1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサー
および PC の技術的展開
佐野正博(1) Intel の 8 ビット・マイクロプロセッサーと 16 ビット・マイクロプロセッサーにおける継承性 ..................................................................................................................................................... 1
a. マイクロプロセッサーの 16 ビット化におけるソフトウェア資産継承への配慮 --- 技術的連続性重視戦略に基づく 8086 vs 性能向上重視戦略に基づく 68000 ........................................................................ 1
b. x86 アーキテクチャにおける物理メモリのアドレス指定法・・・セグメントとオフセットによる２段階での指定作業 .......................................................................................................................................... 6
c. 互換性維持重視戦略に基づくインテル x86 アーキテクチャの技術的進化 ............................................... 8(2) 1970~1980 年代におけるインテルのマイクロプロセッサー ........................................................10(3) 1970 年代後半期および 1980 年代における PC 市場 ....................................................................13
参考文献 ................................................................................................................................................16

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開(1) Intel の 8 ビット・マイクロプロセッサーと 16 ビット・マイクロプロセッサーにおける継承性
a. マイクロプロセッサーの 16 ビット化におけるソフトウェア資産継承への 配慮 --技術的連続性重視戦略に基づく 8086 vs 性能向上重視戦略に基づく 68000

トローラの 6800 系マイクロプロセッサーとHomebrew Computer Club におけるマイクロプロセッサー利用調査結果
1975/ 1976/ 1976/
マイクロプロセッサー
10/15
1/7
6/9

並んで 8 ビット PC 市場における主要なマイIntel 4004

クロプロセッサーであった。

Intel 8008
Intel 8080

表1

Intel の 8080、8085 およびザイログの Z80など Intel8080 系マイクロプロセッサーは、モ

例えば、キット型パソコンの時代のホビイ

1

1

5

7

8

25

37

53

Zilog Z-80

ス ト の 代 表 的 な ク ラ ブ で あ る Homebrew

2Motorola 6800

2

9

12

Computer Club の会員を対象として、1975 年

MOS Technology 650x

2

7

18

10 月 15 日、1976 年 1 月 7 日、1976 年 6 月 9

DEC PDP-8

4日に 行 わ れた 非 公 式投 票(straw votes)に基 づ

DEC PDP-11/20

1

く調査結果(表 1)によると、利用しているマシ

DEC LSI-11

3ンのマイクロプロセッサーで最も利用されてその他
合計いるのは Intel 8080 である。6800,650x という[出典]Warren(1977) p.14

Motorola 6800 系の 8 ビットマイクロプロセッ
サ ー の 数 は 、 4(11%) 、が 、 8008,8080,Z80 と い うというように、倍以上の利

ン・アセスメント調査チー
ムがおこなった調査の結果
は、表 2 にまとめた通りで

製品名

103

台
数

％

MITS

Altair 8800

17

5%

IMSAI

IMSAI 8080

45

12%

Processor Technology

SOL TERMINAL

14

4%

30

8%

29%

North Star Computers

HORIZON H-1

82%

Exidy Sorcerer

DP1000

6

2%

Radio Shack

TRS 80

45

12%

33

9%

25%
その他の Z80 利用 PC

ンゼルスで開催された二つ

フォルニア大学のパソコ

78

Z80

また 1978 年後半にロサ

来場者を対象として南カリ

会社名

その他の 8080 利用 PC

30(79%)、44(63%)、63(62%)のコンピュータ・ショウの

38

(i)

8080

イクロプロセッサーの数は、用率となっている。

1

来場者を対象とした利用 PC 調査
利用CPU

着実に割合を増やしている
Intel 8080 系の 8 ビットマ9

表 2 1978 年後半のロサンゼルスのコンピュータ・ショウでの16(23%)、30(30%)というよ
うに調査の回を追うごとに

4

Apple

APPLE II

42

11%

Commodore

PET 2001

29

8%

6502

19%
16-Bit Machines

20

5%

その他

77

21%

［出典］ Holmen(1980)p.481。企業 名や製 品 名などの一 部 に関して、補 充をおこなっている。回 答 者 総数 は 267 名、その内 で、すでに PC を所 有していた者が 231 名で、所 有 PC の総 台 数は 366 台であった。また、PC をまもなく購 入予 定 の者 が 26 名であった。

あるが、Intel の 8080 系 CPU を利用した PC が 29%、Zilog の Z80 系 CPU を利用した PCが 29%、MOS Technology の 6502 を利用した PC が 19％となっている。この調査においても、Intel 8080 系の 8 ビットマイクロプロセッサーを利用した PC が 54%と過半数を占めて
おり、Motorola 6800 系の 8 ビットマイクロプロセッサーを利用した PC の 19%の約 3 倍の1

