Intel 4004
Template:Infobox Computer Hardware Cpu L'Intel 4004 è considerato il primo microprocessore su singolo chip. Il 4004 era un completo CPU (central processing unit), gli altri componenti della famiglia MCS-4 erano memorie e circuiti di input/output che non fanno parte del CPU in nessuna classificazione di computer, ma che sono necessari per realizzare un computer completo.
Precisamente, il 4001 era una ROM (read-only memory) con 4 linee di I/O (ingresso/uscita); il 4002 era una RAM (random access memory) con 4 linee di output e il 4003 era uno shift register statico da usare per espandere le linee di I/O (per esempio, per fare la scansione di una tastiera o per controllare un printer).
Gli elementi funzionali integrati nel 4004 erano: 16 registri general purpose; program counter e tre livelli di stack; ALU binaria e decimale; decodifica di istruzioni e tutto il controllo per gli elementi funzionali interni del CPU; generazione dei segnali di temporizzazione sia per il CPU che per il resto del sistema MCS-4; e controllo del bus esterno per le memorie e per la funzione di I/O.
Ai tempi dell'invenzione del microprocessore molti ingegneri sapevano come definire architetture di CPU e fare progetti logici, ma nessuno prima del Intel 4004 era ancora riuscito a realizzare un microprocessore monolitico in silicio.[1]
A differenza dei microprocessori contemporanei, il 4004 includeva anche il controllo dei bus di memoria e di I/O che non sono normalmente gestiti dal microprocessore. Pertanto il 4004 non solo era un CPU completo, ma aveva anche funzionalità addizionale che normalmente non sono considerata parte del CPU.
Il microprocessore fu inventato nel 1970-1971 da Federico Faggin appena assunto alla Intel dalla SGS-Fairchild dove aveva svilippato la tecnologia MOS, in poco più di undici mesi sviluppo un nuovo progetto per la calcolatrice della Busicom sotto richiesta di Ted Hoff, visto che il precedente progetto sviluppato con l'aiuto di Masatoshi Shima e Stan Mazor, ristagnava allungando troppo i tempi di consegna. Faggin fu il leader del team di sviluppo, di disegno della architettura e con l'aiuto di Masatoshi Shima che non aveva esperienze in sviluppo di chip ma solo di software, porto a termine il progetto e la calcolatrice della Busicom fu il primo prodotto commerciale che usò il 4004.
L'Intel 4004 fu messo in commercio con un package a 16 pin dual in-line il 15 novembre del 1971. Il 4004 fu il primo processore progettato e costruito dalla Intel, che in precedenza costruiva chip di memoria.
Originariamente progettato per la compagnia giapponese Busicom per essere utilizzato nella loro linea di calcolatrici, il 4004 era costituito da circa 2.300 transistor, e fu seguito l'anno successivo dal 8008, formato da 3.300 transistor e l'Intel 4040.
Il quarto prodotto rilasciato nel mercato dei microprocessori da Intel iniziò la rivoluzione dell'informatica, l'Intel 8080.
Specifiche tecniche
- Massima velocità di clock di 740 kHz.
(N.B.:Tutti i data sheet dell'Intel 4004, inclusi i primi rilasciati nel novembre del 1971, indicano chiaramente che il periodo minimo di clock è di 1350 nanosecondi, vale a dire una velocità di clock di 740 kHz. Sfortunatamente molte pagine web (incluso il sito della Intel) riportano una velocità massima di clock di 108 kHz. Il tempo minimo per il 4004 per eseguire un'istruzione è di 10,8 microsecondi (8 cicli di clock), e si direbbe che qualcuno abbia confuso questo dato con la velocità di clock. Da allora l'errore si è diffuso ovunque).
- Memorizzazione separata di codice e dati, il 4004 utilizza un singolo bus multiplexato per trasferire:
- Indirizzi a 12 bit
- Istruzioni in word di 8 bit, in uno spazio separato rispetto ai dati
- Dati in word di 4 bit
- Il set di istruzioni comprende 46 istruzioni (di cui 41 a 8 bit e 5 a 16 bit)
- 16 registri a 4 bit
- Alimentazione a 12 Volt.
- Stack per le subroutine con al massimo 3 livelli di annidamento
- Poteva indirizzare fino a 640 Byte di memoria RAM.
Chip di supporto
- 4001: ROM di 256 byte (256 istruzioni a 8 bit), e una porta di I/O incorporata
- 4002: RAM di 40 byte (80 word dati a 4 bit), e una porta di output incorporata di 4 bit; la RAM è organizzata in quattro "registri" di venti word a 4 bit.
- 4003: shift register a 10 bit con output parallelo per l'utilizzo con tastiere, display, stampanti, ecc.
- 4008: latch a 8 bit per l'accesso a chip di memoria standard, con incorporati un chip select a 4 bit e una porta di I/O
- 4009: convertitore da accessi all'area dati e I/O in memoria standard e chip di I/O
Collezionismo
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L'Intel 4004 è uno dei chip più ricercati nell'area del collezionismo. I più preziosi sono i 4004 dorati e bianchi, con visibili le cosiddette "tracce grigie" sulla zona bianca (il package originale). Nel 2004 questi chip sono stati venduti intorno ai € 400 su eBay. Le versioni leggermente meno preziose sono i chip bianchi e dorati senza le tracce grigie, che hanno una quotazione tra i € 200 e i € 250. Altri chip ricercati dai collezionisti sono gli Intel 4040.
Note
Voci correlate
Collegamenti esterni
- (EN) - F. Faggin Speech La parola a F. Faggin.
- (EN) - Intel 4004 Q&A Federico Faggin - Domande e risposte su Intel 4004.
- - La copertina della rivista Electronics (29 settembre 1969) mostra il Fairchild 3708, sviluppato da Federico Faggin alla Fairchild nel 1968: il primo circuito integrato commerciale del mondo che utilizzava la Silicon Gate Technology.
- - Firma di Faggin sul primo microprocessore Intel 4004 mostra la firma di Faggin sul 4004.
- (EN) - Intel 4004 Sito che celebra il primo microprocessore Intel 4004.
- Progetto Intel 4004 per il 35mo anniversario del microprocessore con presentazioni di Ted Hoff e Federico Faggin su You Tube http://www.youtube.com/watch?v=j00AULJLCNo
- (EN) - pagina Intel.com dedicata al trentacinquennale del 4004
- (EN) - pagina Intel.com in cui rispettando determinate regole si può scaricare la documentazione tecnica con gli schemi elettrici completi del 4004
