- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
[1]
Фотография кристалла микропроцессора Intel 8008 под микроскопом (см. фотографию большего разрешения 3565×2549 [1])
Энтузиаст микропроцессоров и зарядных устройств Кен Ширрифф (Ken Shirriff) хорошо известен в сообществе электролюбителей. Он раньше публиковал обстоятельные хорошо иллюстрированные репортажи с разбором крохотного зарядного устройства для iPhone [2], десятка других зарядных устройств [3], среди которых великолепное изделие Apple даже не самое лучшее. В 2013 году он провёл реверс-инжиниринг ALU в процессоре Z80 по его фотографиям [4] (это процессор из Osborne 1, TRS-80 и Sinclair ZX Spectrum).
Сейчас Шеррифф обратил внимание на исторический процессор Intel 8008 [5] — первый 8-битный центральный процессор, выпущенный фирмой Intel 1 апреля 1972 года, то есть почти 45 лет назад, по цене $120. Микросхема Intel 8008 позиционировалась для продвинутых калькуляторов, но в итоге нашла своё место в первых персональных компьютерах.
Как говорит [6] Википедия, в первое время Intel опасалась, что процессор не заинтересует клиентов, но эти опасения оказались безосновательными. Процессор ждал большой успех. После него фирма выпустила Intel 8080, а затем исключительно успешное семейство Intel x86.
Микросхема Intel 8008
На базе Intel 8008 клиенты начали собирать не только калькуляторы, но и миникомпьютеры. На этом процессоре работали одни из первых коммерческих персональных компьютеров, в том числе американский SCELBI, французский Micral N и канадский MCM/70. Возможно, первым настоящим микрокомпьютером с дисковой операционной системой и встроенным в PROM языком программирования IBM Basic Assembly Language (BAL) на базе Intel 8008 стал Sac State 8008 [7], спроектированный в 1972-1973 годы. Собранный, вероятно, в единственном экземпляре, этот мини-компьютер оснащался цветным дисплеем, жёстким диском, клавиатурой, модемом, считывателем ленты и принтером, а разработчики оказали неоценимую помощь Intel в составлении набора инструкций для будущего Intel 8080. Уже в 1973 году Sac State 8008 превосходил по функциональности Altair 8800 от 1975 года, который дал вдохновение и идею для бизнеса Стиву Джобсу, Стиву Возняку и многим другим энтузиастам по всему миру.
Художественный 3D-рендер Sac State 8008
Судя по историческим свидетельствам, именно Sac State 8008 можно назвать первым в мире настоящим персональным компьютером.
Кен Ширрифф опубликовал подробный анализ [5] с большим количеством фотографий, как выглядел легендарный процессор 8008. Энтузиаст самостоятельно вскрыл корпус и сделал фотографии кристалла под микроскопом, на которых можно разглядеть даже контакты и транзисторы на кристалле. Ниже один из участков микросхемы увеличен.
По периметру микросхемы видно 18 контактных площадок, которые соединяются тонкими проводками с внешними контактными штырями (ножками микросхемы). Фотосъёмка всего кристалла заняла 48 кадров. Кен Ширрифф использовал металлургический микроскоп [8] с яркой подсветкой.
Затем специалист склеил 48 кадров с помощью программного обеспечения Hugin. Чтобы получить красивое фото высокого разрешения, он ещё подкрутил контраст. Для сравнения, вот как выглядит оригинальная фотография, которая примерно соответствует тому, что вы реально видите в оптический микроскоп.
[9]
Фотография кристалла микропроцессора Intel 8008 под микроскопом (см. фотографию большего разрешения 4730×3382 [9])
Из документации процессора можно узнать, где именно на кристалле располагаются конкретные функциональные области. Все они подписаны на следующем изображении. Слева располагается арифметико-логическое устройство (ALU), в котором происходили вычисления.
ALU использовал два временных регистра для хранения входящих данных. Эти регистры занимали значительную площадь на кристалле. Не потому что они сложные, а потому что нужны большие транзисторы для передачи сигнала через цепь ALU.
Треугольный дизайн ALU тоже выглядит необычно. В большинстве процессоров цепи компонуются по прямоугольным блокам для каждого бита. Однако в 8008 восемь блоков (по одному для каждого бита) распределены по треугольной площади беспорядочным образом, чтобы уместиться в площадь, которую для них оставил треугольный генератор ускоренного переноса (carry generator).
Физическая структура чипа неплохо совпадает с блок-схемой из руководства пользователя Intel 8008 [10]. Блоки на чипе находятся почти в тех же местах, что и на схеме.
Инженер обращает внимание, что у специалистов нет объяснения, почему Intel использовала явно недостаточное количество 18 ножек для такой микросхемы (14 разрядов адреса и 8 разрядов данных), ведь из-за такой нестандартной архитектуры шины приходилось использовать много дополнительной электроники с этим процессором. Он говорит, что 16 контактов были буквально «религией в Intel», но конструкторам за счёт хитрых манипуляций с архитектурой шины удалось уменьшить количество ножек только до 18-ти.
Автор: alizar
Источник [11]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/staroe-zhelezo/225517
Ссылки в тексте:
[1] Image: https://lh3.googleusercontent.com/-Z4RzZ24yNqU/WF4ffuFFN4I/AAAAAAAA-pI/ol-npvcvl_YKk8IRVgkO4qN7RMcqcRCMwCHM/w9999/8008-die-adjusted.jpg
[2] крохотного зарядного устройства для iPhone: http://www.righto.com/2012/05/apple-iphone-charger-teardown-quality.html
[3] десятка других зарядных устройств: http://www.righto.com/2012/10/a-dozen-usb-chargers-in-lab-apple-is.html
[4] реверс-инжиниринг ALU в процессоре Z80 по его фотографиям: http://www.righto.com/2013/09/the-z-80-has-4-bit-alu-heres-how-it.html
[5] обратил внимание на исторический процессор Intel 8008: http://www.righto.com/2016/12/die-photos-and-analysis-of_24.html
[6] говорит: https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8008
[7] Sac State 8008: http://www.digibarn.com/stories/bill-pentz-story/index.html
[8] металлургический микроскоп: https://www.amazon.com/gp/product/B004WMFOY4/
[9] Image: https://lh3.googleusercontent.com/-tmNTCAwkHqg/WF4fftrjlEI/AAAAAAAA-pI/NroDy4tS_9s7xBjwDj7CA0cT-TEDgT07wCHM/w9999/die.jpg
[10] руководства пользователя Intel 8008: http://www.classiccmp.org/8008/8008UM.pdf
[11] Источник: https://geektimes.ru/post/284054/
Нажмите здесь для печати.