael S. Malone, „întreaga industrie electronică părea să se trezească”.

„Deodată, de parcă peste noapte, inginerii pe care i-au vizitat au înțeles semnificația microprocesoarelor”, a scris Malone. "Au citit articolele, au auzit viteza, au discutat cu colegii lor și, ca și cum ar fi fost unul, au sărit în legătură cu banda de siliciu."

La sfârșitul verii lui 1971, Federico Faggin, care a condus proiectarea 4004 și va deveni arhitectul principal al 8080, a susținut câteva seminarii tehnice pe 4004 și 8008 și a fost în vizită la clienți. În acele vizite, el a spus: "Am primit o cantitate corectă de critici - unele dintre ele valabile - cu privire la arhitectura și performanța microprocesoarelor. Cu cât compania pe care am vizitat-o ​​este mai orientată pe computer, cu atât au fost comentariile celor mai neplăcute."

„Vedeau multe limitări în microprocesoarele noastre, în special în structura de întrerupere. A fost foarte criticat și pe bună dreptate, deoarece 8008 avea o structură de întrerupere foarte primitivă, abia funcțională”. De asemenea, clienții se plângeau de dimensiunea pachetului și că compania își multiplexa adresele și datele. "Și, desigur, doreau o viteză mult mai mare. Viteza 8008 la 0, 5 megahertz nu era adecvată."

Faggin spune că, în momentul în care s-a întors acasă, „Am avut o idee despre cum să fac un microprocesor de 8 biți mai bun decât cel 8008, încorporând multe dintre funcțiile pe care oamenii le doreau: cea mai importantă, viteza și ușurința de interfațare. am îmbunătățit ambele aceste caracteristici dacă aș fi folosit un pachet de 40 de pini în loc de pachetul de 800 de 188 și am integrat funcțiile jetoanelor de asistență."

Cu alte cuvinte, se gândea la crearea care ar fi, după majoritatea conturilor, primul „computer-on-a-chip”.

În jurul acestui punct, Intel a dezvoltat „tehnologia n-channel” - o metodă mai eficientă de fabricare a tranzistoarelor - în principal pentru memoria sa dinamică 4K, iar Faggin a crezut că îi va permite să aibă tranzistori din ce în ce mai rapide în pachet. De asemenea, s-a gândit să integreze un indicator de stivă și instrucțiuni suplimentare pentru a îmbunătăți performanțele, precum și pachetul de 40 de pini, ceea ce a făcut posibilă existența unei adrese de 16 biți și a unui bus de date pe 8 biți.

În primăvara lui 1972, pe măsură ce 8008 se încheia, Faggin a trimis un memoriu șefului său, Les Vadasz, cerând să înceapă lucrul la următorul proiect.

Însă, surprinzător și frustrant pentru Faggin, Intel nu a aprobat proiectul. Faggin spune că Intel a vrut să vadă cum va reacționa piața la 4004 și 8008, în timp ce alții au remarcat problemele pe care Intel le obține de ultima generație de cipuri de memorie pe ușă și voiau să se concentreze pe asta.

Drept urmare, Intel nu a aprobat proiectul 8080 până la sfârșitul lunii septembrie sau începutul lunii octombrie 1972, moment în care Faggin (cu aprobarea lui Vadasz) l-a angajat pe Masatoshi Shima, fostul inginer Busicom care a lucrat îndeaproape cu Faggin la dezvoltarea 4004.

Potrivit lui Ted Hoff, el și Stanley Mazor, care se aflau în spatele conceptelor timpurii pentru 4004 și încercau să vândă conceptul clienților, primeau o mulțime de cereri de ajutor din partea companiilor care „se uitau la 8008 și încercau să împingă aceasta dincolo de capacitățile sale. " Mazor spune că Intel a avut de fapt o serie de opțiuni pentru urmărirea la 8008, inclusiv un design complet nou, dar a sfârșit alegând un „8008 îmbunătățit”, deoarece ar fi nevoie de mai puțin timp pentru proiectare.

În consecință, a spus el, au vizat un cip care nu ar avea o capacitate strictă a codului mașinii, dar care ar converti limbajul de asamblare convertibil, așa că dacă cineva ar scrie un program pentru 8008, l-ar putea converti în 8080.

Lucrările la arhitectură au avut loc la începutul anului 1972, iar Faggin creditează Shima, Mazor, Hoff și proiectantul de circuite 8008 Hal Feeney, contribuind mult la discuțiile timpurii și la specificarea cipului. Când Shima s-a alăturat Intel în toamna lui 1972, a început să lucreze pentru Faggin la proiectarea circuitului pentru cip.