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

利用度になっている。
Intel は、8 ビット・マイクロプロセッサー市場におけるこうした相対的優位を生かすた
めに、新世代の 16 ビット・マイクロプロセッサー 8086 の開発に当たって、旧世代の Intel8080
系マイクロプロセッサー用に書かれたソフトウェア資産の継承を重視した設計をおこなった。
たとえば 8086 は、8080/8085 とオブジェクト・コードのレベルにおける互換性までは確保されてはいないが，アセンブリ言語のレベルでは 1 対 1 に対応する命令セットを採用し、8080/8085 や Z80 など Intel 8080 系の 8 ビットマイクロプロセッサー向けにソフトウェアを開発しているプログラマーのソフトウェア開発力、および、Intel 8080 系マイクロプロセッ
サー向けに書かれた過去のソフトウェア資産の活用を可能にした。
Intel は、そのように製品イノベーションの前後で旧世代製品と新世代製品との間に高い互換性を確保することで、新世代製品のスタートアップ問題の解決を図り、互換性維持を軽視した製品開発戦略を採用した Motorola や Zilog などに対してソフトウェアに関する相対的競争優位を確立した。
Intel は 16 ビット・マイクロプロセッサー の開発にあたって、こうした 8 ビット・マイ
クロプロセッサー時代の過去のソフトウェア資産を生かすという方向で マイクロプロセッ
サー開発をおこなった。Zilog や Motorola が 16 ビット・マイクロプロセッサーの開発に際して自社の 8 ビット・マイクロプロセッサーとの連続性を最優先しなかったのとは対照的に、Intel はソフトウェア資産の継承性を重視し、一定の連続性を保つようにしたのである。
また、Intel の 8080/8085 だけでなく、Zilog の Z80 や Motorola の 6800 など、8 ビット・マイクロプロセッサー の多くはアドレス指定を 16 ビットでおこなっており、メモリのアドレス空間はいずれも 2 16 ＝64KB であったが、Intel はメモリのアドレス空間の構造に関して
も、新世代製品において旧世代製品との互換性維持を優先した。
すなわち、8086 では 20 ビットまでアドレス幅が拡張されたので本来は 2 20 ＝1024K バイ
ト＝１M バイトまでのメモリ空間へのリニアなアドレシングが可能であるにも関わらず、リニアにアクセスできるメモリ空間は 64KB に制限されたのである。64KＢを超えるメモ
リ空間へのアクセスにはセグメント切り替えと呼ばれる操作が必要になり、プログラミン
グが複雑になるだけでなく、プログラムの実行速度もその分だけ遅くな っている。
このように 8086 は、それ以前の 8 ビット・マイクロプロセッサーとの連続性を重視した
結果として、新しい 16 ビット・マイクロプロセッサーとしては不自然な制約をいくつか抱
え込むことになった。
8086 は 8 ビット・マイクロプロセッサーとの連続性維持を優先した結果として、そのアーキテクチャが「汚い」とか「洗練されていない」とか言われることがある。これに対して、Motorola の 68000 は、8 ビット・マイクロプロセッサー との連続性維持よりも性能向上を優先した設計により、そのアーキテクチャは「美しい」と言われている。実際、68000
は、32 本の 32bit レジスタを備えた内部バスが 32bit、外部バスが 16bit という構成の 16 ビ
ット・マイクロプロセッサーであり、物理メモリも 2 24 ＝16MB までリニアにアドレスできた。
しかしそれにも関わらず、販売量という点で は Motorola は Intel に比べてまったく及ばなかった。（マイクロプロセッサーにおける継承性を重視しないという Motorola の技術戦

2

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

略は、 6809 という 6800 系の 8 ビット・マイクロプロセッサーの開発においても同様であった。6809 は「究極の 8 ビット・マイクロプロセッサー」と一部で呼ばれるほど優れたアーキテクチャを持っていたが、それ以前の 6800 系 8 ビット・マイクロプロセッサーと互換性を持っておらず、それ以前の 6800 系マイクロプロセッサー で動作していたプログラムが動作しなかった。Motolora は、Intel と異なり、それ以前のソフトウェア資産を重視しなかったのである。
この点に関しては、 Zilog 社も 16 ビット・マイクロプロセッサーの開発に当たり同様の技術戦略を取り、Intel の 8080 互換の 8 ビット・マイクロプロセッサーとして大ヒットした Z80 の後継である 16 ビット・マイクロプロセッサーの開発に当たり、Ｚ80 との互換性を持たない Z8000 というマイクロプロセッサー を開発した。
Zilog は 1976 年 7 月から 16 ビット・マイクロプロセッサーの開発に取りかかったが、当然のことながらその際に「Z80 との互換性を保つのかどうか ？」という互換性維持に関わる技術的選択が開発会議における最大の議題となった。Zilog の CEO のファジン(Federico
Faggin)は旧世代マイクロプロセッサーZ80 と互換性を持たせた形で新世代製品を開発する
互換性維持重視戦略に立つ議論を展開した が、ファジンのそうした主張は結局のところ採用されなかった。性能向上重視戦略に立つ議論が勝利を収め、Z80 と比較して斬新なアイ
デアを盛り込んだ高機能で高性能なマイクロプロセッサを開発することになったのである。
こうした技術的決断に関して嶋正利は、「大型コンピュータのアーキテクチャ技術者がマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 開 発 に 投 入 さ れ た こ と に よ る と こ ろ が 非 常 に 大 き か っ た 」（ 前 掲書,p.154）と述べているが、そのことによる製品開発思想の転換が製品開発期間の相対的長期化や PC 機のバリュー・ネットワークとのズレをもたらし、 新世代マイクロプロセッ
サーZ8000 の普及に対してマイナスの影響を及ぼし、「 性能が良いにも関わらず、売れない」というジレンマを抱えることになった。
マイクロプロセッサー製品が属するバリュー・ネットワークとは異なる バリュー・ネッ
トワークに属する技術集団が製品開発の技術的方向性の決定に関して主導権を握ったため、前世代マイクロプロセッサー製品との互換性を維持することによるスタートアップ期におけるバンドワゴン効果活用の意義 が軽視されることになったのである。

