Μασατόσι Σίμα

Ο Μασατόσι Σίμα (ιαπωνικά:嶋 正利, Shima Masatoshi, γεννήθηκε στις 22 Αυγούστου 1943 στη Σιζουόκα) είναι Ιάπωνας ηλεκτρονικός μηχανικός. Ήταν ένας από τους αρχιτέκτονες του πρώτου μικροεπεξεργαστή στον κόσμο, του Intel 4004. Το 1968, ο Σίμα εργάστηκε για την Busicom στην Ιαπωνία και παρήγαγε το λογικό σχέδιο για μια εξειδικευμένη CPU που θα μεταφραζόταν σε προσαρμοσμένα τσιπ τριών στοιχείων. Το 1969, συνεργάστηκε με τους Τεντ Χοφ και Στάνλεϊ Μάζορ της Intel για τη μείωση της πρότασης τριών τσιπ της Busicom σε μια δομή ενός τσιπ. Το 1970, η αρχιτεκτονική αυτή μετατράπηκε σε τσιπ πυριτίου, το Intel 4004, από τον Φεντερίκο Φάγκιν, με τη βοήθεια του Σίμα στη λογική σχεδίαση.

Αργότερα εντάχθηκε στην Intel το 1972. Εκεί, συνεργάστηκε με τον Φάγκιν για την ανάπτυξη του Intel 8080, ο οποίος κυκλοφόρησε το 1974. Στη συνέχεια, ο Σίμα ανέπτυξε διάφορα περιφερειακά τσιπ της Intel, ορισμένα από τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στο IBM PC, όπως ο ελεγκτής διακοπών 8259, το τσιπ προγραμματιζόμενης περιφερειακής διασύνδεσης 8255, το τσιπ χρονοδιακόπτη 8253, το τσιπ άμεσης προσπέλασης μνήμης (DMA) 8257 και το τσιπ σειριακής επικοινωνίας USART 8251. Στη συνέχεια εντάχθηκε στη Ζίλογκ, όπου συνεργάστηκε με τον Φάγκιν για την ανάπτυξη των Zilog Z80 (1976) και Z8000 (1979)Shima Masatoshi, Information Processing Society of Japan.

Πρώιμη ζωή και σταδιοδρομία

Σπούδασε οργανική χημεία στο Πανεπιστήμιο Τοχόκου στο Σεντάι του νομού Μιγιάγκι της Ιαπωνίας. Με φτωχές προοπτικές απασχόλησης στον τομέα της χημείας, πήγε να εργαστεί στην Busicom, μια εταιρεία κατασκευής υπολογιστών για επιχειρήσεις, στην οποία προσελήφθη την άνοιξη του 1967. Εκεί, έμαθε για το λογισμικό και το σχεδιασμό ψηφιακής λογικής, από το 1967 έως το 1968.

Intel 4004

Αφού η Busicom αποφάσισε να χρησιμοποιήσει κυκλώματα μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (LSI) στα προϊόντα των αριθμομηχανών της, άρχισε να εργάζεται πάνω σε αυτό που αργότερα έγινε γνωστό ως "Busicom Project", ένα τσιπσετ για την αριθμομηχανή Busicom 141-PF που οδήγησε στη δημιουργία του πρώτου μικροεπεξεργαστή, του Intel 4004. Τον Απρίλιο του 1968, ζητήθηκε από τον Σίμα να σχεδιάσει τη λογική για αυτό που επρόκειτο να γίνει ένα μελλοντικό τσιπσετ που θα σχεδιαζόταν και θα παραγόταν από μια εταιρεία ημιαγωγών. Ο Σίμα σχεδίασε ένα chipset LSI ειδικού σκοπού, μαζί με τον προϊστάμενό του Ταντάσι Τάνμπα, το 1968. Ο σχεδιασμός του αποτελούνταν από επτά τσιπ LSI, συμπεριλαμβανομένου ενός επεξεργαστή τριών τσιπ. Ο αρχικός σχεδιασμός του Σίμα περιλάμβανε αριθμητικές μονάδες (αθροιστές), μονάδες πολλαπλασιασμού, καταχωρητές, μνήμη μόνο για ανάγνωση και ένα σύνολο μακροεντολών για τον έλεγχο ενός δεκαδικού συστήματος υπολογιστών. Η Busicom ήθελε να παράγει ένα chipset LSI γενικής χρήσης όχι μόνο για επιτραπέζιες αριθμομηχανές, αλλά και για άλλο εξοπλισμό, όπως ΑΤΜ, ταμειακές μηχανές και μηχανές χρέωσης. Η Σίμα άρχισε να εργάζεται πάνω σε ένα chipset LSI γενικής χρήσης στα τέλη του 1968, και η Busicom προσέγγισε στη συνέχεια τις αμερικανικές εταιρείες Mostek και Intel για τη μετατροπή της λογικής σε κυκλώματα MOS και τη διάταξη του τσιπ για την κατασκευή. Η εργασία ανατέθηκε στην Intel, η οποία εκείνη την εποχή ήταν περισσότερο εταιρεία μνήμης και διέθετε εγκαταστάσεις για την κατασκευή του τσιπ μεταλλικού οξειδίου-ημιαγωγού (MOS) πύλης πυριτίου υψηλής πυκνότητας που απαιτούσε η Busicom.

