Opprette 8080: prosessoren som startet pc-revolusjonen

Hvis introduksjonen av Intel 8008 førte til en rekke interessante enheter som kan betraktes som de første tidlige PC-er, var det dens etterfølger - Intel 8080 mikroprosessor - som virkelig ble grunnlaget som den tidlige PC-industrien var basert på.

Sammenlignet med Intel 4004 og 8008 som gikk foran den, var 8080 en langt kraftigere brikke. Sammenlignet med 4004's 2300 transistorer, ville 8080 ende opp med mer enn 4500 transistorer og kunne kjøre på opptil 2MHz. Men enda viktigere, mange av de tingene som krevde ekstra chips rundt 4004 og 8008, ble nå integrert.

Men kanskje den største forskjellen er at mens 4004 og 8008 ble designet som tilpassede prosessorer for et enkelt selskap - 4004 for Busicoms kalkulator og 8008 for Datapoints dataterminal - ble 8080 designet for et mer generelt sett av kunder. Kort sagt, den ble designet for å være en byggestein for ethvert selskap som ønsket det - og denne fleksibiliteten gjorde det spesielt egnet for det som skulle bli den begynnende PC-bransjen.

Utvikler 8080

Konseptene for 8080 går tilbake til 1971 da Intel var ferdig med 4004-brikken og arbeidet fremdeles med 8008, som formelt ble lansert i april 1972.

Etter at historiene om "CPU på en brikke" kom ut, begynte Intel å se interesse for mikroprosessoren fra alle slags kunder. I følge Michael S. Malone’s The Intel Trinity så det ut til at "hele elektronikkindustrien gjennomgikk en oppvåkning."

"Plutselig, som om natten, forsto ingeniører de besøkte betydningen av mikroprosessorene, " skrev Malone. "De hadde lest artiklene, hørt hastighetene, snakket med sine jevnaldrende, og som om de hoppet om silikonbåndtvangen."

På sensommeren 1971 holdt Federico Faggin, som ledet designen av 4004 og skulle bli den primære arkitekten på 8080, noen tekniske seminarer på 4004 og 8008 og besøkte kunder. Under disse besøkene sa han: "Jeg fikk en god del kritikk - noe av det som er gyldig - om arkitekturen og ytelsen til mikroprosessorene. Jo mer datorientert selskapet jeg besøkte var, desto styggere var kommentarer."

"De så mange begrensninger i våre mikroprosessorer, og spesielt avbruddsstrukturen. Det ble sterkt kritisert og med rette, fordi 8008 hadde en veldig primitiv, knapt funksjonell avbruddstruktur." Kundene klagde også over størrelsen på pakken og at selskapet multiplexerte adresser og data. "Og selvfølgelig ønsket de mye høyere hastighet. Hastigheten på 8008 ved 0, 5 megahertz var ikke tilstrekkelig."

Faggin sier at da han kom hjem, "hadde jeg en ide om hvordan jeg kunne lage en bedre 8-bits mikroprosessor enn 8008, og inkorporerte mange av funksjonene som folk ønsket: viktigst, hastighet og brukervennlighet. Jeg kunne ha løftet begge disse funksjonene hvis jeg hadde brukt en 40-pinners pakke i stedet for 8008s 18-pinners pakke og integrert funksjonene til støtteflisene."

Med andre ord vurderte han å lage det som etter de fleste kontoer ville være den første virkelige "datamaskin-på-en-brikken."

Rundt dette punktet hadde Intel utviklet "n-kanalteknologi" - en mer effektiv metode for å produsere transistorer - først og fremst for sitt 4K dynamiske minne, og Faggin tenkte at det ville tillate ham å ha flere og raskere transistorer i pakken. Han tenkte også på å integrere en pekepeker og tilleggsinstruksjoner for å forbedre ytelsen, så vel som 40-pinners pakken, som gjorde det mulig å ha en 16-biters adresse og 8-bits databuss.

Våren 1972, da 8008 var i ferd med å pakke seg inn, sendte Faggin et notat til sjefen, Les Vadasz, der han ba om å starte arbeidet med neste prosjekt.

Men overraskende og frustrerende for Faggin, godkjente Intel ikke prosjektet. Faggin sier at Intel ønsket å se hvordan markedet ville reagere på 4004 og 8008 først, mens andre bemerket problemene Intel hadde med å få sin siste generasjon minnebrikker ut døren og ønsket å fokusere på det.

Som et resultat godkjente Intel ikke 8080-prosjektet før i slutten av september eller begynnelsen av oktober 1972, da Faggin (med Vadasz-godkjenning) hadde ansatt Masatoshi Shima, den tidligere Busicom-ingeniøren som hadde jobbet tett med Faggin om utviklingen av 4004.

I følge Ted Hoff fikk han og Stanley Mazor, som sto bak de tidlige konseptene for 4004 og prøvde å selge konseptet til kunder, mange forespørsler om hjelp fra selskaper som "så på 8008 og prøvde å presse det utover dets muligheter. " Mazor sier at Intel faktisk hadde en rekke alternativer for oppfølgingen til 8008, inkludert en helt ny design, men endte opp med å velge en "forbedret 8008" fordi det ville ta kortere tid å designe.

Som et resultat, sa han, siktet de etter en brikke som ikke ville ha strenge maskinkodefunksjoner, men som ville gjøre monteringsspråket konvertibelt, så hvis noen skrev et program for 8008, kunne de konvertere det til 8080.