3

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

図1 互換性維持重視戦略に基づく Intel のマイクロプロセッサー開発

4

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

図2 性能向上重視戦略に基づく Motorola のマイクロプロセッサー開発

5

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

b. x86 アーキテクチャにおける物理メモリのアドレス指定法・・・セグメントとオフセットによる２段階での指定作業
8086 におけるアドレス指定法
8086 プロセッサは、アドレス・バスの幅は 20bit であるが、16 ビット・マイクロプロセッサーであるため汎用レジスタの幅は 16bit である。そのため、2 16 ＝65,536bytes＝64KB 以
上のアドレス空間を１個の汎用レジスタのみで直接的に指定することはできない。そこで二つの汎用レジスタを用い、それぞれのレジスタにセグメント値とオフセット値という二つの情報（ともに情報量としては 16bit である）を割り当てることで、より広大なメモリ空間に対するアドレス指定ができるように設計されている。すなわち、メモリ空間の中のある特定の位置を指示するのに、「セグメント」と「オフセット」という 2 つの指示情報を利用した。
メモリ空間中の位置（アドレス）の指定は下記のように２段階作業で行われることにな
る。
アドレス指定の第 1 段階
まずセグメント値によって、メモリ空間上におけるセグメント・ベース・アドレス（セグメント領域の開始アドレス、すなわち、セグメント領域がメモリ空間上のどこから始まるのかを示すアドレス）を指定する。すなわち、下図で言えば、メモリ空間
中の何番目の「目盛り」が基点になるかを指定する。
アドレス指定の第２段階
次に、オフセット値によってセグメント・ベース・アドレスからどれだけ離れた位置であるかを指定する。すなわち、下図で言えば、セグメント値によって指定された基点の「目盛り」からどれだけ離れた位置にアドレスがあるかを指定する。
このように２段階で、目的のアドレスが指定されることになる。すなわち 図 3 で言えば、オフセット値の矢印の先の●印の位置が目的のアドレスとして指定されることになる。
こうした２段階の指定作業は、場所の指定を目印となる建物から何メートル先にあるというように指定するのと同様である。セグメント値によって「目印となる建物」の場所の情報を、オフセット値がその場所から何メートル先であるのかという情報を与えている、と考えればわかりやすいであろう。
8086 では、実際のメモリ空間上での位置を指定する際に、「セグメント」値を 16 倍した上でそれに「オフセット」の値を加える。16＝2 4 なので、こうした操作により、メモリ空間の指定には全部で 16 ビット+4 ビット =20 ビットを利用していることになる。そのため
結果的に、2 20 ＝2 16 ×2 4 ＝64KB×16＝1024KB＝1MB のメモリ空間が利用できることになる。
もし仮にセグメント値を 16 倍ではなく、2 8 ＝256 倍した上で加算したとすれば、2 24 ＝
16MB のメモリ空間が利用できることになる。またセグメント値を 2 16 ＝65,536 倍した上で加算したとすれば、2 32 ＝４GB のメモリ空間が利用できる。
この場合には、アドレス指定に 32 ビットを使用しているのと同じことになる。すなわ

61970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

ち、32 ビットアドレスの指定に当たり、その 32 桁の数字の最初の 16 桁をセグメント値で、残りの 16 桁をオフセット値で指定したことになる。

図3 x86 アーキテクチャにおける物理メモリのアドレス指定法

なお、8086 および 80286 ではセグメント値で指定されたセ
16

グメント・ベース・アドレスの「目盛り」から、2 ＝65,536bytes

表 3 セグ メント 値 と オフセット 値の組み合わせセグメント値

オフセット値

1234

5678

1235

5668

1236

5658

するには、64KB＝65,536bytes＝2 16 bytes なので、16 ビットの

1237

5648

情報量があればよい。すなわち、64KB のセグメント領域の

1238

2638

「オフセット」のために必要な情報量は 16 ビットである。

1239

5628

＝64Kbytes までの範囲内の位置を指定できる。このようにオフセット値によって指定可能な領域（図 3 の黄色の直方体で示されている部分）はセグメント領域と呼ばれている。64KBのセグメント領域の中のある特定の場所を１byte 単位で指示

セグメント値で指定されている「目盛り」は 16 バイトごとであり、なおかつ、オフセ
ット値はセグメント値と同じく最大値が 65,535 であるから、同じアドレスに対して何通りもの指定が可能である。たとえば、0 のどの組み合わせも、16 進数で 179B8 と表記される同じアドレスを指定していることになる。 それゆえ、同一アドレスを表すこうした組み合
わせは全部で２ 12 ＝4,096 通りもあることになる。

80286 におけるアドレス指定法の変更
メモリ空間上におけるセグメント・ベース・アドレス（セグメント領域の開始アドレス、
すなわち、セグメント領域がメモリ空間上のどこから始まるのかを示すアドレス）を指定するのに、8086 では 16 ビットを利用していたが、80286 では 16 ビット＋8 ビット＝24 ビットを利用するように設計変更された（神保進一 ,1999,pp.109-111）。これは 80286 で物理アドレスを指定するバス幅が 24 ビットに拡張されたことに対応する措置である。
これにより、セグメント・ベース・アドレスの値は 2 20 通りまで指定可能になった。それゆえ オフ セッ ト情 報を 用い ず、 セグ メン ト情 報のみ で、 物理 メモ リの アド レス 指定が1byte 単位で 2 20 ＝2 20 × 24 ＝1MB×１６＝16MB までリニアに利用可能になった。こうして

