Intel 4004

Az Intel 4004-es egy 4 bites CPU, amit az Intel vállalat adott ki 1971-ben. Ez volt a második teljes, egy lapkára épített CPU (ezt megelőzte a Texas Instruments TMS 1000-es mikrovezérlője), azonban ez volt az első kereskedelmi forgalomba került mikroprocesszor. A 4004-es már a 10 mikrométeres szilíciumkapus PMOS technológiát alkalmazta, és 29000 számítást volt képes elvégezni egy másodperc alatt.

Intel 4004
Gyártó	Intel
Max CPU órajel	740 kilohertz 750 kilohertz
Gyártás technológia méret	10 mikronos litográfiai folyamat
Utód	Intel 4040 Intel 8008
A Wikimédia Commons tartalmaz Intel 4004 témájú médiaállományokat.

Intel 4004

Története és leírása

„A szilíciumkonstrukció a lényege az első mikroprocesszornak.” – Federico Faggin.

A mikroprocesszorok feltalálása előtt már ismert volt azok architektúrája és logikai terve, az azonban még nem, hogyan kivitelezhető egy mikroprocesszor szilíciumban.

A 4004-es 16 lábú CERDIP tokozásban jelent meg 1971. november 15-én. A 4004-es az Intel első számítógépprocesszora. (A cég korábban félvezető memóriachipeket gyártott.)

A chip fő tervezője Federico Faggin és Ted Hoff volt az Intel részéről, és Sima Maszatosi a Busicomtól. Eredetileg a Japán Busicom cégnek készítették az általuk gyártott számológépekhez. A 4004-eshez egyedi támogató chipek is készültek.

A 4004-es áramköre 2300 tranzisztorból épül fel, és a következő évben az első 8 bites mikroprocesszor követte, a 3300 tranzisztoros 8008-as (és a 4040, az átdolgozott 4004-es). Az Intel negyedik mikroprocesszora, a 8080 indította el a mikroszámítógépek forradalmát.

2006. november 15-én, az Intel 4004 35 éves évfordulóját az Intel úgy ünnepelte, hogy kiadta a chip vázlatát, az elkészítésének részleteit, és a felhasználói kézikönyvet.

Technikai részletek

Az Intel 4004 szerkezeti vázlata

Intel 4004 DIP tokozású chip lábkiosztása

• Maximális órajel: 740 kHz.
• 4 bites BCD aritmetikát támogató ALU
• Utasításciklus: 10,8 µs^[1] (8 órajelciklus / utasításciklus)
• Utasítás-végrehajtás ideje: 1 vagy 2 utasításciklus (10,8 illetve 21,6 µs), 46300–92600 utasítás másodpercenként.
• Különálló program- és adattárolók. A Harvard architektúrával ellentétben, amelyben az adatok és a programkód külön buszokon közlekednek, a 4004-esben a kivezetések számának alacsonyan tartása érdekében egyetlen multiplexelt 4 bites buszt alkalmaztak az alábbi adatok átvitelére:
  • 12 bites címek
  • 8 bites utasítások
  • 4 bites adatszavak
• Utasításkészlete 46 utasítást tartalmaz (41 db 8 bites, 5 db 16 bites).
• Regiszterkészlete 16 regisztert tartalmaz, 4 bites mind.
• Belső függvényverme 3 szint mély.

Kiegészítő chipek

• 4001: 256 byte ROM, és egy beépített 4 bites I/O kapu.
• 4002: 40 byte RAM, és egy beépített 4 bites output kapu. A chip RAM része 4 regiszterbe szerveződött, amely 20 darab 4 bites szóra tagolódik:
  • 16 adatszóra
  • 4 státuszszóra
• 4003: 10 bites párhuzamos output léptető regiszter, a billentyűzet, nyomtató stb. vizsgálatára.
• 4008: 8 bites cím retesz az alapvető memória chipekhez való hozzáféréshez, és egy beépített 4 bites chipválasztó és I/O kapu.
• 4009: Program- és I/O hozzáférés-konverter az standard memória és I/O chipekhez.

Gyűjtők

Az Intel 4004 egyike a világ legkeresettebb gyűjthető / antik chipjeinek. A 4004-es a nagy értékű chipek családjába tartozik. 2005-ben a hasonló chipek ára az 1000 dolláros összeget is elérte az eBayen. A kevésbé értékes darabok árai 300 és 500 dollár között vannak.

Érdekességek

• Az Intel 4004-ről azt mondták, hogy az ENIAC-hoz, az 1946-os szuperszámítógéphez hasonló, amely 27 tonnát nyomott és 167 m²-nyi területet^[2] foglalt el – tehát az ENIAC kb. tizennégymilliószor akkora területet foglalt, mint a 4004, annak 12 mm²-es^[3] lapkaméretével összehasonlítva.
• Egy legenda szerint a Pioneer–10 űrszondában, amely az első volt, ami sikeresen elhagyta a Naprendszert, Intel 4004-es mikroprocesszort használtak. Dr. Larry Lasher az Ames Research Center-től azt nyilatkozta, hogy a Pioneer fejlesztő gárdája valóban kiértékelte a 4004-est, de „túlságosan újszerű volt abban az időpontban, hogy beletervezzék az egyik Pioneer projektbe”.