Създаване на 8080: процесорът, който стартира революцията на компютъра

Ако въвеждането на Intel 8008 доведе до множество интересни устройства, които могат да се считат за първите ранни персонални компютри, именно неговият приемник - микропроцесорът Intel 8080 - наистина се превърна в основата, на която се основава ранната индустрия на PC.

В сравнение с предшестващите Intel 4004 и 8008, 8080 беше далеч по-мощен чип. В сравнение с 2300 транзистора на 4004, 8080 ще свърши с повече от 4500 транзистора и може да работи на скорост до 2 MHz. Но по-важното е, че много от нещата, които изискват допълнителни чипове около 4004 и 8008, вече бяха интегрирани.

Но може би най-голямата разлика е, че докато 4004 и 8008 са проектирани като персонализирани процесори за една компания - 4004 за калкулатора на Busicom и 8008 за компютърния терминал на Datapoint - 8080 е проектиран за по-общ набор от клиенти. Накратко, той е проектиран да бъде градивен елемент за всяка компания, която го иска - и тази гъвкавост го прави особено подходящ за това, което ще се превърне в зараждащата се компютърна индустрия.

Разработване на 8080г

Концепциите за 8080 се връщат към 1971 г., когато Intel е завършил чипа 4004 и все още работи върху 8008, който ще бъде официално стартиран през април 1972 г.

След като излязоха историите за „процесора на чип“, Intel започваше да вижда интерес към микропроцесора от всякакви клиенти. Според книгата на Intel Trinity на Майкъл С. Малоун, „цялата електронна индустрия сякаш претърпяла пробуждане“.

"Изведнъж, сякаш за една нощ, инженерите, които посетиха, разбраха значението на микропроцесорите", пише Малоун. "Те бяха чели статиите, чуха скоростите, разговаряха с връстниците си и сякаш като един скачаха около силиконовия лентов вагон."

В края на лятото на 1971 г. Федерико Фагин, който ръководи дизайна на 4004 и ще стане основен архитект на 8080 г., провеждаше някои технически семинари на 4004 и 8008 и посещаваше клиенти. При тези посещения той каза: „Аз получих доста критики - някои от тях валидни - относно архитектурата и производителността на микропроцесорите. Колкото по-компютърно ориентирана беше фирмата, която посетих, толкова по-странни бяха коментарите на хората“.

"Те виждаха много ограничения в нашите микропроцесори, и по-специално в структурата за прекъсване. Беше силно критикуван и правилно, защото 8008 имаше много примитивна, едва функционална структура на прекъсване." Клиентите също се оплакват от размера на пакета и че компанията мултиплексира адреси и данни. „И разбира се, искаха много по-висока скорост. Скоростта на 8008 при 0.5 мегагерца не беше адекватна.“

Фаггин казва, че до завръщането си у дома „имах идея как да направя по-добър 8-битов микропроцесор от 8008, включващ много от функциите, които хората искаха: най-важно, бързина и лекота на взаимодействие. подобри и двете функции, ако бях използвал 40-пинов пакет вместо 188-пинов 8008 и интегрирах функциите на поддръжните чипове."

С други думи, той обмисляше да направи това, което би било в повечето случаи първият истински „компютър на чип“.

Около този момент Intel беше разработила "n-канална технология" - по-ефективен метод за производство на транзистори - предимно за своята 4K динамична памет и Фаггин смяташе, че ще му позволи да има повече и по-бързи транзистори в пакета. Освен това той помисли за интегриране на показалец на стека и допълнителни инструкции за подобряване на производителността, както и 40-пинов пакет, който направи възможно 16-битов адрес и 8-битова шина за данни.

През пролетта на 1972 г., когато 8008 приключва, Фагин изпраща бележка до шефа си Лес Вадаш с молба да започне работа по следващия проект.

Но изненадващо и разочароващо за Faggin, Intel не одобри проекта. Фаггин казва, че Intel искаше да види как пазарът ще реагира първо на 4004 и 8008, докато други отбелязаха проблемите, които Intel изкарваше от вратата на най-новото си поколение чипове памет и искаха да се съсредоточат върху това.

В резултат на това Intel не одобрява проекта 8080 до края на септември или началото на октомври 1972 г., когато Фаггин (с одобрението на Вадаш) е наел Масатоши Шима, бившия инженер на Busicom, който е работил в тясно сътрудничество с Фаггин. 4004.

Според Тед Хоф той и Стенли Мазор, които стоят зад ранните концепции за 4004 и се опитват да продадат концепцията на клиентите, получават много молби за помощ от компании, които „гледаха 8008 и се опитват да натиснат това над своите възможности. " Mazor казва, че Intel всъщност са имали редица опции за проследяване на 8008, включително напълно нов дизайн, но в крайна сметка избират „подобрен 8008“, защото ще отнеме по-малко време за проектиране.

В резултат, каза той, те се стремят към чип, който няма да има строг машинен код, но ще направи езика за сглобяване конвертируем, така че ако някой напише програма за 8008, той може да го преобразува в 8080.