7

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

80286 では 16MB の物理メモリがサポートされるようになったのである。

80386 におけるアドレス指定法のさらなる変更
オフセット値が 16 ビット幅から 32 ビット幅へと拡張された。これにより、セグメントのサイズが 2 32 ＝2 16 ×2 16 ＝64KB×2 16 ＝4GB へと大きく拡張された。これは 80386 が 32
ビット・マイクロプロセッサーであることから物理アドレスを指定するバス幅が 32 ビットに拡張されたことに対応する措置である。こうして セグメント・ベース・アドレスを切り替えることなく、 ４GB の物理メモリに対して直接的にリニアにアクセスすることが可能になった。
なおセグメントの指定には 14 ビットが使用可能なためオフセット値とあわせて、論理ア
ドレスとしては全部で 32 ビット＋14 ビット＝46 ビットが利用できるので、2 46 ＝2 32 ×2 14＝4GB×2 14 ＝16TB（テラバイト）まで利用可能になっている。

c. 互換性維持重視戦略に基づくインテル x86 アーキテクチャの技術的進化
ここまで 8086、80286、80386 における物理メモリのアドレス指定法 を紹介してきたことからわかるように、インテルは セグメント・ベース・アドレスやオフセットの指定に用いるビット数の具体的な値を徐々に拡大してはきたが、「 セグメントとオフセットによる物
理メモリ・アドレスの２段階での指定」という 物理メモリ・アドレス指定法それ自体の基
本的骨組みは変更しないことで、マイクロプロセッサーの互換性を維持してきた。
こうしたマイクロプロセッサーの互換性維持により、8086/8088 から Pentium に至るまで
インテルのマイクロプロセッサーは、x86 アーキテクチャという同一の製品アーキテクチ
ャに属するものとなっている。
この結果として x86 アーキテクチャに属するマイクロプロセッサーであれば、最新のマイクロプロセッサーであっても、1978 年の 8086 用プログラムが動作するのである。このことに関してインテルは、次のように述べている。
IA-32 インテルアーキテクチャは、これまで、コンピュータの進歩の最前線を切り開いてきた。今日では、全世界で使用されているコンピュータの台数と総合的な処理能 力から判断して、明らかに最も普及したコンピュ．．．
．． ．．．．．．．．．．．．．． ． ．．．．．．．．．．．
．．
ータ・アーキテクチャと見なすことができる。IA - 32 アーキテクチャが広く普及した 2 つの主な原因は、 IA- 32．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．． ． ．．．．．．．．．．．
．． ．．．．．．． ．．． ．．．．
プロセッサ向けに作 成されたソフトウェアが高い互 換 性を持つことと、 IA- 32 プロセッサの性 能が世 代ごとに．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．
．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．
．
．
．
．．．．． ．．．．． ．
大幅に向上してきたことである。 ・・・最新の IA- 32 アーキテクチャ に先行する開発は、 Intel 8085 と 8080 の．．．．．．．．．．．．．．．．．
．
．
．
．．．．． ．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．
両マイクロプロセッサから、さらに Intel 4004 マイクロプロセッサ（ 1969 年インテル設計の最初のマイクロプロ．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．
セッサ） にまでさかのぼることができる。 IA-32 アーキテクチャ・ファミリで 32 ビット・プロセッサが導入される前は、8086 プロセッサや、その直後に発 表されたよりコスト・パフォーマンスの高い 8088 プロセッサなどの 16
ビット・プロセッサが使 用されていた。歴 史 的に見 て、 IA-32 アーキテクチャには、16 ビット・プロセッサと 32．．．
．． ．．．．．．．．．．．．．．．． ． ．．．．．．． ．．．．
ビット・プロセッサの双方が含まれる。・・・ IA - 32 アーキテクチャの重要なメリットの 1 つは、 1978 年の発表．． ．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．． ．．．．．．．．．．．．．． ．
時の IA プロセッサ用に開発されたオブジェクト・コード・プログラムが、 IA- 32 アーキテクチャ・ファミリの最 新．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
のプロセッサ上で現在でも動作することである。 」 (Intel (2001)第 2 章「IA-32 インテル R アーキテクチャの概説」p.2-1。なお傍点および太字強 調は引用 者によるものである。また上記の引 用文 中における IA-32 アーキテクチャとは、インテルが 32 ビットマイクロプロセッサー用に x86 アーキテクチャを拡張した部分も含めたアーキテクチャのことである。また IA プロセッサとは、基本的な x86 アーキテクチャに基づいて開発されたマイクロプロセッサーのことである。)

