Tạo 8080: bộ xử lý bắt đầu cuộc cách mạng pc

Nếu sự ra đời của Intel 8008 đã dẫn đến một loạt các thiết bị thú vị có thể được coi là PC đầu tiên, thì đó là người kế nhiệm của nó, bộ vi xử lý Intel 8080 đã thực sự trở thành nền tảng cho ngành công nghiệp PC đầu tiên.

So với Intel 4004 và 8008 trước đó, 8080 là con chip mạnh hơn nhiều. So với 2.300 bóng bán dẫn của 4004, 8080 sẽ có hơn 4.500 bóng bán dẫn và có thể chạy ở tốc độ lên đến 2 MHz. Nhưng quan trọng hơn, nhiều thứ cần thêm chip xung quanh 4004 và 8008 hiện đã được tích hợp.

Nhưng có lẽ sự khác biệt lớn nhất là trong khi 4004 và 8008 được thiết kế làm bộ xử lý tùy chỉnh cho một công ty duy nhất, thì 4004 cho máy tính của Busicom và 8008 cho thiết bị đầu cuối máy tính của Datapoint, 8080 được thiết kế cho một nhóm khách hàng chung hơn. Nói tóm lại, nó được thiết kế để trở thành một khối xây dựng cho bất kỳ công ty nào muốn nó và sự linh hoạt này khiến nó đặc biệt phù hợp với những gì sẽ trở thành ngành công nghiệp PC non trẻ.

Phát triển 8080

Các khái niệm cho 8080 trở lại năm 1971 khi Intel hoàn thành chip 4004 và vẫn đang hoạt động trên 8008, sẽ chính thức ra mắt vào tháng 4/1972.

Sau khi những câu chuyện về "CPU trên chip" xuất hiện, Intel bắt đầu thấy hứng thú với bộ vi xử lý từ tất cả các loại khách hàng. Theo The Intel Trinity của Michael S. Malone, "toàn bộ ngành công nghiệp điện tử dường như trải qua một sự thức tỉnh."

"Đột nhiên, như thể qua đêm, các kỹ sư họ đến thăm đã hiểu ý nghĩa của bộ vi xử lý", Malone viết. "Họ đã đọc các bài báo, nghe tốc độ, nói chuyện với các đồng nghiệp của họ, và như thể là một, đã nhảy về băng chuyền silicon."

Vào cuối mùa hè năm 1971, Federico Faggin, người lãnh đạo thiết kế của 4004 và sẽ trở thành kiến ​​trúc sư chính của 8080, đã tổ chức một số hội thảo kỹ thuật về 4004 và 8008 và đang đến thăm khách hàng. Trong những chuyến viếng thăm đó, anh nói: "Tôi đã nhận được rất nhiều lời chỉ trích. Một số trong số đó hợp lệ về kiến ​​trúc và hiệu suất của bộ vi xử lý. Công ty mà tôi truy cập càng nhiều máy tính thì tôi càng nhận xét."

"Họ đã nhìn thấy nhiều hạn chế trong bộ vi xử lý của chúng tôi, và đặc biệt là cấu trúc ngắt. Nó bị chỉ trích rất cao và đúng như vậy, bởi vì 8008 có cấu trúc ngắt rất thô sơ, hầu như không có chức năng." Khách hàng cũng phàn nàn về kích thước của gói hàng và công ty đang ghép địa chỉ và dữ liệu. "Và tất nhiên, họ muốn tốc độ cao hơn nhiều. Tốc độ của 8008 ở mức 0, 5 megahertz là không đủ."

Faggin nói rằng khi anh trở về nhà, "Tôi đã có ý tưởng về cách tạo ra bộ vi xử lý 8 bit tốt hơn 8008, kết hợp nhiều tính năng mà mọi người muốn: quan trọng nhất, tốc độ và dễ dàng giao tiếp. Tôi có thể có đã tăng cả hai tính năng này nếu tôi đã sử dụng gói 40 pin thay vì gói 18 pin của 8008 và tích hợp các chức năng của các chip hỗ trợ. "

Nói cách khác, anh ta đang cân nhắc việc tạo ra thứ gì sẽ là "máy tính trên chip" thực sự đầu tiên.

