Intel 8008

Intel 8008 — это 8-битный микропроцессор, выпущенный корпорацией Intel в апреле 1972 года. Он считается одним из первых коммерчески доступных однокристальных 8-битных микропроцессоров в мире и прямым предшественником знаменитого Intel 8080. Изначально процессор разрабатывался по заказу японской компании Busicom для программируемого терминала, но впоследствии стал основой для первых персональных компьютеров и встраиваемых систем.

История создания

Предпосылки и заказ от Busicom

В конце 1960-х годов компания Intel, основанная в 1968 году, специализировалась на производстве полупроводниковых запоминающих устройств (SRAM, DRAM). В 1969 году японская компания Busicom (Nippon Calculating Machine Corporation) обратилась к Intel с заказом на разработку набора микросхем для программируемого электронного калькулятора-терминала. Первоначальный проект предполагал создание 12 специализированных микросхем различной логики.

Проект 1201 и роль Федерико Фаджина

Руководителем проекта со стороны Intel был назначен Марк Хофф (Marcian Hoff), который предложил заменить сложный набор микросхем на центральный процессор с архитектурой, программируемой через память. Это позволило бы сократить количество компонентов и повысить гибкость устройства. Проект получил внутренний номер 1201.

Основная работа по проектированию логики и схемотехники была выполнена итальянским физиком Федерико Фаджином (Federico Faggin), который ранее разработал технологию кремниевых затворов (Silicon Gate Technology) для Intel. Фаджин спроектировал кристалл процессора, используя новую технологию, что позволило разместить на одном чипе около 3500 транзисторов. Инженер Хэл Фини (Hal Feeney) отвечал за разработку тестового оборудования и верификацию.

Отказ от заказа и возврат прав Intel

В 1971 году Busicom, столкнувшись с финансовыми трудностями, попросила Intel снизить цену на разработанный чип. Руководство Intel, понимая универсальность нового процессора, предложило Busicom альтернативу: снизить стоимость в обмен на отказ от эксклюзивных прав на микросхему. Busicom согласилась, и Intel получила право продавать Intel 8008 другим заказчикам.

Вывод на рынок

Процессор был официально анонсирован в апреле 1972 года. Его первоначальная цена составляла около 120 долларов США за штуку. В отличие от своего предшественника Intel 4004 (4-битного процессора), Intel 8008 был 8-битным, что позволяло ему обрабатывать байты данных, а не полубайты, что было критически важно для работы с текстовой и символьной информацией.

Технические характеристики

Архитектура и набор команд

Intel 8008 имел 8-битную шину данных и 14-битную адресную шину, что позволяло адресовать до 16 КБ памяти (16384 байта). Процессор мог выполнять 48 различных инструкций, включая арифметические, логические, операции пересылки данных и ветвления. Система команд была относительно простой, но достаточной для создания полноценных вычислительных систем.

Тактовая частота и производительность

Микропроцессор работал на тактовой частоте 500 кГц (0,5 МГц). Для выполнения одной инструкции требовалось от 5 до 11 тактов, что давало производительность порядка 50–100 тысяч операций в секунду (0,05–0,1 MIPS). Это было значительно медленнее современных ему мэйнфреймов, но достаточно для управления периферийными устройствами и выполнения простых вычислений.

Технология производства

Intel 8008 производился по 10-микрометровой (10 мкм) PMOS-технологии (p-канальный металл-оксид-полупроводник). Корпус процессора представлял собой 18-контактный керамический DIP (Dual In-line Package). Количество транзисторов на кристалле составляло около 3500.

Регистры и память

Процессор имел семь 8-битных регистров общего назначения (A, B, C, D, E, H, L), из которых регистр A выполнял функции аккумулятора. Также имелся 14-битный программный счетчик (PC) и 8-битный регистр флагов (Flags). Для работы с памятью использовались регистровые пары (B-C, D-E, H-L), которые могли хранить 14-битные адреса.