8

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

本節の先行の記述および上記の引用文中に示されているように、インテルは 8 ビットマ
イクロプロセッサー8008 や 8080/8085 の開発に際して旧世代製品の 4 ビットマイクロプロ
セッサー4004 のアーキテクチャを考慮に入れていたし、16 ビットマイクロプロセッサー
8086 の開発に際して旧世代製品の 8 ビットマイクロプロセッサー8080/8085 との互換性をなるべく高くする方向で製品開発に取り組んでいる。そして 8086 以降の 16 ビットマイク
ロプロセッサー、80386 以降の 32 ビットマイクロプロセッサーに関してそれらが同一の x86
アーキテクチャに属する製品となるように、互換性維持重視戦略に基づく製品開発を行ってきた。
1981 年の IBM PC に 8088 という x86 アーキテクチャに基づくインテルのマイクロプロ
セッサーが採用されたことを契機として、16 ビット PC 用 CPU に関するドミナント・ドミ
ナントは x86 アーキテクチャとなった。x86 アーキテクチャに関わる知的財産権を有しているインテルは、PC 用 CPU のドミナント・デザインとしての x86 アーキテクチャの地位の維持を目的として、次節で論じる回路線幅の微細化技術の技術的進展によるトランジス
タの集積度向上を利用したマイクロプロセッサーの性能向上を持続的に追求する 一方で、
． ． ．． ．． ． ． ．． ．． ．． ．． ． ．．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．
そうした性 能 向上 より も 先 行の 既存 ソフ トウ ェ ア資産 およ び既 存ソ フト ウェ ア技 術者 の．．．．．．．．．． ．．．．． ．．．．．．．．．
開発能力の効率的活用 を優先する 互換性維持重視戦略 を 1970 年代から 1990 年代後半期までのマイクロプロセッサー開発に関して採用し続けた。
しか しイ ンテ ルは マイ ク ロプ ロセ ッサ ー開 発に おけ る互 換性 維持 重視 戦 略を 64 ビット・マイクロプロセッサーの Itanium(2001 発表)開発では採用しなかった。インテルは 8 ビ
ット・マイクロプロセッサーから 16 ビット・マイクロプロセッサーへの製品イノベーショ
ン、および、16 ビット・マイクロプロセッサーから 32 ビット・マイクロプロセッサーへという基本的な製品イノベーションに際して互換性維持重視戦略を採用し続けたにも関わらず、32 ビット・マイクロプロセッサーから 64 ビット・マイクロプロセッサーへの製品
イノベーションに際しては互換性維持よりも製品アーキテクチャの変革による性能向上を優先させたのである。
しかしインテルの 64 ビット・マイクロプロセッサーItanium は x86 アーキテクチャとの互換性が低かった結果として、x86 アーキテクチャとの互換性維持を優先して開発されたAMD のマイクロプロセッサーとの PC 用 CPU 市場における競争で敗北を喫することとなった。

91970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開(2) 1970~1980 年代におけるインテルのマイクロプロセッサー
インテルは表 4 に示したように、世界最初の 4 ビット・マイクロプロセッサー4004 の開発に引き続き、8 ビット・マイクロプロセッサー、16 ビット・マイクロプロセッサー、32
ビット・マイクロプロセッサーというように、マイクロプロセッサーに関する製品イノベーションを積極的に推進している。
インテルは、このような絶えざる製品イノベーションによって、競合他社に対する競争優位の確立を図るとともに、マイクロプロセッサー市場への新規参入企業に対する参入障壁を高くした。
こうした絶えざる製品イノベーションはまた、旧世代製品の機能的陳腐化や性能的陳腐化を加速させることで、旧世代マイクロプロセッサーの物理的寿命が尽きるよりも前に、ユーザーに新世代マイクロプロセッサーへと乗り換えさせる役割も果たした。
インテルは製品イノベーションに際して、表 4 の「マイクロプロセッサーの内部バスのビット幅」、「マイクロプロセッサーのデータバスのビット幅」、「マイクロプロセッサーがサポートするメモリ空間の大きさ」、「マイクロプロセッサーの 動作周波数」「マイクロプロ
セッサーの MIPS 値」、「マイクロプロセッサーを構成しているトランジスタ数」といった各項目 の数 値の 変化 に示 され てい るよ うに 、 旧 世代製 品か ら新 世代 製品 への スイ ッチン
グ・コストを上回る便益をユーザーに与えるように製品イノベーションをおこなっている。
インテルのこうした製品イノベーションは、回路線幅の微細化によって支えられている。
回路線幅の微細化は、動作周波数の向上によるマイクロプロセッサーの 処理能力向上やトランジスタ数増大を実現すると同時に、製造コストや消費電力の削減を可能にする。
インテルは、1971 年の 4004 の 10μから出発して、1974 年の 8080 で 6μに、1976 年の8085 で 3μに、1982 年の 80286 で 1.5μに、1985 年の 80386 で 1μに、1991 年の 80486SX
で 0.8μにというように、回路線幅の微細化を推進することによって、表 4 のようにマイクロプロセッサーの性能向上を実現したのである。
すなわち回路線幅を 1971 年の 10μから 1985 年の 1μへと 1/10 にまで縮小させることによって、動作周波数を 1971 年の 750KHz から 1989 年の 25Mhz へと約 33 倍に、トランジ
スタ数を 1971 年の 2,300 個から 1989 年の 120 万個へと約 500 倍に、1 秒間に実行できる命令数を 1971 年の 0.06MIPS から 1989 年の 20MIPS へと約 330 倍に、というように飛躍的な性能向上を実現している。
一つ のマ イク ロプ ロセ ッサ ーを 構成 する トラ ン ジス タを 増大 させ るこ とが でき たことによって、先行するメインフレームやミニコンと同じように、1982 年の 80286 マイクロプ
ロセッサーで仮想メモリをサポートすることもできるようになった。しかも仮想メモリの大きさも、1985 年の 80386DX で 64TB と 2 16 ＝65,536 倍にも拡大されている。 こうした仮想メモリの大きさはその当時の HDD の容量が 10MB 単位に過ぎなかったことや、現在のHDD の容量がやっと TB 単位になっていることから考えれば、20 数年以上もの期間にわたってボトルネックとはならないくらいの飛躍的な性能向上を実現していたことがわかる。
また 一つ のマ イク ロプ ロセ ッサ ーの 中に 搭載 可 能な トラ ンジ スタ 数が 大き くな ることは、マイクロプロセッサーにより多くの機能を担わせることが可能になるということを意味している。

