Доклад про Intel

1



Корпорация Intel - integrated electronics была создана Робертом Нойсом и Гордоном Муром.  Но первые опыты по созданию микропроцессоров проводились еще в фирме Shockley Semiconductor Laboratory, затем в  Fairchild Semiconductor. Нойс и Гордон являлись сотрудниками обеих фирм и когда они организовали Intel, то получился некий алхимический состав, органично вбиравший в себя опыт двух предшествующих фирм. Опыты по созданию первых микропроцессоров в Shockley Semiconductor Laboratory выглядели следующим образом: Дюжина докторов наук в спецодежде, защитных очках с выпученными стеклами и перчатках является ежедневно к 8-ми утра в ангар и нагревает в специальных печах для обжига кремниевые и германиевые пластины до температуры 1,5-2 тысячи градусов по Фаренгейту. Когда двери печей распахнуться для травления пластин алюминием, фосфором, бором и мышьяком, неестественный оранжевый свет разольется по лицам, защитным очкам и комбинезонам, Манипулируя пинцетами, изверги-ученые старательно запихивали пластины под микроскоп и резали их на крошечные кусочки, слайсы или чипы - их называли тогда по-разному, в основном потому, что никто не знал их настоящего имени. Кремний и германий добывались из грунту и угля. В фирме Fairchild Semiconductor, созданной несколько позже, после развала Shockley Semiconductor Laboratory от теории перешли к практике, т.е. непосредственно к производству. Вот как выглядел передовой рубеж науки: ряды рабочих столов, за которыми, сгорбившись над микроскопами, сидели женщины, выполняя нуднейшую из нудных работу - резали алмазом кремниевые пластины на крошечные треугольнички, старательно пытаясь подсоединить затем к ним тоненькие проводочки. Крошечные пластинки падали, и женщины, ругаясь и бормоча себе под нос все известные им проклятия ползали по полу, пытаясь отыскать их, затем взбирались обратно, терли уставшие глаза и вновь сгибались над микроскопом. До слепоты, до безумия. Независимо от того, насколько качественно изготовлялись кремниевые и германиевые пластины, 50-90% транзисторов все равно отправлялось в мусорную корзину. Для того, чтобы собрать даже такой простой прибор, как радиоприемник отдельные транзисторы тысячами проводков соединялись в сложную панель, напоминающую кусок некоей географической карты. Что уж там говорить о компьютере… На это уходило кошмарное количество времени и денег. Надо было как-то снизить астрономически растущую стоимость соединения друг с другом элементов при сборке схем, сложность которых все время возрастала. Нойсу пришла в голову идея попробовать соединить их сразу на одной кремниевой пластине без помощи проводов. Проблема состояла в том, что теперь придется вырезать, гравировать, покрывать и вообще всяческим образом издеваться над  кремнием так, чтобы можно было сымитировать функции, обычно выполняемые изоляторами, резисторами, конденсаторами и выпрямителями. В 1959 году Нойс сделал первое детальное сообщение об интегральных диффузионных или напыленных  резисторах, по поводу изоляции приборов друг от друга с помощью смещенных в обратном направлении pn-переходов и по поводу соединения друг с другом элементов через отверстия в окисле путем напыления металла на поверхность. Еще через месяц Нойс поделится идеями о размещении на одном кристалле нескольких элементов. С этого момента замысел интегральной схемы делается реальностью. Основанная на транзисторах, интегральная схема сделала возможным создание миниатюрного компьютера, который сможет выполнять все функции ENIAC - самого мощного компьютера того времени, - размещаясь при этом на панели размером с игральную карту. Интегральная схема сулила успех везде, где только могла проникнуть инженерная мысль того времени - от роботов до полетов на Луну. На вершине успеха Fairchild Semiconductor Нойс и Мур уходят из фирмы, чтобы создать свою - Intel. Вначале Intel пришлось заниматься памятью, чтобы не быть раздавленной конкурентами: Fairchild Semiconductor и Texas Instruments. Память компьютера хранилась тогда в керамических колечках, известных как сердечники. Каждый сердечник содержал один бит информации, то бишь «да» или «нет». За два года Нойс и Мур создали чип памяти 1103 размером с две стандартные печатные буквы. Каждый чип состоял из 4-х тысяч транзисторов, выполняя при этом работу тысячи керамических сердечников - и делая это много быстрее. Рабочие места в Intel теперь все более наводили на мысль о марсианском нашествии. Все чаще говорили теперь о пылинках. Единственная крошечная пылинка могла разрушить миниатюрную схему, а посему все служащие были облачены в антисептические скафандры, перчатки и шлемы. Действие разворачивалось теперь в охлажденных боксах, выложенных виниловой плиткой и нержавеющей сталью, да еще при флуоресцентном освещении. Схемы же были настолько малы, что назвать их «миниатюрными» казалось как-то уже недостаточно верным. «Миниатюрное» все еще соотносилось в сознании с привычными, хотя и небольшими формами - именно это и смущало. Для характеристики размеров интегральных схем начали пользоваться словечком «микроминиатюрный». 

Позже, в 1985-м году Intel ушла с рынка памяти из-за конкуренции Японцев, предлагавших более дешевые чипы, но в то время это уже не имело решающего значения. Мур назвал это «небольшими неудачами», надо понимать в масштабе Intel «небольшие неудачи» измеряются шестизначными цифрами в твердой валюте.