Vào thời điểm này, Intel đã phát triển "công nghệ kênh n", một phương pháp sản xuất bóng bán dẫn hiệu quả hơn chủ yếu cho bộ nhớ động 4K và Faggin nghĩ rằng sẽ cho phép anh ta có nhiều bóng bán dẫn nhanh hơn và nhanh hơn trong gói. Ông cũng nghĩ về việc tích hợp một con trỏ ngăn xếp và các hướng dẫn bổ sung để cải thiện hiệu suất, cũng như gói 40 chân, giúp có thể có địa chỉ 16 bit và bus dữ liệu 8 bit.

Vào mùa xuân năm 1972, khi 8008 đang chuẩn bị kết thúc, Faggin đã gửi một bản ghi nhớ cho ông chủ của mình, Les Vadasz, yêu cầu bắt đầu làm việc cho dự án tiếp theo.

Nhưng thật bất ngờ và bực bội với Faggin, Intel đã không chấp thuận dự án. Faggin nói rằng Intel muốn xem thị trường sẽ phản ứng như thế nào với 4004 và 8008 trước, trong khi những người khác lưu ý các vấn đề mà Intel đã đưa ra thế hệ chip nhớ mới nhất của mình và muốn tập trung vào đó.

Do đó, Intel đã không phê duyệt dự án 8080 cho đến cuối tháng 9 hoặc đầu tháng 10 năm 1972, tại thời điểm đó, Faggin (với sự chấp thuận của Vadasz) đã thuê Masatoshi Shima, cựu kỹ sư Busicom, người đã hợp tác chặt chẽ với Faggin để phát triển 4004.

Theo Ted Hoff, anh và Stanley Mazor, những người đứng sau các khái niệm ban đầu cho 4004 và đang cố gắng bán khái niệm này cho khách hàng, đã nhận được rất nhiều yêu cầu giúp đỡ từ các công ty "đang nhìn vào 8008 và cố gắng thúc đẩy nó vượt quá khả năng của nó. " Mazor cho biết Intel thực sự có một số tùy chọn cho phiên bản tiếp theo của 8008, bao gồm cả thiết kế hoàn toàn mới, nhưng cuối cùng lại chọn một "8008 nâng cao" vì sẽ mất ít thời gian hơn để thiết kế.

Kết quả là, ông nói, họ nhắm đến một con chip không có khả năng mã máy nghiêm ngặt nhưng sẽ làm cho ngôn ngữ lắp ráp có thể chuyển đổi, vì vậy nếu ai đó đã viết chương trình cho 8008, họ có thể chuyển đổi nó thành 8080.

Công việc về kiến ​​trúc xảy ra vào đầu năm 1972 và Faggin tin rằng Shima, Mazor, Hoff và nhà thiết kế mạch 8008 Hal Feeney đã đóng góp rất nhiều trong các cuộc thảo luận và đặc tả ban đầu của chip. Khi Shima gia nhập Intel vào mùa thu năm 1972, anh bắt đầu làm việc cho Faggin về thiết kế mạch cho chip.

Trong khi 4004 và 8008 sẽ được sản xuất bằng quy trình 10 micron, thì 8080 sẽ sử dụng quy trình 6 micron, cho phép thu nhỏ hơn nhiều. (Khoảng cách quá trình về mặt lý thuyết đo kích thước của các tính năng trong bộ xử lý, chẳng hạn như khoảng cách giữa các bóng bán dẫn. Bộ xử lý mới nhất ngày nay được sản xuất ở mức 14nm, với các sản phẩm 10nm được phát triển. trong số 8008 có 3.500 bóng bán dẫn, nhưng 8080 sẽ có 5.000. Và nó sẽ chạy ở tốc độ 2 MHz, một bước nhảy vọt về hiệu suất.

Kết quả là, 8080 là bộ vi xử lý đầu tiên có tập lệnh và khả năng đánh địa chỉ bộ nhớ tiếp cận với các máy tính mini trong ngày.

Bán bộ vi xử lý

Việc sản xuất chip đầu tiên là vào tháng 12 năm 1973 và sau khi tìm ra một số vấn đề điển hình vào phút cuối, Intel đã giới thiệu sản phẩm này vào tháng 3 năm 1974.

8080 ban đầu có giá 360 đô la cho một con chip, mà một số người đã gợi ý được đặt ra để đề xuất so sánh với Hệ thống IBM / 360. Đến thời điểm đó, Intel biết có thị trường cho chip. Hal Feeney của Intel cho biết công ty đã cung cấp cho hơn 400 khách hàng với thông số kỹ thuật 8080 trước khi chip hoàn thành.

