Intel 4004
Intel 4004:n rakenne
**Intel 4004** on Intelin ensimmäinen mikroprosessori. Suoritin julkaistiin 15. marraskuuta 1971. Se on 4-bittinen ja koostuu 2 300 transistorista. 

Se on yksi kolmesta maailman ensimmäisestä kaupalliseen käyttöön tehdystä yhdelle piisirulle integroidusta mikroprosessorista. Kolme suoritinta julkaistiin lähes samaan aikaan: Texas Instrumentsin TMS 1000, Garrett AiResearchin MP944 (F-14 Tomcat hävittäjän CADC) ja Intelin 4004. Nykyisin siruilla voi joidenkin mielestä olla keräilyarvoa tuhatkin dollaria.

15. marraskuuta 2006 Intel julkaisi suorittimen 35. juhlavuoden kunniaksi prosessoria koskevaa teknistä materiaalia, kuten valmistuskaaviot.

Historia
--------

Busicomin Masatoshi Shima halusi tietokoneistetun laskimen toimistokäyttöön ja ehdotti Intelille kahdeksan mikropiirin järjestelmää. Kolme piiriä olisi rajapinta oheislaitteisiin, kuten näppäimistöön ja tulostimeen, yksi piiri tietojen tallentamiseen, yksi piiri ohjelmakoodin tallettamiseen ja kaksi piiriä, jotka yhdessä muodostaisivat suorittimen.

Intelin Ted Hoff oli huolissaan, että Intelillä olisi vaikeuksia tuottaa niin monta piiriä, ja ehdotti piirimäärän puolittamista. Hoffin ehdotuksessa oli 256-tavun muistipiiri ohjelmakoodille (malli 4001), 40 tavun muistipiiri datalle (4002), oheislaitepiiri (4003) ja yksi suoritinpiiri (4004). Piirit yhdessä muodostivat neljäbittisen MCS-4-järjestelmän. Hoff otti mukaan Intelin Stanley Mazorin piirin määrittelyyn ja tuotantoaikataulun suunnitteluun. Busicom oli kiinnostunut, ja sopimus syntyi helmikuussa 1970. Tavoite oli, että Shima palaisi tarkistamaan edistymisen huhtikuussa 1970 ja että piirit laitettaisiin tuotantoon porrastetusti heinäkuusta lokakuuhun 1970.

Projekti jäi jumiin Intelillä koska Hoff ja Mazor eivät olleet piirien suunnittelijoita. Intelillä ei myöskään ollut ketään sopivaa, sillä yhtiö oli keskittynyt muistipiireihin. Yhtiöön palkattiin Frederico Faggin. Faggin oli aiemmin rakentanut tietokoneen tyhjästä Olivetille ja oli sitten siirtynyt Fairchild Semiconductorille. Kun Faggin aloitti Intelillä huhtikuussa 1970, aikaa oli puoli vuotta suunnitella sovitut neljä piiriä. Alkuperäinen aikataulu oli laadittu muistipiirien suunnittelun mukaisesti. Niissä on paljon toistuvia elementtejä, kun taas suorittimet vaativat monimutkaista ja vaihtelevaa logiikkaa. Shima saapui tarkistamaan projektin tilannetta muutama päivä Fagginin aloittamisen jälkeen ja oli vihainen, koska projektia ei ollut aloitettu. Shima jäi auttamaan suunnittelussa, ja Faggin aloitti piirien kehittämisen järjestyksessä: 4001 ROM-piiri, 4003 oheislaitepiiri, 4002 RAM-piiri ja viimeiseksi 4004 suoritin. Busicomilla oli toimiva MCS-4 piirisarja maaliskuussa 1971.

Piirisarjan suunnitelma oli Busicomin yksinoikeus, mutta Intelin pyynnöstä ja kustannuksien pienenemisen ansiosta Busicom antoi Intelille luvan piirin myymiseen. Intel aloitti mainostamisen marraskuussa 1971. Busicom myi yli satatuhatta laskinta, joissa oli 4004, ja hyväksyi 60 000 dollarin kertamaksun Inteliltä yksinoikeudesta 4004:n suunnitelmaan.

Intel palkkasi Shiman suunnittelemaan 8-bittisen Intel 8080:n. Faggin ja Ralph Ungerman lähtivät Inteliltä ja perustivat Zilogin vuonna 1974. Shima siirtyi Zilogille ja Faggin, Ungerman ja Shima kehittivät yhdessä Zilog Z80 -mikroprosessorin.

Tekniset tiedot
---------------

* Kellotaajuus enimmillään 740 kHz
* 2 300 transistoria
* Harvard-arkkitehtuuri, muisti ja ohjelmakoodi fyysisesti erillisiä. Toisin kuin useimmissa Harvard-arkkitehtuurin prosessoreissa 4004:ssä on kuitenkin vain yksi 4-bittinen multipleksoitu väylä.
* 12-bittiset muistiosoitteet, jotka mahdollistavat 4 kilotavun muistin käytön
* 16 4-bittistä rekisteriä
* Käskykanta koostuu 46 käskystä (41 8-bittistä käskyä ja 5 16-bittistä käskyä)

Lähteet
-------

1. ↑  The Most Widely Used Computer on a Chip The TMS 1000 *smithsonianchips.si.edu*. Viitattu 25.1.2017.
2. ↑  It.news
3. ↑  4004.com
4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17  Stephen Cass: Chip Hall of Fame: Intel 4004 Microprocessor The first CPU-on-a-chip was a shoestring crash project *spectrum.ieee.org*.  2.7.2018. Viitattu 25.10.2021. (englanniksi)
5. ↑  The personal computer revolution *britannica.com*. Viitattu 21.1.2020. (englanniksi)
6. 1 2  Masatoshi Shima *computerhistory.org*. Viitattu 18.1.2020. (englanniksi)
7. ↑  Zilog, Inc *computerhistory.org*. Viitattu 18.1.2020. (englanniksi)

Aiheesta muualla
----------------

* Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta **Intel 4004** Wikimedia Commonsissa

* Busicom Calculator Engineering Prototype

  

Intelin suorittimet

|  |  |
| --- | --- |
| Aikaisemmat | 
* *4004*
* *4040*
* *8008*
* *8080*
* *8085*
* 8086
* 8088
* 80186
* 80188
* 80286
* 80386
* 80486
* Pentium
* Pentium Pro
* Pentium II
* Pentium III
* Pentium Extreme Edition
* Pentium M
* Pentium D
* Pentium 4

 |
| Nykyiset | 
* Core
* Pentium Dual-Core
* Core 2
* Celeron
* A100
* Xeon
* Atom
* Core i7

 |
| ARM | 
* *XScale*
* *StrongARM*

 |
| IA-64 | 
* *Itanium*
* *Itanium 2*

 |
| RISC | 
* *i860*
* *i960*

 |
| Muut | 
* *iAPX 432*

 |
| GPU | 
* Intel GMA
* Intel HD Graphics
* Intel Iris Graphics

 |