Ο Σίμα πήγε στην Intel τον Ιούνιο του 1969 για να παρουσιάσει την πρότασή του. Λόγω του ότι η Intel δεν είχε μηχανικούς λογικής για να κατανοήσουν τα λογικά σχήματα ή μηχανικούς κυκλωμάτων για να τα μετατρέψουν, η Intel ζήτησε από τον Σίμα να απλοποιήσει τη λογική.Oral-History:Masatoshi Shima Η Intel ήθελε μια σχεδίαση CPU ενός chip, επηρεασμένη από τον Ταντάσι Σασάκι της Σαρπ, ο οποίος είχε παρουσιάσει την ιδέα στην Intel το 1968. Αυτή διατυπώθηκε στη συνέχεια από τον Μάρσιαν "Τεντ" Χοφ της Intel το 1969, απλοποιώντας το αρχικό σχέδιο του Σίμα σε τέσσερα τσιπ, συμπεριλαμβανομένης μιας CPU ενός τσιπ. Και οι δύο τελικά υλοποίησαν την ιδέα του μικροεπεξεργαστή 4-bit, με τη βοήθεια του Στάνλει Μάζορ της Intel για την ερμηνεία των ιδεών των Σίμα και Χοφ. Ο Σίμα ήταν υπεύθυνος για την προσθήκη ενός στατικού καταχωρητή ολίσθησης 10 bit ώστε να είναι χρήσιμος ως ρυθμιστής εκτυπωτή και διεπαφή πληκτρολογίου, πολλές βελτιώσεις στο σύνολο εντολών, την κατάλληλη για αριθμομηχανή οργάνωση της μνήμης τυχαίας προσπέλασης (RAM), τη μεταφορά πληροφοριών διεύθυνσης μνήμης, το βασικό πρόγραμμα σε μια περιοχή απόδοσης και χωρητικότητας προγράμματος, τη λειτουργική προδιαγραφή, την ιδέα του δεκαδικού υπολογιστή, το λογισμικό, τη λογική της επιτραπέζιας αριθμομηχανής, τον έλεγχο εισόδου/εξόδου (I/O) σε πραγματικό χρόνο και την εντολή ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ του συσσωρευτή και του καταχωρητή γενικής χρήσης. Οι προδιαγραφές των τεσσάρων τσιπ αναπτύχθηκαν σε διάστημα μερικών μηνών το 1969, μεταξύ μιας ομάδας της Intel με επικεφαλής τον Χοφ και μιας ομάδας της Busicom με επικεφαλής τον Σίμα.

1970, διαπίστωσε ότι δεν είχε γίνει καμία περαιτέρω εργασία πάνω στον 4004 από τότε που έφυγε και ότι ο Χοφ δεν εργαζόταν πλέον πάνω στο έργο. Επικεφαλής του έργου είχε γίνει ο Φεντερίκο Φάγκιν, ο οποίος είχε ενταχθεί στην Intel μόλις μια εβδομάδα πριν από την άφιξη του Σίμα. Ο Φάγκιν είχε προσληφθεί από την εταιρεία "Fairchild Ημιαγωγός", όπου είχε αναπτύξει την αρχική τεχνολογία πυριτίου MOS, τη μόνη τεχνολογία που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό ενός τσιπ της πολυπλοκότητας και της ταχύτητας του 4004. Ο Σίμα δούλεψε μαζί του, βοηθώντας τον στη λογική σχεδίαση του επεξεργαστή 4004. Εργάστηκε στα γραφεία της Intel για έξι μήνες, από τον Απρίλιο έως τον Οκτώβριο του 1970. Στη συνέχεια η εταιρεία του πούλησε τα δικαιώματα χρήσης του 4004 στην Intel, με εξαίρεση τη χρήση του σε επαγγελματικές αριθμομηχανές.