În timp ce 4004 și 8008 ar fi fabricate folosind un proces de 10 microni, 8080 ar folosi un proces de 6 microni, permițând mult mai multă miniaturizare. (Distanța procesului măsoară teoretic dimensiunea caracteristicilor din procesor, cum ar fi distanța dintre tranzistoare. Ultimele procesoare de astăzi sunt produse la 14 nm, fiind dezvoltate produse de 10 nm. Acestea ar fi teoretic de 1.000 de ori mai aproape între ele.) Pachetul cu patru cipuri din 8008 avea 3.500 de tranzistoare, dar 8080 avea 5.000. Și ar rula la 2MHz, un salt imens în performanță.

Drept urmare, 8080 a fost primul microprocesor a cărui set de instrucțiuni și capacitate de adresare a memoriei s-au apropiat de cele ale minicomputerelor din acea zi.

Vânzarea microprocesorului

Prima producție a cipului a fost în decembrie 1973 și, după ce a rezolvat câteva probleme tipice de ultim moment, Intel a introdus produsul în martie 1974.

8080 avea un preț inițial de 360 ​​USD pentru un cip, pe care unii au sugerat că ar fi propus o comparație cu IBM System / 360. În acel moment, Intel știa că există piață pentru cip. Hal Feeney de la Intel a spus că compania a furnizat peste 400 de clienți specificația 8080, chiar înainte de finalizarea cipului.

Până la acel moment, Intel s-a angajat într-un mare efort de marketing, condus de Ed Gelbach și Regis McKenna, care l-au comercializat drept „primul computer de pe un cip”. Ca parte a acestui aspect, a fost pus un accent mai mare pe sistemele de dezvoltare, cum ar fi mașinile Intellec Intel și software-ul pentru astfel de sisteme, inclusiv lucrarea Gary Kildall la limbajul PL / M și ceea ce ar deveni baza pentru CP / M.

Intel a văzut software-ul ca o modalitate de a vinde cipuri, nu ca o afacere pe cont propriu. Potrivit lui Paul Freiberger și Michael Swaine's Fire in the Valley, "când au întrebat directorii Intel dacă au obiecții cu privire la comercializarea sa de unul singur, aceștia s-au ridicat din umeri și i-au spus să meargă înainte. Nu o să-l vândă singuri."

În această perioadă, Intel devenea tot mai îngrijorată de concurenții din activitatea de microprocesoare. Rockwell a introdus PPS-4, un procesor pe 4 biți în 1972, iar Texas Instruments lucra la un cip propriu. Și, necunoscut pentru Intel, Motorola lucra la procesorul său de 8 biți 6800, care a ieșit la mijlocul anului 1974, la doar câteva luni după 8080. În estimarea Faggin, 6800 avea o arhitectură mai bună, dar folosea o tehnologie de proces care a făcut cipul mare și lent, în raport cu 8080.

O întrebare care apare este de ce Intel nu a ales să intre în business-ul PC-ului în sine.

Într-un interviu pe care l-am făcut cu Gordon Moore în 1997, el a descris Altair drept „doar un dispozitiv hobby unde intrările erau comutatoare și ieșirile erau LED-uri. Puteți demonstra modul în care a funcționat un computer, dar un mod dificil de a face orice lucru practic. tehnica de calcul."

"Am refuzat chiar ideea unui computer de acasă în acea perioadă de timp", a spus Moore. „Unul dintre inginerii noștri a venit cu ideea că puteți construi un computer și îl puteți pune în casă, iar eu am întrebat-o la ce este bine, iar singura aplicație pentru care am primit-o a fost aceea că gospodina ar putea pune Rețetele ei pe ea. Îmi puteam imagina soția mea stând acolo cu un computer lângă sobă… nu prea părea foarte practic.

"De fapt, chiar și când Steve Jobs a venit și ne-a arătat ce se întâmplă la Apple, știți că am văzut-o doar ca… una dintre sutele de aplicații care existau pentru microprocesoare și nu am apreciat că este o direcție nouă semnificativă."

Noyce a avut o viziune similară, spunând că "întreaga afacere a consumatorilor a fost o zonă pe care tocmai nu o vedem la început. S-a părut imposibil ca acest nivel fenomenal de sofisticare electronică reprezentat de microprocesor să poată fi redus în costuri atât de simplu încât să fie atât de simplu. cerințele consumatorilor ar putea fi îndeplinite ".

Nu la mult timp după introducerea anilor 8080, Faggin a părăsit Intel pentru a-l întemeia pe Zilog, luându-l pe Shima. Împreună, au creat microprocesorul Z-80, care a fost conceput pentru a avea compatibilitate binară cu 8080, astfel încât să poată rula același software. Z-80 în sine va continua să fie utilizat în multe dintre computerele personale timpurii la sfârșitul anilor '70, în mare parte rulând CP / M.

Între timp, 8080 s-ar obișnui în prima dintre mașinile care ar câștiga într-adevăr atenția pasionaților care au construit afacerea cu calculatoare personale, începând cu Altair 8800.

Nu sunt sigur că 8080 a fost cu adevărat „cel mai important produs unic al secolului XX”, așa cum îl numește Michael Malone. Dar cu siguranță a fost un produs care a schimbat lumea.