В 1969 году в Intel появились несколько человек из Busicom - молодой японской компании, занимающейся производством калькуляторов. Им требовалось около десяти интегральных схем в качестве основного элемента нового дешевого настольного калькулятора. Дизайн был разработан Масатоши Шима, который и представлял японскую сторону. По прошествии многих лет Хофф скажет, что именно те неожиданные решения, которые он обнаружил в японском дизайне, и натолкнули его на мысль об изобретении микропроцессора. Изобретения грандиозного по своей сути и последствиям. Хофф, взглянув на проект, понял, что вместо того, чтобы делать калькулятор с некоторыми возможностями программирования его можно сделать как бы универсальным компьютером, программируемым для работы в качестве калькулятора. В иные секунды на людей нисходят настроения. Озарения которые определяют историю. В данном случае. Это история всей компьютерной промышленности. Развивая идею, в течение осени 1969 года Тедд Хофф, которому ассистировал Стэн Мейзор, определился с архитектурой будущего микропроцессора: 4-разрядное ЦПУ, ROM для сохранения программного обеспечения, RAM для сохранения данных и несколько портов для взаимодействия с внешними устройствами - клавиатура, принтер и т.п. Первым был спроектирован и выпущен в ноябре 1970-го года чип 4001. Их тогда называли run (возможный перевод «тираж», «партия», «поток»), и схема работала потрясающе. В ноябре появился 4002 с одной несущественной ошибкой и завершались работы над 4003. В конце концов появился легендарный 4004 за несколько дней до нового года. Название придумал Фэггин, работавший над архитектурой. «Я дал им имя «семейство 4000» - вспоминает он, - Семейство состояло из четырех 16-штырьковых устройств: 4001 содержал ROM на 2 Кбайта с 4-битной маской на порты ввода-вывода; 4002 содержал RAM с 4-битным выходным портом; 4003 представлял собой 10-битный расширитель ввода-вывода с последовательным вводом и параллельным выводом; наконец 4004 был 4-битным ЦПУ». Аналогов таким устройствам на тот момент в мире не существовало. От момента возникновения идеи до её реализации прошло меньше года.        

Чип 4004 оказался средством более мощным чем лучший в мире компьютер того времени - ENIAC - компьютер американского правительства. 4004 мог обрабатывать 60000 инструкций в секунду, в сравнении с 5000 инструкций ENIAC, при этом чип легко умещался на кончике пальца - размер его не превышал 1/6 на 1/8 дюйма. ENIAC же занимал площадь в 3000 квадратных футов и весил 30 тонн. Хофф сделал изобретение столь же значительное, каковым в свое время оказалась интегральная схема Нойса. Процессор называли тогда «компьютер-на-чипе», поскольку все арифметические и логические функции компьютера умещались теперь на чипе размером с шляпку гвоздя. В ноябре 1971 года семейство 4000, ныне известное как MCS-4, официально рекламировалось во всех крупнейших рекламных изданиях. Центральный заголовок - «Откройте для себя новую эру интегральной электроники» - был весьма и весьма пророческим. В 1969 году представители компании Computer Terminal (CTC) посетили Intel. Вице-президент корпорации намеревался интегрировать центральный процессор нового фирменного терминала Datapoint 2000. Процессор представлял собой примерно 100 ТТЛ (транзисторно-транзисторных логических схем), которые корпорация хотела бы разместить на нескольких чипах, тем самым резко сократив стоимость и размеры электронной части. Хофф взглянул на архитектуру. Логический дизайн, систему команд и еще некоторую вспомогательную документацию и сказал, сто Intel не только сможет интегрировать все необходимые компоненты согласно предложенной архитектуре, но и сделает это на одном чипе. Проект получил рабочее название - «чип 1201». Работы над 1201 спорились, и Intel уже готова была представить на испытание устройство, когда случилось непредвиденное: СТС отказалась от проекта 1201. Экономический спад 1970 года настолько понизил спрос на ТТЛ, что 1201 кок-то враз сделался непривлекательным для заказчиков. Проект был под угрозой. Вероятнее всего, его пришлось бы свернуть на самом интересном месте, если бы, откуда ни возьмись не появилась другая японская фирма Seiko, выказавшая интерес к этим разработкам. СТС (впоследствие переименованная в Datapoint), понимая всю щекотливость своего внезапного отказа, разрешила Intel использовать их архитектуру в обмен на аннулирование всех взаимных договоров. Это развязало руки Intel и их новому детищу 1201. Архитектурно 1201 был весьма близок к 4004. За исключением того, что он являлся 8-разрядным устройством. Многие решения. Использованные в 4004. Целиком подходили к 1201. В конце концов, именно из этого процессора после некоторых модификаций и возьмет начало эпоха семейства MCS-8, (Micro Computer System 8-bit), все эти знаменитые 8008, 8080 и так далее, которые появятся в 1972 году, и которые уже будет трудно остановить. Чипы семейства MCS-8, поначалу отличавшиеся только тем, что могли обрабатывать более сложные данные, окажутся более мощными и быстрыми, так что вскорости 8080 станет  промышленным стандартом и выведет Intel на вершину рынка производителей 8-разрядных приборов. 

В последний раз архитектура изменилась коренным образом с 286 процессора, после чего лишь незначительно улучшалась. На данный момент число транзисторов на кристалле процессора превысило  6 миллионов.