إنشاء 8080: المعالج الذي بدأ ثورة الكمبيوتر

إذا أدى إدخال Intel 8008 إلى مجموعة متنوعة من الأجهزة المثيرة للاهتمام التي يمكن اعتبارها أول أجهزة الكمبيوتر الشخصية المبكرة ، فقد أصبح خلفها - المعالج الدقيق Intel 8080 - هو الأساس الذي استندت إليه صناعة الكمبيوتر المبكرة.

بالمقارنة مع Intel 4004 و 8008 التي سبقته ، كان 8080 رقاقة أكثر قوة بكثير. مقارنةً بـ 4004 الترانزستورات في 4004 ، سينتهي 8080 بأكثر من 4500 الترانزستورات ويمكن أن يعمل بسرعة تصل إلى 2 ميجا هرتز. ولكن الأهم من ذلك ، أن العديد من الأشياء التي تتطلب رقائق إضافية تحيط بـ 4004 و 8008 تم دمجها الآن.

لكن ربما يكون الفرق الأكبر هو أنه في حين تم تصميم 4004 و 8008 كمعالجات مخصصة لشركة واحدة - 4004 لآلة حاسبة Busicom و 8008 لمحطة كمبيوتر Datapoint - تم تصميم 8080 لمجموعة أكثر عمومية من العملاء. باختصار ، لقد تم تصميمها لتكون لبنة أساسية لأي شركة ترغب فيها - وهذه المرونة تجعلها مناسبة بشكل خاص لما سيصبح صناعة أجهزة الكمبيوتر الناشئة.

تطوير 8080

تعود مفاهيم 8080 إلى عام 1971 عندما أنهت إنتل شريحة 4004 وما زالت تعمل على 8008 ، والتي سيتم إطلاقها رسميًا في أبريل 1972.

بعد نشر قصص حول "وحدة المعالجة المركزية على شريحة" ، بدأت إنتل ترى اهتمامًا بالمعالج الدقيق من جميع أنواع العملاء. وفقًا لما قالته شركة إنتل ترينتي من مايكل س. مالون ، "يبدو أن صناعة الإلكترونيات بأكملها خضعت لصحوة".

"فجأة ، كما لو كان بين ليلة وضحاها ، فهم المهندسين الذين زاروا معنى المعالجات الدقيقة" ، كتب مالون. "لقد قرأوا المقالات ، واستمعوا إلى السرعات ، وتحدثوا إلى أقرانهم ، وكما لو أنهم قفزوا مثل عربة السيليكون".

في أواخر صيف عام 1971 ، كان Federico Faggin ، الذي قاد تصميم 4004 وسيصبح المهندس الرئيسي لـ8080 ، يقدم بعض الندوات الفنية حول 4004 و 8008 وكان يزور العملاء. في تلك الزيارات ، قال: "تلقيت قدرًا لا بأس به من النقد - بعضها صالح - حول بنية وأداء المعالجات الدقيقة. كلما كانت الشركة التي قمت بزيارتها أكثر توجهاً نحو الكمبيوتر ، كانت تعليقات الناس الأشرار".

"لقد كانوا يرون العديد من القيود في المعالجات الدقيقة لدينا ، وخاصة بنية المقاطعة. لقد تعرض لانتقادات شديدة وبحق ، لأن 8008 كان له هيكل مقاطعة بدائي للغاية ، بالكاد وظيفي بالكاد." كان العملاء يشكون أيضًا من حجم الحزمة وأن الشركة كانت تتضاعف عناوينها وبياناتها. "وبالطبع أرادوا سرعة أعلى بكثير. سرعة 8008 بسرعة 0.5 ميجا هرتز لم تكن كافية."

يقول Faggin أنه بحلول الوقت الذي عاد فيه إلى المنزل ، "كان لدي فكرة عن كيفية عمل معالج دقيق 8 بت أفضل من 8008 ، مع دمج العديد من الميزات التي يريدها الناس: أهمها ، سرعة وسهولة التواصل. عززت كلتا هاتين الميزتين إذا كنت قد استخدمت حزمة ذات 40 سنًا بدلاً من الحزمة ذات الـ 18 سنون 8008 ودمجت وظائف رقائق الدعم."

وبعبارة أخرى ، كان يفكر في صنع ما سيكون ، في معظم الحسابات ، أول "كمبيوتر على رقاقة" حقيقي.

