29108
5
Процессор Intel 8008 — что внутри?
В это трудно поверить, но процессор Intel 8008, первый из рода, предшественник гигантского семейства процессоров х86, появился на свет ровно 45 лет назад — 1 апреля 1972 года. История его рождения, как известно, была довольно запутанной и, наверняка, в то время мало кто видел в нем будущую легенду. Ну а сейчас крутизну и величие 8008, думаю, мало кто будет оспаривать — это была действительно веха в чипостроении. Давайте с помощью энтузиаста-олдфага Кена Ширриффа (Ken Shirriff) и его микроскопа заглянем внутрь этого чипа и посмотрим, как он устроен.
×
Перед вами кристалл процессора 8008 во всей красе. Квадраты по бокам — площадки, к которым припаивались массивные ножки. На чипе вы видите надписи «8008» справа и " Intel 1971" снизу. Инициалы HF сверху справа принадлежат Холу Фини (Hal Feeney), создавшему логическую и физическую схему процессора. Вместе с Фини над созданием 8008 работали Тед Хофф, Стен Мэйзор и Федерико Фаггин.
Рассмотрим теперь составные функциональные части нашего чипа. Слева мы видим арифметико-логическое устройство (Arithmetic/Logic Unit, ALU) выполняющее вычисления над имеющимися данными. ALU имеет два временных регистра для хранения входных данных. Как мы видим, они велики по размерам, но не из-за сложности устройства, а из-за величины транзисторов, в них применияемых.
Ниже расположены элементы предварительного просмотра в схеме ускоренного переноса (Carry). При сложении и вычитании этот компонент вычислял все 8 величин переноса параллельно для увеличения производительности. Поскольку перенос младших разрядов зависит только от младших разрядов, тогда как для старших он зависит от различных битов, этот блок схемы имеет треугольную форму.
Треугольная форма ALU необычна. Обычно оно имеет форму прямоугольника (поразрядная структура). В 8008, однако, 8 блоков (по одному для бита) расположены беспорядочно, чтобы соответствовать треугольнику генератора переноса.
В центре чипа располагается регистр команд и схема декодирования команды, определяющая значение каждой 8-битной инструкции. Декодирование осуществляется с помощью программируемой логической матрицы (Programmable Logic Array, PLA), которая при нахождении определенных битовых последовательностей генерирует соответствующие сигналы управления для всего чипа. Справа сверху мы видим 7 регистров хранения, под ними — стек адресов, состоящий из восьми 14-битных слов адреса. В отличие от большинства процессоров, стек вызовов в 8008 хранится непосредственно в чипе, а не в памяти.
Ниже расположены элементы предварительного просмотра в схеме ускоренного переноса (Carry). При сложении и вычитании этот компонент вычислял все 8 величин переноса параллельно для увеличения производительности. Поскольку перенос младших разрядов зависит только от младших разрядов, тогда как для старших он зависит от различных битов, этот блок схемы имеет треугольную форму.
Треугольная форма ALU необычна. Обычно оно имеет форму прямоугольника (поразрядная структура). В 8008, однако, 8 блоков (по одному для бита) расположены беспорядочно, чтобы соответствовать треугольнику генератора переноса.
В центре чипа располагается регистр команд и схема декодирования команды, определяющая значение каждой 8-битной инструкции. Декодирование осуществляется с помощью программируемой логической матрицы (Programmable Logic Array, PLA), которая при нахождении определенных битовых последовательностей генерирует соответствующие сигналы управления для всего чипа. Справа сверху мы видим 7 регистров хранения, под ними — стек адресов, состоящий из восьми 14-битных слов адреса. В отличие от большинства процессоров, стек вызовов в 8008 хранится непосредственно в чипе, а не в памяти.
Из каких слоев состоит наш кристалл? Для ответа на этот вопрос сделаем увеличение еще более сильным. Теперь мы видим 3 слоя: самый верхний — металлический электропроводящий. Под ним слой поликристаллического кремния, под микроскопом он имеет оранжевый цвет. Еще глубже — кремнивая подложка серого цвета с присадочными частицами, образующими полупроводник. Подложку трудно разглядеть, но можно заметить черные линии между чистым кремнием и кремнием с присадками.
Посмотрим теперь, как располагались на чипе шины питания (синие и красные линии) и шина данных (радужная линия). Шина данных соединяет ALU справа с регистром команд, регистром хранения и стеком адресов справа. Распределение питания оказалось также непростой задачей. В первых микропроцессорах был всего один металлический слой, и его нужно было скомпоновать так, чтобы не было закорачивающих пересечений.
А так выглядит набор регистров процессора 8008. Он состоит из массива 8х7 ячеек DRAM, каждая из которых использует 3 транзистора для хранения одного бита. Каждый ряд представляет из себя один из семи 8-битных регистров (A, B, C, D, E, H, L). Слева вы видите горизонтальные линии выбора чтения и записи, сверху вертикальные линии чтения и записи битов и линии питания. Использование DRAM в регистрах вместо статических триггеров также является необычным. Вероятно это связано с тем, что Intel, изначально занимавшийся памятью, имел больший опыт работы с DRAM.