10

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

表 4 Intel 社が開発したマイクロプロセッサーの技術的スペックの歴史的変遷

ビット幅

バス幅

名称

年月日

動作
周波数

MIPS 値

メモリ
空間

トランジスタ数

4 ビット

4 ビット

4004

1971.11.15

750KHz0.06

4KB

2,300 個8008

1972.04.01

500kHz
800KHz0.06

16KB

3,300 個

回路
線幅

コプロセ
ッサー

仮想
メモリ

10μ

8 ビット

8 ビット

16
ビット

16 ビット

8 ビット

16
ビット

32
ビット

--4,500 個

6μ

8080

1974.04.01

2MHz

0.64

8085

1976.03

5MHz

0.37

5 MHz

0.33

8 MHz

0.66

10 MHz

0.75

5MHz

0.33

8MHz

0.66

8 MHz

0.9

10 MHz

1.5

12MHz

2.66

1985.10.21

16MHz

5～6

1987.02.16

20MHz

6～7

1988.04.04

25MHz

8.5

1989.04.10

33MHz

11.4

1988.06.16

16MHz

2.5

1989.01.25

20MHz

2.5

1988.06.16

25MHz

2.7

1992.10.26

33MHz

2.9

1989.4.11

25MHz

20

(FPU を1990.05.07

33MHz

27

本 体に

1991.06.24

50MHz

41

内 蔵）

1991.09.16

16MHz

13

1991.04.23

20MHz

16.5

1991.09.16

25MHz

20

1991.09.21

33MHz

27

8086

1978.07.08

64KB

6,500 個
不可

3μ

8088

80286

1MB

2 万 9 千個

16MB

13 万 4 千 個

8087

1979.03.02

1982.03.02

1.5μ

80287

1GB

80386DX

27 万 5 千 個

80387
1μ

16
ビット

80386SX

32
ビット

80486DX

32
ビット

64TB

4GB

120 万 個
0.8μ80487

80486SX[出 典 ] Intel 製 マイクロプロセッサーに関 するデータは、下 記 の Web ページを基 に、 Intel 社 の Processor Spec Finder (http://processorfinder.intel.com /scripts/default.asp)などを利 用 しながら、動 作 周 波 数 など一 部 データに関 して追 加 や修 正 などの処 理 を行 っ ている。
http://www.intel.com/intel/m useum /25anniv/htm l/hof/techspecs.htm , [Intel 社 作 成 日 1997 年 4 月 23 日 ]http://www.intel.co.jp/jp/intel/museum/25anniv/htm l/hof/techspecs.htm , [Intel 社 作 成 日 1997 年 4 月 23 日 ]http://www.intel.com/pressroom /kits/quickre ffam .htm [Intel 社 作 成 日 2002 年 10 月 1 日 ]8085 に関 しては、http://www.st.rim .or.jp/~nkomatsu/in tel8bit/i8085.htm l の記 述 に依 拠 している。
8085 の MIPS 値 および 4040 に関 しては http://www.4reference.net/encyclopedias/wikipedia/List_of_Intel_m icroprocessors.htm l の記 述 に依 拠 している。
Intel 製 マイクロプロセッサーの MIPS 値に関 しては、http://www.intel.com /pressroom /quickref.htm [Intel 社 作 成 日 1997 年 5 月 7 日 ] を参 考 にした。

11

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

マイ クロ プロ セッ サー の数 値演 算の 仕方 には 整 数演 算と 浮動 小数 点演 算の 二種 類があるが、最初はトランジスタ数の限界のために、浮動小数点数演算をハードウェア的に実行する演算回路を一つのマイクロプロセッサーの中に搭載させることはできなかった。
一方で、1970 年代末頃から FORTRAN などを利用した科学技術計算の実行や、表計算ソ
フトやデータベースソフトにおける数値演算などが PC 上でもしだいに実行されるようになるにつれて PC に対する浮動小数点演算処理の性能向上が強く求められるようになっていた。
マイクロプロセッサーのトランジスタ数の限界のため、1978 年の 8086 から 1980 年代末の

図4 IC の集積度の歴史的推移

80386DX に至るまで、浮動小数点数演算処理を担う演算ユニットは、マイクロプロセッサーを補完する補助的ユニットであるコプロセッサーという別モジュール形態で提供されていた。
回路線幅の微細化技術の発展により、表 4 お
よび図 4 に示すようにトランジスタの集積度向上が 1970 年代および 1980 年代に急激に進んだ
結果として、1989 年の 80486DX 以降のマイク
ロプロセッサーでは浮動小数点数演算ユニット
を一つのマイクロプロセッサーの内部中に統合することが可能になった。

[出典]佐々木元ほか(1989)p.27

こうしたマイクロプロセッサーの多機能化や性能向上によって、 OS ソフトやアプリケーション・ソフトの多機能化・性能向上も 可能になったのであるが、そのことは OS ソフ
トやアプリケーション・ソフトの開発企業がマイクロプロセッサーの多機能化や性能向上に対応して絶えず製品イノベーションを繰り返す必要を生み出した。
PC 用 CPU 市場において主導的な役割を果たしたインテルの マイクロプロセッサーが表4 に示されているように短期間で製品イノベーションを成し遂げているため、 PC 用の OS
ソフトやアプリケーション・ソフトの開発企業も同じように短期間で製品イノベーションを成し遂げる必要に迫られた。
PC 市場におけるこうした短期間での製品イノベーションの繰り返しを、開発のためのコストやソフトウェア開発技術者の技術的能力の制約の下で 効率的に実行するためには、製品の基本的アーキテクチャに関しては旧世代製品との互換性を維持しつつ、新しい技術進歩によって可能となる新機能や性能向上を生かした製品開発をおこなうことが有効な技術戦略である。
1980 年代にソフトウェア開発企業が一年毎など短期間にバージョンアップを繰り返すことで、ソフトウェアの多機能化と性能向上を成し遂げたのは、そうした技術戦略に基づく製品開発の結果である。このことは競合企業に対する競争優位の維持とともに、新規参入企業に対する参入障壁を高める要因ともなった。
マイクロプロセッサーおよび OS ソフトやアプリケーション・ソフトに関わるこうした短期間での製品イ
ノベーションの結果として、それらの統合的システム製品である PC も、短期間で製品イノベーション
を繰り返すことになった。次節でこの点を論じることにしよう。