حول هذه النقطة ، طورت Intel "تقنية n-channel" - طريقة أكثر كفاءة لتصنيع الترانزستورات - في المقام الأول من أجل ذاكرتها الديناميكية 4K ، وفكر Faggin من شأنه أن يتيح له الحصول على ترانزستورات أكثر وأسرع في الحزمة. لقد فكر أيضًا في دمج مؤشر مكدس وتعليمات إضافية لتحسين الأداء ، بالإضافة إلى الحزمة ذات 40 سنًا ، والتي أتاحت الحصول على ناقل بيانات ذي 16 بت و 8 بت.

في ربيع عام 1972 ، مع اختتام 8008 ، أرسل Faggin مذكرة إلى رئيسه ، Les Vadasz ، يطلب فيها بدء العمل في المشروع التالي.

لكن من المدهش والمثير للإحباط بالنسبة لفاجين ، لم توافق إنتل على المشروع. يقول Faggin إن Intel أرادت أن ترى كيف سيكون رد فعل السوق على 4004 و 8008 أولاً ، بينما أشار آخرون إلى المشاكل التي تواجهها Intel في إخراج أحدث جيل من شرائح الذاكرة الخاصة بها وأرادت التركيز على ذلك.

ونتيجة لذلك ، لم توافق إنتل على مشروع 8080 حتى أواخر سبتمبر أو أوائل أكتوبر من عام 1972 ، وفي هذه المرحلة استأجرت فاجين (بموافقة فادز) Masatoshi Shima ، المهندس السابق في Busicom الذي كان يعمل عن كثب مع Faggin على تطوير 4004.

وفقًا لتيد هوف ، كان هو وستانلي مازور ، اللذان كانا وراء المفاهيم المبكرة لـ 4004 وكانوا يحاولون بيع المفهوم للعملاء ، يتلقون الكثير من طلبات المساعدة من الشركات التي "كانت تنظر إلى 8008 وتحاول الدفع انها تتجاوز قدراتها. " يقول Mazor إن لدى Intel بالفعل عدد من الخيارات لمتابعة 8008 ، بما في ذلك تصميم جديد تمامًا ، ولكن انتهى الأمر باختيار "8008 محسّن" لأنه سيستغرق وقتًا أقل في التصميم.

وقال إنه نتيجة لذلك ، كانوا يهدفون إلى شريحة لا تتمتع بإمكانية صارمة لرمز الجهاز ولكنها ستجعل لغة التجميع قابلة للتحويل ، لذلك إذا كتب شخص ما برنامجًا على 8008 ، فيمكنه تحويله إلى 8080.

حدث العمل في مجال الهندسة المعمارية في وقت مبكر من عام 1972 ، وائتمان فاجين يضيفون إلى مصممي الدارات "شيم" و "مازور" و "هوف" و 8008 "هال فيني" كمساهمة كبيرة في المناقشات المبكرة ومواصفات الرقاقة. عندما انضم شيما إلى شركة إنتل في خريف عام 1972 ، بدأ العمل مع فاججين على تصميم الدوائر للرقاقة.

بينما سيتم تصنيع 4004 و 8008 باستخدام 10 ميكرون ، فإن 8080 ستستخدم 6 ميكرون ، مما يسمح بتصغير أكثر بكثير. (تقيس مسافة العملية من الناحية النظرية حجم الميزات داخل المعالج ، مثل المسافة بين الترانزستورات. يتم إنتاج أحدث المعالجات اليوم في 14nm ، مع تطوير 10nm من المنتجات. هذه ستكون أقرب نظريًا 1000 مرة.) الحزمة ذات الأربعة شرائح من 8008 كان 3500 الترانزستورات ، ولكن 8080 سيكون 5000. وسوف تعمل بسرعة 2 ميجا هرتز ، وهي قفزة هائلة في الأداء.

كنتيجة لذلك ، كان 8080 هو أول معالج صغري تقترب منه مجموعة التعليمات وإمكانية معالجة الذاكرة من تلك الخاصة بالحواسيب الصغيرة اليوم.

بيع المعالج

أول إنتاج للرقاقة كان في ديسمبر 1973 ، وبعد حل بعض المشكلات النموذجية في اللحظة الأخيرة ، قدمت إنتل المنتج في مارس 1974.

تم تحديد سعر 8080 مبدئيًا عند 360 دولارًا للرقاقة ، والتي اقترح البعض تعيينها لاقتراح مقارنة مع IBM System / 360. عند هذه النقطة ، كانت إنتل تعلم بوجود سوق للرقاقة. قالت Hal Feeney من Intel إن الشركة زودت أكثر من 400 عميل بمواصفات 8080 قبل أن تكتمل الشريحة.