Возможно, что-то в устройстве Intel 8008 вам покажется примитивным, а то и вовсе сомнительным. Как и все приборы на свете, процессор не был лишен недостатков, некоторые из которых были видны уже тогда. Скажем, по необъяснимым технически причинам 8008 имел всего 18 ножек, и передача полного набора бит данных и адреса занимала целых 3 такта ввода-вывода. Проблема была очевидна, и следующий процессор, i8080, имел уже 40 ножек. Но, с другой стороны, не забывайте: прошло уже 45 лет. Это и с человеческой точки зрения много, а уж по меркам процессоров — просто дистанция галактического размера. С этих позиций и давайте смотреть на данное примечательное изделие.
Возможно, что-то в устройстве Intel 8008 вам покажется примитивным, а то и вовсе сомнительным. Как и все приборы на свете, процессор не был лишен недостатков, некоторые из которых были видны уже тогда. Скажем, по необъяснимым технически причинам 8008 имел всего 18 ножек, и передача полного набора бит данных и адреса занимала целых 3 такта ввода-вывода. Проблема была очевидна, и следующий процессор, i8080, имел уже 40 ножек. Но, с другой стороны, не забывайте: прошло уже 45 лет. Это и с человеческой точки зрения много, а уж по меркам процессоров — просто дистанция галактического размера. С этих позиций и давайте смотреть на данное примечательное изделие.
Источник:
Ссылки по теме:
- Будущее наступило: нереальные технологии, которые изменят мир к лучшему
- 5 необычных бизнес-идей, которые работают. Часть вторая
- Новые изобретения и гаджеты, которые вы обязательно должны купить
- Современные технологии против русского менталитета
- 10 потрясающих фактов, которые показывают в какое удивительное время мы живём
Новости партнёров
реклама
А вообще компьютеры не являются жизненно необходимыми для выживания человечества.
до процессоров было еще как до Луны
и кр580вм80а пошел из военного 580вм80 выпускавшегося в планарном варианте. Я не знаю на каком передовом заводе вы работали но эти процессоры использовались широко. Вот на космос там да, 133 134 серии мы широко использовали но то что не требовало такой ответственности широко использовало процессоры.
а дык это велик,я то думал...
https://www.overclockers.ru/hardnews/30079/Brakovannye_chipy_NVIDIA_istoriya_prodolzhaetsya.htmlhttps://www.overclockers.ru/hardnews/30079/Brakovannye_chipy_NVIDIA_istoriya_prodolzhaetsya.html
https://tech.onliner.by/2015/02/21/geforce-gtx-970https://tech.onliner.by/2015/02/21/geforce-gtx-970
http://www.ixbt.com/news/2017/05/07/intel-core-i7-7700k.htmlhttp://www.ixbt.com/news/2017/05/07/intel-core-i7-7700k.html
https://communities.intel.com/message/471425#471425https://communities.intel.com/message/471425#471425
Мы в институте 8080 и 8085 изучали.
https://geektimes.ru/company/intel/blog/289417/https://geektimes.ru/company/intel/blog/289417/
P.S. - Богата страна монстрами. Это я ВАМ, Scantor.
А ежели я тебе там устрою "ликбез", то это будут ТВОИ проблемы. Сюда я отдыхать наведываюсь... А не поправлять "шибко знающих" про МК и т.п.
Ты эту траву больше не кури. А то ведь "вечный двигатель" изобретешь - и в ПНИ путевку получишь...
Они в каждой области есть. Для "тихих". А для "буйных" - СПНИ (С - специальный).
Да ладно плакаться. Сейчас Протеус знает больше насчет багов в МК, чем средний разработчик. Да и Альтиум тоже неплох. И по-любому вначале макетку надо "облизать" по всем закидонам ТУ и заказчика, а уж потом в серию пускать...
Открою "страшную тайну": говнокодеры со всяких zakupki.gov.ru, DrWeb и т.п. ТАКОЕ воротят, что мозги заплетаются. Типа (для тов. доктора Веба) - в Мозилке видишь и рулишь одним, а в "ослике" - другим. Чтобы СРАЗУ все в одном браузере - обломись...
Везде все похоже. Как там в Мэрфологии: "Если бы строители строили здания так, как программисты пишут программы, то первый влетевший дятел погубил бы город."
Зато есть куда усовершенствоваться. За "отдельно налитый стакан". Все как у Б. Гейтса, но в мЕньших масштабах...
Даниловцы (ну сейчас Шаровцы) минусуют за свою криворукость по доктору Вебу. :)
Оц не злите, а то ведь я выложу, как утилитой Касперского лечил, а ДрВеб нифига не нашел... С ФАКТАМИ!