Применение

Первые микрокомпьютеры

Intel 8008 стал основой для ряда ранних микрокомпьютеров, которые появились до эры Intel 8080. Наиболее известным из них является Micral (Франция, 1973 год), созданный компанией R2E. Micral считается одним из первых коммерчески доступных микрокомпьютеров, не основанных на наборе микросхем, а использующих один процессор. Также на базе Intel 8008 был построен компьютер SCELBI-8H (США, 1973 год), который продавался в виде набора для сборки.

Промышленные и встраиваемые системы

Благодаря своей надёжности и возможности адресации до 16 КБ памяти, Intel 8008 активно использовался в промышленных контроллерах, терминалах ввода-вывода, медицинском оборудовании и системах управления. Он применялся в качестве центрального процессора в программируемых логических контроллерах (ПЛК) и системах сбора данных.

Учебные и любительские проекты

В середине 1970-х годов Intel 8008 был популярен среди радиолюбителей и энтузиастов, которые собирали собственные компьютеры. Простота архитектуры и доступность документации позволяли создавать полноценные системы с использованием дискретных компонентов (ОЗУ, ПЗУ, интерфейсных микросхем).

Ограничения и недостатки

Скорость и производительность

Главным недостатком Intel 8008 была его низкая производительность по сравнению с последующими процессорами. Тактовая частота 500 кГц и необходимость использования внешних микросхем для формирования тактовых сигналов ограничивали его применение в задачах, требующих быстрой обработки данных.

Архитектурные ограничения

Процессор не имел встроенных механизмов для обработки прерываний (требовал внешнего контроллера). Отсутствие аппаратной поддержки умножения и деления делало сложные вычисления медленными (они реализовывались программно). Кроме того, 14-битная адресная шина (максимум 16 КБ) была недостаточной для многих современных приложений.

Сложность разработки

Для работы Intel 8008 требовалось несколько внешних микросхем: тактовый генератор (например, Intel 8224), контроллер шины (Intel 8228) и микросхемы памяти. Это усложняло проектирование и увеличивало стоимость конечного устройства.

Наследие и влияние

Переход к Intel 8080

Уже в 1974 году Intel выпустила процессор Intel 8080, который стал прямым развитием архитектуры 8008. 8080 имел 8-битную шину данных, 16-битную адресную шину (до 64 КБ), более высокую тактовую частоту (2 МГц) и был полностью совместим по системе команд с 8008. Именно Intel 8080 стал основой для первого массового персонального компьютера Altair 8800 и всей последующей эры 8-битных микропроцессоров.

Влияние на индустрию

Intel 8008 доказал, что однокристальный 8-битный процессор может быть коммерчески успешным и пригодным для широкого спектра задач. Он стимулировал развитие рынка микрокомпьютеров и встраиваемых систем, а также заложил основы для архитектуры x86, которая впоследствии была разработана на базе идей, реализованных в 8008 и 8080.

Современное значение

Сегодня Intel 8008 представляет исторический интерес как один из первых шагов в эволюции микропроцессоров. Он является объектом коллекционирования среди энтузиастов ретро-вычислительной техники. Его архитектура изучается в курсах компьютерной инженерии как пример ранних микропроцессорных систем.

Интересные факты

• Изначально процессор назывался Intel 1201 (по номеру проекта), но перед выходом на рынок был переименован в 8008, чтобы подчеркнуть его 8-битную архитектуру (по аналогии с 4-битным Intel 4004).
• Первый в мире микрокомпьютер, признанный таковым историками, — Micral — был построен именно на Intel 8008.
• Процессор использовался в некоторых ранних моделях электронных пишущих машинок и текстовых процессоров.
• Intel 8008 был официально снят с производства только в 1983 году, просуществовав на рынке более 10 лет.

Источники

• Mazor, Stanley. «The Intel 8008 Microprocessor». IEEE Micro, 1993.
• Faggin, Federico. «The Making of the First Microprocessor». IEEE Solid-State Circuits Magazine, 2009.
• Intel Corporation. «Intel 8008 8-Bit Parallel Central Processor Unit: Data Sheet», 1972.
• Ceruzzi, Paul E. «A History of Modern Computing». MIT Press, 2003.
• «The Intel 8008: The First 8-Bit Microprocessor». Computer History Museum.