وبحلول هذه المرحلة ، انخرطت إنتل في جهد تسويقي كبير ، بقيادة إد جيلباخ وريجيس ماكينا ، اللذين قاما بتسويقه على أنه "أول كمبيوتر على الرقاقة". كجزء من هذا ، كان هناك تركيز أكبر على أنظمة التطوير ، مثل آلات إنتل Intellec ، والبرمجيات الخاصة بهذه الأنظمة ، بما في ذلك عمل غاري كيلدال على لغة PL / M وما الذي سيصبح أساس CP / M.

رأت Intel البرمجيات كوسيلة لبيع الرقائق ، وليس كشركة بمفردها. وفقًا لبول فرايبرغر ومايرز سوين فاير في الوادي ، "عندما سئل مديرو شركة إنتل إن كان لديهم أي اعتراضات على تسويقه بمفرده ، تجاهلوا وأمروه بالمضي قدماً. إنهم لن يبيعوه بأنفسهم".

حول هذا الوقت ، أصبحت إنتل أكثر قلقًا بشأن المنافسين في أعمال المعالجات الدقيقة. قدمت روكويل جهاز PPS-4 ، معالج 4 بت في عام 1972 ، وكانت شركة Texas Instruments تعمل على شريحة خاصة بها. وغير معروف لشركة إنتل ، كانت موتورولا تعمل على معالجها 6800 8 بت ، والذي صدر في منتصف عام 1974 ، بعد بضعة أشهر فقط من 8080. في تقدير فاجين ، كان 6800 بهندسة معمارية أفضل ولكن استخدم تقنية المعالجة التي جعل رقاقة كبيرة وبطيئة ، نسبة إلى 8080.

سؤال واحد يطرح نفسه هو لماذا لم تختار Intel الدخول في أعمال الكمبيوتر الشخصي نفسها.

في مقابلة أجريتها مع جوردون مور في عام 1997 ، وصف Altair بأنه "مجرد جهاز هواية حيث كانت المدخلات تعمل على تبديل المفاتيح وكانت المخرجات عبارة عن مصابيح LED. يمكنك إثبات الطريقة التي يعمل بها الكمبيوتر ، ولكن طريقة صعبة للقيام بأي عملية الحوسبة ".

"لقد رفضت فكرة استخدام جهاز كمبيوتر منزلي في تلك الفترة الزمنية" ، قال مور. "لقد توصل أحد مهندسينا إلى فكرة أنه يمكنك بناء جهاز كمبيوتر ويمكنك وضعه في المنزل ، وقد سألته نوعًا ما عن ما كان جيدًا ، والتطبيق الوحيد الذي عدته هو أن ربة المنزل يمكنها أن تضع وصفتها على ذلك ، يمكن أن أتخيل أن زوجتي تجلس هناك مع جهاز كمبيوتر بجانب الموقد… لم تكن تبدو عملية للغاية.

"في الواقع ، حتى عندما جاء ستيف جوبز وأظهر لنا ما كان يحدث في شركة أبل ، فأنت تعلم أنني رأيته على أنه مجرد… واحد من مئات التطبيقات التي كانت موجودة للمعالجات الدقيقة ولم أكن أقدر أنها كانت اتجاه جديد مهم."

كان لدى Noyce وجهة نظر مماثلة ، حيث قال: "كان العمل الاستهلاكي بالكامل منطقة لم نرها في البداية. بدا مستحيلًا أن هذا المستوى الهائل من التطور الإلكتروني الذي يمثله المعالج الدقيق يمكن تخفيضه على الإطلاق بشكل كافٍ من حيث التكلفة وبساطة يمكن تلبية متطلبات المستهلك ".

لم يمض وقت طويل على إدخال 8080 ، غادر Faggin إنتل لتأسيس Zilog ، مع شيما معه. قاموا معاً بإنشاء المعالج الدقيق Z-80 ، والذي تم تصميمه ليكون متوافقًا مع 8080 ، بحيث يمكنه تشغيل البرنامج نفسه. سيستمر استخدام Z-80 نفسه في العديد من أجهزة الكمبيوتر الشخصية المبكرة في أواخر سبعينيات القرن الماضي ، ومعظمها يعمل بنظام CP / M.

في هذه الأثناء ، ستُستخدم 8080 في أول الآلات التي ستجذب انتباه الهواة الذين بنوا أعمال الكمبيوتر الشخصية ، بدءًا من Altair 8800.

لست متأكدًا من أن 8080 كان "أهم منتج منفرد في القرن العشرين" ، كما يسميه مايكل مالون. لكنه بالتأكيد منتج غير العالم.