Vào thời điểm đó, Intel đã tham gia vào một nỗ lực tiếp thị lớn, dẫn đầu là Ed Gelbach và Regis McKenna, người đã quảng cáo nó là "máy tính đầu tiên trên chip". Là một phần của vấn đề này, đã có sự nhấn mạnh hơn vào các hệ thống phát triển, chẳng hạn như máy Intellec của Intel và phần mềm cho các hệ thống đó, bao gồm cả công việc của Gary Kildall về ngôn ngữ PL / M và những gì sẽ trở thành nền tảng cho CP / M.

Intel đã xem phần mềm như một cách để bán chip chứ không phải là một doanh nghiệp. Theo Paul Freiberger và Michael Swaine's Fire in the Valley, "khi hỏi các giám đốc điều hành của Intel rằng họ có phản đối gì về việc tiếp thị nó không, họ đã nhún vai và bảo anh ta đi trước. Họ sẽ không bán nó."

Trong khoảng thời gian này, Intel đã trở nên lo lắng hơn về các đối thủ cạnh tranh trong ngành kinh doanh vi xử lý. Rockwell đã giới thiệu PPS-4, bộ xử lý 4 bit vào năm 1972 và Texas Cụ đang làm việc trên một con chip của riêng mình. Và, chưa biết đến Intel, Motorola đã làm việc trên bộ xử lý 6800 8 bit của mình, xuất hiện vào giữa năm 1974, chỉ vài tháng sau năm 8080. Theo ước tính của Faggin, 6800 có kiến ​​trúc tốt hơn nhưng sử dụng công nghệ xử lý làm cho chip lớn và chậm, so với 8080.

Một câu hỏi được đặt ra là tại sao Intel không chọn tham gia vào ngành kinh doanh PC.

Trong một cuộc phỏng vấn tôi đã làm với Gordon Moore vào năm 1997, anh ấy đã mô tả Altair là "chỉ là một thiết bị sở thích trong đó đầu vào là công tắc và đầu ra là đèn LED. Bạn có thể chứng minh cách máy tính hoạt động, nhưng là một cách khó khăn để thực hiện bất kỳ thực tế nào điện toán. "

"Tôi thậm chí đã từ chối ý tưởng về một máy tính gia đình trong khoảng thời gian đó, " Moore nói. "Một trong những kỹ sư của chúng tôi đã đưa ra ý tưởng rằng bạn có thể xây dựng một máy tính và bạn có thể đặt nó trong nhà, và tôi đã hỏi anh ta rằng nó tốt cho cái gì, và ứng dụng duy nhất tôi nhận được là bà nội trợ có thể đặt Công thức nấu ăn của cô ấy trên đó. Tôi có thể tưởng tượng vợ tôi ngồi đó với một chiếc máy tính bên bếp lò … nó thực sự trông không thực tế lắm.

"Trên thực tế, ngay cả khi Steve Jobs đến và cho chúng tôi thấy những gì đang diễn ra tại Apple, bạn biết tôi đã xem nó chỉ là … một trong số hàng trăm ứng dụng tồn tại cho bộ vi xử lý và không đánh giá cao rằng đó là một hướng đi mới đáng kể. "

Noyce cũng có quan điểm tương tự, nói rằng "Toàn bộ hoạt động kinh doanh của người tiêu dùng là một lĩnh vực mà chúng ta chưa từng thấy lúc đầu. Có vẻ như mức độ tinh vi điện tử được thể hiện bởi bộ vi xử lý này có thể giảm đủ chi phí đến mức đơn giản yêu cầu của người tiêu dùng có thể được đáp ứng. "

Không lâu sau khi giới thiệu 8080, Faggin rời Intel để thành lập Zilog, mang Shima đi cùng. Họ đã cùng nhau tạo ra bộ vi xử lý Z-80, được thiết kế để có khả năng tương thích nhị phân với 8080, vì vậy nó có thể chạy cùng một phần mềm. Bản thân Z-80 sẽ được sử dụng trong nhiều máy tính cá nhân đầu thập niên 1970, chủ yếu chạy CP / M.

Trong khi đó, 8080 sẽ được sử dụng trong những chiếc máy đầu tiên thực sự thu hút sự chú ý của những người có sở thích xây dựng doanh nghiệp máy tính cá nhân, bắt đầu với Altair 8800.

Tôi không chắc chắn rằng 8080 thực sự là "sản phẩm duy nhất quan trọng nhất của thế kỷ XX", như Michael Malone gọi nó. Nhưng nó chắc chắn là một sản phẩm đã thay đổi thế giới.