12

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開(3) 1970 年代後半期および 1980 年代における PC 市場
PC 市場は、1970 年代後半期におけ

表 5 米 国における PC、ミニコン、メインフレームの出 荷台 数 お

よび金額 1960,1965-1990 の実績値

る 8 ビット PC、1980 年代前半期の
16 ビット PC、1980 年代後半期の 32

出荷台数(単位：千台）

ビット PC というように、マイクロ

ミニコン

出荷金額(単位：億ドル）

年

PC

ミニ
コン

フレーム

5.4

1965

--

0.7

17.7

0.9

7.3

1966

--

0.9

26.4

--

1.7

11.2

1967

--

1.6

39.0

1968

--

2.5

9.1

1968

--

2.3

48.0

たマイクロプロセッサーの技術的発

1969

--

4.1

6.0

1969

--

3.5

41.5

展を軸としながらも、マイクロプロ

1970

--

6.1

5.7

1970

--

4.9

36.0

セッサー以外の周辺チップや周辺機

1971

--

6.5

7.6

1971

--

5.1

39.0

1972

--

8.4

10.7

1972

--

6.3

50.0

1973

--

12.2

14.0

1973

--

8.5

54.0

1974

--

20.5

8.6

1974

--

13.5

62.0

1975

10.5

27.0

6.7

1975

0.2

14.8

49.6

1976

53.1

39.3

6.8

1976

1.0

18.9

50.6

1977

120.4

56.8

8.9

1977

2.2

27.8

69.4

1978

237.9

68.3

7.5

1978

4.4

36.9

62.3

1979

329.4

81.3

7.2

1979

6.3

47.1

63.4

1980

796.0

105.9

9.9

1980

15.5

62.4

88.4

1981

1,157.0

122.0

10.7

1981

25.5

72.9

96.4

1982

1,950.0

128.0

10.6

1982

43.9

77.7

98.6

1983

3,249.0

146.8

10.0

1983

74.7

89.8

97.8

実際、米国で 1975 年頃から PC 市

1984

5,190.0

205.4

11.3

1984

119.4 128.2 119.0

場の急激な成長が始まり、出荷台数

1985

4,750.0

190.8

10.9

1985

112.6 117.0 118.9

に関してははやくも翌年の 1976 年

1986

5,060.0

198.2

11.0

1986

120.6 118.7 122.0には PC 市場がミニコン市場やメイ

1987

5,460.0

205.8

11.2

1987

128.9 120.8 126.6

ンフレーム市場を上回るようになっ

1988

5,990.0

218.1

11.5

1988

140.5 126.6 132.7

た。そして出荷金額に関しても 1984

1989

6,530.0

227.7

11.9

1989

159.6 130.9 137.9

年には他のコンピュータ市場とほぼ

1990

7,050.0

232.0

12.1

1990

179.8 126.5 141.9

プロセッサーが一度に処理できる情年PC

報量（マイクロプロセッサーのレジ

1965

--

0.6

スタ幅）を基本として時期区分をす

1966

--

ることができる。

1967

ただし PC 市場の発展は、そうし器に関する技術的発展によって可能になったものである。すなわち、1970
年代および 1980 年代における IC 技術の急激な発展により、マイクロプ
ロ セ ッ サ ー だ け で な く 、 DRAM ・
SRAM といったメモリ、画像処理チップ、周辺機器制御チップなど、マイクロプロセッサーと同じく IC 技術に基づく様々な製品に関して画期的な技術進歩が可能になったことにより、1970 年代中頃からの PC 市場の急激な成長が技術的に可能になっ
た。

メイン
フレーム

メイン

同規模になり、ついに 1987 年以降には PC 市場がミニコン市場およびメ[1965 年-1974 年の デ ー タ の 出 典 ]Juliussen,K., Juliussen,E.
(1990)Chapter 10 の p.8

インフレーム市場をともに上回るよ[1975 年以 降のデータの出 典]Juliussen,K., Juliussen,E.(1994) p.317

うになっている。
こうした PC 市場の急激な成長は、マイクロプロセッサーに限らず、PC を構成する様々なモジュールに関して多機能化や性能向上などの製品イノベーションが実現さ れることにより、PC 製品の機能的陳腐化や性能的陳腐化が物理的陳腐化をはるかに上回る速度で進行

131970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開したことにある。そのことは図 7 や図 8 のグラフにも示されている。
図5 米国における PC、ミニコン、メインフレームの出荷台数の歴史的推移(単位:万台、対 数表示)

1000
325

PC
100

195
80

ミニコン
24

5

2.1

1
0.4

0.8
0.6 0.7

1.2

2.7
1

6

7

475 506 546

33

13 15
8 11 1223
21 19 20 21 22 23

4

0.3
0.2

0.1

0.1
0.06

0.01

[出典]表 5 に同じ
図6 米国における PC、ミニコン、メインフレームの出荷金額の歴史的推移(単位:億ドル)

