Oprettelse af 8080: processoren, der startede pc-revolutionen

Hvis introduktionen af ​​Intel 8008 førte til en række interessante enheder, der kan betragtes som de første tidlige pc'er, var det dens efterfølger - Intel 8080-mikroprocessoren - der virkelig blev det grundlag, som den tidlige pc-industri var baseret på.

Sammenlignet med Intel 4004 og 8008, der gik forud for det, var 8080 en langt mere kraftfuld chip. Sammenlignet med 4004's 2.300 transistorer, ville 8080 ende med mere end 4.500 transistorer og kunne køre med op til 2MHz. Men endnu vigtigere var mange af de ting, der krævede ekstra chips omkring 4004 og 8008, nu integreret.

Men måske er den største forskel, at selvom 4004 og 8008 blev designet som brugerdefinerede processorer til et enkelt firma - 4004 til Busicoms regnemaskine og 8008 til Datapoints computerterminal - blev 8080 designet til et mere generelt sæt kunder. Kort sagt, det var designet til at være en byggesten for ethvert firma, der ville have det - og denne fleksibilitet gjorde det særlig velegnet til hvad der ville blive den begynnende pc-industri.

Udvikling af 8080

Koncepterne til 8080 går tilbage til 1971, da Intel var færdig med 4004-chippen og arbejdede stadig på 8008, som formelt blev lanceret i april 1972.

Efter at historierne om "CPU på en chip" kom ud, begyndte Intel at se interesse for mikroprocessoren fra alle mulige kunder. Ifølge Michael S. Malone's The Intel Trinity syntes "hele elektronikindustrien at have været ved en opvågning."

”Pludselig, som om natten, forstod ingeniører, de besøgte, betydningen af ​​mikroprocessorerne, ” skrev Malone. "De havde læst artiklene, hørt hastighederne, snakket med deres kammerater, og som om de sprang om siliciumbåndvognen."

I slutningen af ​​sommeren 1971 holdt Federico Faggin, der ledede designet af 4004 og ville blive den primære arkitekt i 8080, nogle tekniske seminarer på 4004 og 8008 og besøgte kunder. Under disse besøg sagde han, "Jeg modtog en god del kritik - noget af det gyldigt - om arkitekturen og ydeevnen for mikroprocessorerne. Jo mere computerorienteret virksomheden jeg besøgte var, desto dårligere folks kommentarer var."

"De så mange begrænsninger i vores mikroprocessorer og især afbrydelsesstrukturen. Det blev stærkt kritiseret og med rette, fordi 8008 havde en meget primitiv, knap funktionel afbrydelsesstruktur." Kunder klagede også over størrelsen på pakken, og at virksomheden multiplexerede adresser og data. "Og selvfølgelig ønskede de meget højere hastighed. Hastigheden på 8008 ved 0, 5 megahertz var ikke tilstrækkelig."

Faggin siger, at da han vendte hjem, "havde jeg en idé om, hvordan man laver en bedre 8-bit mikroprocessor end 8008, hvor mange af de funktioner, som folk ønskede: vigtigst, hastighed og let at samle hinanden. Jeg kunne have øgede begge disse funktioner, hvis jeg havde brugt en 40-pin-pakke i stedet for 8008's 18-pin-pakke og integreret funktionerne på supportchips."

Med andre ord overvejede han at fremstille, hvad de fleste konti ville være den første rigtige "computer-på-en-chip."

Omkring dette punkt havde Intel udviklet "n-kanal teknologi" - en mere effektiv metode til fremstilling af transistorer - primært til sin 4K dynamiske hukommelse, og Faggin troede, at det ville give ham mulighed for at have flere og hurtigere transistorer i pakken. Han overvejede også at integrere en stakpeger og yderligere instruktioner til forbedring af ydeevnen samt 40-pin-pakken, som gjorde det muligt at have en 16-bit adresse og 8-bit databus.

I foråret 1972, da 8008 var ved at pakke sammen, sendte Faggin en memo til sin chef, Les Vadasz, hvor han bad om at starte arbejdet med det næste projekt.

Men overraskende og frustrerende over for Faggin godkendte Intel ikke projektet. Faggin siger, at Intel ønskede at se, hvordan markedet først ville reagere på 4004 og 8008, mens andre bemærkede de problemer, Intel havde med at få sin seneste generation af hukommelseschips ud af døren og ville fokusere på det.

Som et resultat godkendte Intel ikke 8080-projektet før i slutningen af ​​september eller begyndelsen af ​​oktober 1972, hvor Faggin (med Vadasz's godkendelse) havde ansat Masatoshi Shima, den tidligere Busicom-ingeniør, der havde arbejdet tæt sammen med Faggin om udviklingen af 4004.

Ifølge Ted Hoff fik han og Stanley Mazor, der stod bag de tidlige koncepter for 4004 og forsøgte at sælge konceptet til kunder, en masse anmodninger om hjælp fra virksomheder, der "kiggede på 8008 og forsøgte at skubbe til det ud over dets muligheder. " Mazor siger, at Intel faktisk havde en række muligheder for opfølgningen til 8008, inklusive et helt nyt design, men endte med at vælge en "forbedret 8008", fordi det ville tage mindre tid at designe.

Som et resultat, sagde han, de sigtede efter en chip, der ikke ville have en streng maskinkodefunktion, men som ville gøre samlingssproget konvertibelt, så hvis nogen skrev et program til 8008, kunne de konvertere det til 8080.