Работата по архитектурата е започнала в началото на 1972 г. и Фаггин кредитира Шима, Мазор, Хоф и дизайнера на вериги 8008 Хал Фини като принос за много в ранните дискусии и спецификации на чипа. Когато Shima се присъединява към Intel през есента на 1972 г., той започва да работи за Faggin върху схемата за дизайн на чипа.

Докато 4004 и 8008 ще бъдат произведени чрез 10-микронов процес, 8080 ще използва 6-микронов процес, което позволява много повече миниатюризация. (Теоретичното разстояние теоретично измерва размера на характеристиките в процесора, като например разстоянието между транзисторите. Днешните най-нови процесори се произвеждат на 14 nm, като се разработват 10 nm продукти. Те теоретично биха били 1000 пъти по-близо един до друг.) Пакетът с четири чипа от 8008 имаше 3500 транзистора, но 8080 щеше да има 5000. И ще работи на 2MHz, огромен скок в производителността.

В резултат на това 8080 е първият микропроцесор, чийто набор от инструкции и възможност за адресиране на паметта се доближават до тези на миникомпютрите на деня.

Продажба на микропроцесора

Първата продукция на чипа беше през декември 1973 г. и след като разработи някои типични проблеми в последната минута, Intel представи продукта през март 1974 г.

Първоначално 8080 беше на цена от 360 долара за чип, което някои от тях предположиха, че трябва да предложи сравнение с IBM System / 360. Към този момент Intel знаеше, че има пазар за чипа. Hal Feeney на Intel заяви, че компанията е предоставила на над 400 клиенти спецификацията 8080, преди чипът дори да бъде завършен.

Към този момент Intel се ангажира с големи маркетингови усилия, ръководени от Ед Гелбах и Реджис Маккена, които го пуснаха на пазара като „първия компютър на чип“. Като част от това имаше по-голям акцент върху системите за разработка, като например Intellec машини на Intel, и софтуера за такива системи, включително работата на Гари Килдал върху езика PL / M и това, което ще стане основа за CP / M.

Intel вижда софтуера като начин за продажба на чипове, а не като самостоятелен бизнес. Според Пол Фрайбергер и „ Пожар в долината “ на Майкъл Суейн , „когато попитали ръководителите на Intel дали имат някакви възражения срещу маркетинга му сами, те вдигнали рамене и му казали да продължи напред. Те сами няма да го продадат“.

По това време Intel ставаше все по-притеснен от конкурентите в микропроцесорния бизнес. Рокуел представи своя PPS-4, 4-битов процесор през 1972 г., а Texas Instruments работеше по свой чип. И, непознато за Intel, Motorola работеше върху своя 800 битов процесор 6800, който излезе в средата на 1974 г., само няколко месеца след 8080 г. По преценка на Фаггин, 6800 имаше по-добра архитектура, но използваше технология на процесите, която направи чипа голям и бавен, в сравнение с 8080.

Въпросът, който възниква, е защо Intel не са избрали да влязат в самия бизнес на PC.

В интервю, което направих с Гордън Мур през 1997 г., той описа Altair като "просто хоби устройство, където входовете са превключватели, а изходите са светодиоди. Можете да демонстрирате начина на работа на компютъра, но труден начин да направите каквото и да е практично компютри."

"Аз дори отказах идеята за домашен компютър по това време", каза Мур. "Един от нашите инженери излезе с идеята, че можете да си изградите компютър и да го поставите в дома. Аз някак го попитах за какво е добре. Единственото приложение, което получих обратно, беше, че домакинята може да сложи рецептите й. Бих могъл да си представя жена ми да седи там с компютър до печката… всъщност не изглеждаше много практично.

"Всъщност, дори когато Стив Джобс дойде и ни показа какво се случва в Apple, знаете, че аз го разглеждах като просто… още едно от стотиците приложения, съществуващи за микропроцесори, и не оцених, че това е значителна нова посока."

Нойс имаше подобно мнение, казвайки: „Целият потребителски бизнес беше област, която просто не видяхме в началото. Просто изглеждаше невъзможно това феноменално ниво на електронна усъвършенстване, представено от микропроцесора, да може някога да бъде намалено достатъчно в разходите, така че простото потребителските изисквания могат да бъдат удовлетворени."

Не след дълго след въвеждането на 8080 г. Фагин остави Intel да открие Zilog, като взе със себе си Шима. Заедно те създадоха микропроцесора Z-80, който беше проектиран да има двоична съвместимост с 8080, така че да може да работи със същия софтуер. Самият Z-80 ще бъде използван в много от ранните персонални компютри в края на 70-те години, предимно работещ с CP / M.

Междувременно 8080 ще свикне с първата от машините, които наистина ще спечелят вниманието на любителите, които изградиха бизнеса с лични компютри, започвайки от Altair 8800.

Не съм сигурен, че 8080 г. наистина е бил „най-важният единичен продукт на ХХ век“, както го нарича Майкъл Малоун. Но това със сигурност беше продукт, който промени света.