180
PC

160
ミニコン
140
120
100
80
60
40
20
0

[出典]表 5 に同じ

14599 653

116

12

10

705

519

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

PC を 構成 す る 様 々な モ
ジュールの絶えざる多機能

図7 CPU のビット数別年間 PC 販売金額の歴史的推移（1974-1992）

化 や 性 能 向 上 に よ り 、 PC
製品に対する新規需要が絶えず喚起されるだけでなく、
8 ビット PC から 16 ビット
PC への買い換えや 16 ビッ
ト PC から 32 ビット PC への買い換えなど PC 製品の買い換えサイクルの短期化
による買い換え需要も生じた。

[出典]Bayus (1998) p.767, 単位：百万ドル。原出所は IDC の Processor
Installation Census。

そしてさらにまた新世代製品登場後も、経験曲線

図8 CPU の種類別(Z80,80888,80286,80386DX)の年間 PC
販売金額の歴史的推移（1974-1992）

効果などによる旧世代製品の価格低下が推し進め られることによって、旧世代製品の販売が一定期間は続けられた。
例えば日本では 16 ビッ
ト PC の NEC の PC9801 シ
リーズが 1982 年に販売開始された後も、1983 年に 8
ビット PC の MSX シリーズ

[出典]Bayus (1998) p.767, 単位：百万ドル。原出所は IDC の Processor
Installation Census。

がソニーHB-101(1983)、富士通 FX-X(1983)、東芝の ASOPIA IQ HX-10D,

HX-10S (1983/11) など様々な企業から販売開始された。そしてさらに CPU は 8 ビットマイクロプロセッサーの Z80 相当品のままであるものの、メインメモリ RAM を最小 64KB とするとともに最大 4MB までの拡張を可能にするなどの性能向上を図った 後継規格である MSX2 シリーズが 1985 年から販売開始
され、両方の MSX シリーズ総計で約 400 万台が出荷されたと言われている。
また Apple は、IBM が 16 ビ

図9 Apple の 8 ビット PC 製品の年間販売台数推移

ット PC を出荷開始した 1981 年
1977

以降も、8 ビット PC 製品の販売台数を順調に伸ばしており、19Apple I

0.2

83 年には 1981 年の約 2.5 倍にApple II/IIe

0.6

もなっている。

Apple III

このように、PC 製品に関する急激な製品イノベーション、お

合計台数

0.8

1978

1979

1980

1981

1982

1983

7.6

35

78

180

279

420

6

20

35

186

299

455

7.6

35

78

[出典] Burgelman et al.(1988)p.298。単位：千台。

よび、旧世代製品と新世代製品の併存により、PC 市場は 1980 年代においても持続的成長を遂げたのである。

15

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開

参考文献
Bayus, Barry L. (1998) “An Analysis of Product Lifetimes in a Technologically Dynamic Industry,”
Management Science, Vol. 44, No. 6 (Jun., 1998), pp.763-775
Bayus Barry L., Erickson, G., Jacobson, R.(2003) “The Financial Rewards of New ProductIntroductions in the Personal Computer Industry,” Management Science, Vol.49, No.2,pp. 197–210
Burgelman ,R. A.; Maidique, M. A. (1988) Strategic management of technology and innovation ,Irwin
Hayes, John P. (1980) “Technology Changes in Personal Computers,” IEEE Transactions on
Systems, Man and Cybernetics, Vol.10 Issue 8, pp. 476 - 480
Holmen, Milton G. (1980) “Who is Using Personal Computers?,” IEEE Transactions on Systems,
Man and Cybernetics, Vol.10 Issue 8, pp.480 - 496
Intel(1999)『インテル・アーキテクチャ・ソフトウェア・ディベロッパーズ・マニュアル』
上巻「基本アーキテクチャ」
Intel(2001)『IA-32 インテル®・アーキテクチャ・ソフトウェア・ディベロッパーズ・マニ
ュアル』上巻「基本アーキテクチャ」（ ftp://download.intel.co.jp/jp/developer/jpdoc/24547003_j.pdf よりダウンロード可能）
Juliussen, K., Juliussen, E.(1990) The Computer Industry Almanac 1991,Simon and Schuster
Juliussen, K., Juliussen, E.(1994) The Computer Industry Almanac 1993-1994,

Simon andSchusterWarren, J.(1977) "Personal and Hobby Computing: an Overview," Computer, Vol.10, Issue.3,
pp.10-22
Williman, A. O., Jelinek, H. J. (1976) “Introduction to LSI Microprocessor Developments,”
Computer, June 1976,pp.34-46
神保進一(1999)『最新マイクロプロセッサテクノロジー』日経 BP 社
佐々木元、河村信雄、清水京造(1989)『超 LSI の話』日本電気文化センター
嶋正利(1987)『マイクロコンピュータの誕生』岩波書店

16

1970～1980 年代におけるマイクロプロセッサーおよび PC の技術的展開(i) 1976年6月9日の調査結果の合計値は、Warren(1977)論文では投票者総数の101となっているが、表１では各CPU別の値を合計した数値である103に訂正した。また1976年7月1日の投票結果に関しては製作途
中(under construction)の28は除外してある。
なおHomebrew Computer Clubでは、インテル系CPUが全体の過半数を超える割合を占めているが、M
os Technologyの事務所からさほど遠くはない場所にあ ったNew Jerseyの Amateur Computer Group では
MOS Technology 6502が支配的(dominant)であった(Warren,1977,p.14) 。

17