Arbejdet med arkitekturen fandt sted tidligt i 1972, og Faggin krediterer Shima, Mazor, Hoff og 8008 kredsløbsdesigner Hal Feeney som bidragende meget i de tidlige diskussioner og specifikation af chippen. Da Shima tiltrådte Intel i efteråret 1972, begyndte han at arbejde for Faggin på kredsløbsdesignet til chippen.

Mens 4004 og 8008 ville blive fremstillet ved hjælp af en 10 mikron proces, ville 8080 bruge en 6 mikron proces, hvilket giver mulighed for meget mere miniaturisering. (Processafstanden måler teoretisk størrelsen på funktioner inden i processoren, f.eks. Afstanden mellem transistorer. Dagens seneste processorer produceres ved 14nm, hvor der udvikles 10nm produkter. Disse ville teoretisk være 1.000 gange tættere på hinanden.) Fire-chip pakken af 8008 havde 3.500 transistorer, men 8080 ville have 5.000. Og det ville køre med 2MHz, et stort spring i ydelsen.

Som et resultat var 8080 den første mikroprocessor, hvis instruktionssæt og hukommelsesadresseringsevne nærmet sig dagens minicomputere.

Sælger mikroprocessoren

Den første produktion af chippen var i december 1973, og efter at have udarbejdet nogle typiske problemer i sidste øjeblik introducerede Intel produktet i marts 1974.

8080 blev oprindeligt prissat til $ 360 for en chip, som nogle har antydet var indstillet til at foreslå en sammenligning med IBM System / 360. På det tidspunkt vidste Intel, at der var marked for chippen. Intels Hal Feeney sagde, at virksomheden forsynede over 400 kunder med 8080-specifikationen, før chippen endda blev afsluttet.

På det tidspunkt havde Intel engageret sig i en stor marketingindsats, ledet af Ed Gelbach og Regis McKenna, der markedsførte det som den "første computer på en chip." Som en del af dette blev der lagt større vægt på udviklingssystemer, såsom Intels Intellec-maskiner, og software til sådanne systemer, herunder Gary Kildalls arbejde på PL / M-sproget og hvad der ville blive grundlaget for CP / M.

Intel så software som en måde at sælge chips på, ikke som en virksomhed på egen hånd. Ifølge Paul Freiberger og Michael Swaine's Fire in the Valley, "da de blev spurgt fra Intel-ledere, om de havde nogen indvendinger mod hans markedsføring på egen hånd, trak de på skuldrene og bad ham om at gå videre. De ville ikke sælge det selv."

Omkring denne tid blev Intel mere bekymret for konkurrenter inden for mikroprocessorbranchen. Rockwell havde introduceret sin PPS-4, en 4-bit processor i 1972, og Texas Instruments arbejdede på sin egen chip. Og ukendt af Intel, Motorola arbejdede på sin 6800 8-bit processor, der kom ud i midten af ​​1974, blot et par måneder efter 8080. I Faggins skøn havde 6800 den bedre arkitektur, men brugte en procesteknologi, der gjorde chippen stor og langsom i forhold til 8080.

Et spørgsmål, der dukker op, er, hvorfor Intel ikke valgte at gå ind i pc-forretningen selv.

I et interview, som jeg gjorde med Gordon Moore i 1997, beskrev han Altair som "bare en hobbyenhed, hvor input var at skifte switches og output var LEDs. Du kunne demonstrere den måde, en computer fungerede på, men en hård måde at gøre enhver praktisk computing."

”Jeg har endda afvist ideen om en hjemmecomputer i den periode nogen gang, ” sagde Moore. ”En af vores ingeniører kom med tanken om, at man kunne bygge en computer, og man kunne lægge den i hjemmet, og jeg spurgte ham slags, hvad det var godt for, og det eneste program, jeg fik tilbage, var, at husmoren kunne lægge hendes opskrifter på det. Jeg kunne forestille mig, at min kone sad der med en computer ved komfyren… det så ikke rigtig praktisk ud.

"Selv når Steve Jobs kom og viste os, hvad der foregik hos Apple, ved du, at jeg betragtede det som bare… endnu en af ​​de hundreder af applikationer, der fandtes til mikroprocessorer og ikke værdsatte, at det var en betydelig ny retning."

Noyce havde en lignende opfattelse og sagde "Hele forbrugervirksomheden var et område, vi bare ikke så i starten. Det virkede bare umuligt, at dette fænomenale niveau af elektronisk raffinement repræsenteret af mikroprocessoren nogensinde kunne reduceres nok til omkostninger, så enkle forbrugernes krav kunne imødekommes."

Ikke længe efter introduktionen af ​​8080 forlod Faggin Intel for at finde Zilog og tog Shima med sig. Sammen skabte de Z-80-mikroprocessoren, som var designet til at have binær kompatibilitet med 8080, så den kunne køre den samme software. Selve Z-80 ville blive brugt i mange af de tidlige personlige computere i slutningen af ​​1970'erne, mest for at køre CP / M.

I mellemtiden ville 8080 vænne sig til den første af de maskiner, der virkelig ville få opmærksomheden fra hobbyisterne, der byggede forretningen med personlig computer, startende med Altair 8800.

Jeg er ikke sikker på, at 8080 virkelig var "det vigtigste enkeltprodukt i det tyvende århundrede", som Michael Malone kalder det. Men det var helt sikkert et produkt, der forandrede verden.