Arbeidet med arkitekturen skjedde tidlig i 1972, og Faggin krediterer Shima, Mazor, Hoff og 8008 kretsdesigner Hal Feeney som mye bidrag i de tidlige diskusjonene og spesifikasjonen av brikken. Da Shima begynte i Intel høsten 1972, begynte han å jobbe for Faggin på kretsdesignet for brikken.

Mens 4004 og 8008 ville bli produsert ved hjelp av en 10 mikron prosess, ville 8080 bruke en 6 mikron prosess, noe som muliggjør mye mer miniatyrisering. (Prosessdistansen måler teoretisk størrelsen på funksjonene i prosessoren, for eksempel avstanden mellom transistorer. Dagens siste prosessorer produseres på 14nm, med 10nm produkter som blir utviklet. De vil teoretisk være 1000 ganger nærmere hverandre.) Fire-chip pakken av 8008 hadde 3.500 transistorer, men 8080 ville ha 5.000. Og den ville løpe på 2MHz, et enormt sprang i ytelse.

Som et resultat var 8080 den første mikroprosessoren hvis instruksjonssett og minne-adresseringsevne nærmet seg dagens minicomputere.

Selger mikroprosessoren

Den første produksjonen av brikken var i desember 1973, og etter å ha jobbet frem noen typiske problemer i siste øyeblikk, introduserte Intel produktet i mars 1974.

8080 ble opprinnelig priset til $ 360 for en brikke, noe som noen har antydet var innstilt på å foreslå en sammenligning med IBM System / 360. På det tidspunktet visste Intel at det var marked for brikken. Intels Hal Feeney sa at selskapet ga over 400 kunder 8080-spesifikasjonen før brikken ble til og med fullført.

På det tidspunktet hadde Intel engasjert seg i en stor markedsføringstiltak, ledet av Ed Gelbach og Regis McKenna, som markedsførte den som den "første datamaskinen på en brikke." Som en del av dette ble det lagt større vekt på utviklingssystemer, som Intels Intellec-maskiner, og programvare for slike systemer, inkludert arbeidet til Gary Kildall på PL / M-språket og hva som ville bli grunnlaget for CP / M.

Intel så programvare som en måte å selge chips, ikke som en bedrift på egen hånd. Ifølge Paul Freiberger og Michael Swaine's Fire in the Valley, "da de ble spurt Intel-ledere om de hadde noen innvendinger mot å markedsføre det på egen hånd, trakk de på skuldrene og ba ham om å gå foran. De hadde ikke tenkt å selge det selv."

Rundt denne tiden ble Intel mer bekymret for konkurrenter innen mikroprosessorbransjen. Rockwell hadde introdusert sin PPS-4, en 4-bits prosessor i 1972, og Texas Instruments arbeidet med en egen chip. Og ukjent for Intel, Motorola arbeidet med sin 6800 8-bits prosessor, som kom ut i midten av 1974, bare noen måneder etter 8080. Etter Faggins estimering hadde 6800 den bedre arkitekturen, men brukte en prosessteknologi som gjorde brikken stor og treg, relativt til 8080.

Et spørsmål som dukker opp er hvorfor Intel ikke valgte å komme inn på PC-virksomheten selv.

I et intervju jeg gjorde med Gordon Moore i 1997, beskrev han Altair som "bare en hobbyenhet der inngangene var for å bytte brytere og utgangene var lysdioder. Du kan demonstrere hvordan en datamaskin fungerte, men en tøff måte å gjøre noen praktiske databehandling."

"Jeg avviste til og med ideen om en hjemme-datamaskin i den perioden, " sa Moore. "En av ingeniørene våre kom på ideen om at du kunne bygge en datamaskin og at du kunne plassere den i hjemmet, og jeg spurte ham hva det var bra for, og det eneste programmet jeg fikk tilbake var at husmoren kunne legge hennes oppskrifter på den. Jeg kunne forestille meg at min kone satt der med en datamaskin ved komfyren… det så ikke veldig praktisk ut.

"Selv da Steve Jobs kom bort og viste oss hva som foregikk på Apple, vet du at jeg så på det som bare… en til av de hundrevis av applikasjonene som fantes for mikroprosessorer og ikke satte pris på at det var en betydelig ny retning."

Noyce hadde et lignende syn og sa: "Hele forbrukervirksomheten var et område vi bare ikke så i begynnelsen. Det virket umulig at dette fenomenale nivået av elektronisk raffinement representert av mikroprosessoren noensinne kunne reduseres nok i kostnader, så enkelt forbrukernes krav kan oppfylles."

Ikke lenge etter introduksjonen av 8080 forlot Faggin Intel for å finne Zilog, og tok Shima med seg. Sammen skapte de Z-80 mikroprosessor, som ble designet for å ha binær kompatibilitet med 8080, slik at den kunne kjøre den samme programvaren. Selve Z-80 skulle brukes til å bli brukt i mange av de tidlige personlige datamaskiner på slutten av 1970-tallet, hovedsakelig med CP / M.

I mellomtiden ville 8080 bli brukt i den første av maskinene som virkelig ville få oppmerksomheten til hobbysnekkerne som bygde den personlige datamaskinvirksomheten, og startet med Altair 8800.

Jeg er ikke sikker på at 8080 virkelig var "det viktigste enkeltproduktet fra det tjuende århundre, " som Michael Malone kaller det. Men det var sikkert et produkt som forandret verden.