Intel 8080 σε Zilog Z8000

Μετά τον 4004, η Intel σχεδίασε τον 8008 (αρχιτεκτονική της Computer Terminal Corporation, σχεδιασμός των Φεντερίκο Φάγκιν και Χαλ Φίνι). Στη συνέχεια, ο Σίμα εντάχθηκε στην Intel το 1972 και προσλήφθηκε για την υλοποίηση της λογικής σε επίπεδο τρανζίστορ του επόμενου μικροεπεξεργαστή της Intel, ο οποίος έγινε ο Intel 8080 (σχεδιασμός και αρχιτεκτονική από τον Φεντερίκο Φάγκιν), που κυκλοφόρησε το 1974. Ο Σίμα συνέχισε να αναπτύσσει διάφορα περιφερειακά τσιπ της Intel, μερικά από τα οποία χρησιμοποιούνται στον IBM PC, όπως ο ελεγκτής διακοπών 8259, το τσιπ παράλληλης θύρας 8255, το τσιπ χρονοδιακόπτη 8253, το τσιπ DMA 8257 και το τσιπ σειριακής επικοινωνίας USART 8251. Δεν συμμετείχε στη δημιουργία των Intel 8088 ή 8086.

Ο Σίμα εντάχθηκε στη Zilog το 1975 και, με λίγους μόνο βοηθούς,Zilog had 11 total employees at the time, but grew to more than 1000 in a very short time. ανέπτυξε τη φυσική υλοποίηση και την υλοποίηση σε επίπεδο τρανζίστορ του Zilog Z80, υπό την επίβλεψη του Φάγκιν, ο οποίος σχεδίασε την αρχιτεκτονική Z80 ώστε να είναι συμβατή με το σύνολο εντολών Intel 8080. Το ίδιο έργο ανέλαβε στη συνέχεια και για τον 16-bit Z8000.

Σύμφωνα με τους συναδέλφους της Intel, η μέθοδος του Φάγκιν που χρησιμοποίησε ο Σίμα ήταν να σχεδιάζει όλη τη λογική σε επίπεδο τρανζίστορ, άμεσα και χειροκίνητα, και όχι σε επίπεδο πύλης ή/και καταχωρητή. Τα σχηματικά διαγράμματα ήταν έτσι δυσανάγνωστα, αλλά καθώς τα τρανζίστορ σχεδιάζονταν με τέτοιο τρόπο ώστε να υποδηλώνουν μια «κάτοψη» του τσιπ, αυτό βοηθούσε κατά την κατασκευή της φυσικής διάταξης του τσιπ. Ωστόσο, σύμφωνα με τον Σίμα  η λογική δοκιμάστηκε πρώτα σε πλακέτες breadboards χρησιμοποιώντας τσιπ με λογική τρανζίστορ-τρανζίστορ (TTL), πριν μεταφραστεί χειροκίνητα σε ισοδύναμα τρανζίστορ MOS.

Αφού επέστρεψε στην Ιαπωνία, ο Σίμα ίδρυσε το Intel Japan Design Center (Κέντρο σχεδιασμού της Intel στην Ιαπωνία ) το 1980 και την VM Technology Corporation το 1986. Στην VM, ανέπτυξε τον μικροεπεξεργαστή 16-bit VM860 και τον μικροεπεξεργαστή 32-bit VM 8600 για την ιαπωνική αγορά επεξεργαστών κειμένου. Έγινε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Αϊζού το 2000.

Βραβεία
1997 Βραβείο Κιότο (προηγμένη τεχνολογία)
2009 Μέλος του Μουσείου Ιστορίας Υπολογιστών «για το έργο του ως μέλος της ομάδας που ανέπτυξε τον Intel 4004, τον πρώτο εμπορικό μικροεπεξεργαστή στον κόσμο» .

 Δείτε επίσης 
 Πανεπιστήμιο του Τοχόκου
 Ηλεκτρονικός μηχανικός
 Μικροεπεξεργαστής 
 Ψηφιακά ηλεκτρονικά
 Καταχωρητής ολίσθησης
 Μνήμη τυχαίας προσπέλασης
 Intel 8080

 Βιβλιογραφία






 Παραπομπές 

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
Συνέντευξη του Μασατόσι Σίμα σχετικά με το ρόλο του στο σχεδιασμό του 4004


Κατηγορία:Ιάπωνες χημικοί 
Κατηγορία:Ιάπωνες επιστήμονες 
Κατηγορία:Απόφοιτοι ανά ανώτατο εκπαιδευτικό ίδρυμα στην Ιαπωνία 
Κατηγορία:Ιάπωνες εφευρέτες