Intel 8008 -Intel 8008

Intel 8008
KL Intel C8008-1.jpg
Wariant procesora Intel C8008-1 z fioletową ceramiką, pozłacaną metalową pokrywą i stykami.
Informacje ogólne
Wystrzelony połowa 1972 r
Przerwane 1983
Zaprojektowany przez Korporacja Terminali Komputerowych (CTC)
Wspólni producenci
Wydajność
Maks. Częstotliwość taktowania procesora 200 kHz do 800 kHz
Szerokość danych 8 bitów
Szerokość adresu 14 bitów
Architektura i klasyfikacja
Aplikacja Terminale komputerowe , kalkulatory , rozlewarki, roboty przemysłowe ASEA z lat 70. (IRB 6), proste komputery itp.
Węzeł technologiczny 10 µm
Zestaw instrukcji 8008
Specyfikacje fizyczne
Tranzystory
pakiet(y)
Gniazdo(a)
Historia
Następca Intel 8080
Stan wsparcia
Nieobsługiwany

Intel 8008 („ osiem tysięcy osiem ” lub „ osiemdziesiąt osiem ”) to wczesny mikroprocesor zorientowany na bajty, zaprojektowany przez Computer Terminal Corporation (CTC), wdrożony i wyprodukowany przez firmę Intel i wprowadzony na rynek w kwietniu 1972 roku. 8-bitowy procesor z zewnętrzną 14-bitową magistralą adresową, która może adresować 16 KB pamięci. Pierwotnie znany jako 1201 , chip został zamówiony przez Computer Terminal Corporation (CTC) w celu zaimplementowania zestawu instrukcji ich projektu dla programowalnego terminala Datapoint 2200 . Ponieważ chip był opóźniony i nie spełniał celów wydajnościowych CTC, 2200 zamiast tego używał własnego procesora CTC opartego na TTL . Umowa zezwoliła Intelowi na sprzedaż chipa innym klientom po tym, jak Seiko wyraziło zainteresowanie wykorzystaniem go w kalkulatorze .

Historia

CTC powstało w San Antonio w 1968 roku pod kierownictwem Austina O. „Gusa” Roche'a i Phila Raya, inżynierów NASA . W szczególności firma Roche była zainteresowana przede wszystkim produkcją komputera stacjonarnego. Jednak biorąc pod uwagę niedojrzałość rynku, biznesplan firmy wspominał tylko o zamienniku Teletype Model 33 ASR, który był dostarczany jako Datapoint 3300 . Obudowa została celowo zaprojektowana tak, aby mieściła się w tej samej przestrzeni, co maszyna do pisania IBM Selectric i wykorzystywała ekran wideo o takim samym współczynniku proporcji jak karta dziurkowana IBM . Chociaż model 3300 odniósł sukces komercyjny, miał ciągłe problemy z przegrzewaniem się z powodu ilości obwodów upakowanych na tak małej przestrzeni.

Aby rozwiązać problemy z ogrzewaniem i innymi problemami, rozpoczęto przeprojektowanie, w którym część procesora wewnętrznych obwodów została ponownie wdrożona na jednym chipie. Poszukując firmy, która byłaby w stanie wyprodukować ich projekt chipa, Roche zwrócił się do Intela, który wówczas był przede wszystkim dostawcą układów pamięci. Roche spotkał się z Bobem Noycem , który wyraził zaniepokojenie tą koncepcją; John Frassanito wspomina, że ​​„Noyce powiedział, że to intrygujący pomysł i że Intel mógłby to zrobić, ale byłoby to głupie posunięcie. Powiedział, że jeśli masz chip komputerowy, możesz sprzedać tylko jeden chip na komputer, podczas gdy z pamięcią , możesz sprzedać setki żetonów na komputer”. Innym poważnym problemem było to, że istniejąca baza klientów Intela kupowała układy pamięci do użytku z własnymi projektami procesorów; gdyby Intel wprowadził własny procesor, mógłby być postrzegany jako konkurent, a ich klienci mogliby szukać pamięci gdzie indziej. Niemniej jednak Noyce zgodził się na kontrakt rozwojowy o wartości 50 000 USD na początku 1970 r. Firma Texas Instruments (TI) została również wprowadzona jako drugi dostawca.

TI był w stanie wykonać próbki 1201 na podstawie rysunków Intela, ale okazały się one błędne i zostały odrzucone. Własne wersje Intela były opóźnione. CTC zdecydowało się ponownie zaimplementować nową wersję terminala przy użyciu dyskretnego TTL zamiast czekać na jednoukładowy procesor. Nowy system został wydany jako Datapoint 2200 wiosną 1970 r., A ich pierwsza sprzedaż firmie General Mills 25 maja 1970 r. CTC wstrzymało rozwój 1201 po wypuszczeniu 2200, ponieważ nie był już potrzebny. Sześć miesięcy później Seiko zwróciła się do Intela, wyrażając zainteresowanie użyciem 1201 w kalkulatorze naukowym, prawdopodobnie po zobaczeniu sukcesu prostszego Intel 4004 używanego przez Busicom w ich kalkulatorach biznesowych. Nastąpił niewielki przeprojektowanie, pod kierownictwem Federico Faggina , projektanta 4004, obecnie lidera projektu 1201, rozszerzając konstrukcję z 16-pinowej na 18-pinową, a nowy 1201 został dostarczony do CTC pod koniec 1971 roku .

W tym momencie CTC po raz kolejny ruszyło dalej, tym razem do Datapoint 2200 II , który był szybszy. 1201 nie był już wystarczająco mocny dla nowego modelu. CTC głosowało za zakończeniem swojego zaangażowania w 1201, pozostawiając własność intelektualną projektu firmie Intel zamiast płacić kontrakt o wartości 50 000 USD. Intel zmienił jego nazwę na 8008 i umieścił go w swoim katalogu w kwietniu 1972 roku w cenie 120 USD. Ta zmiana nazwy próbowała zniwelować sukces chipa 4004, przedstawiając 8008 jako po prostu port 4 do 8, ale 8008 nie jest oparty na 4004. 8008 odniósł sukces komercyjny. Następnie pojawił się Intel 8080 , a następnie niezwykle udana rodzina Intel x86 .

Jednym z pierwszych zespołów, które zbudowały kompletny system wokół 8008, był zespół Billa Pentza z California State University w Sacramento . Sac State 8008 był prawdopodobnie pierwszym prawdziwym mikrokomputerem z dyskowym systemem operacyjnym zbudowanym z asemblera IBM Basic w PROM, a wszystko to sterowało kolorowym wyświetlaczem, dyskiem twardym, klawiaturą, modemem, czytnikiem taśm audio/papierowych i drukarką. Projekt rozpoczął się wiosną 1972 roku, a rok później, przy kluczowej pomocy firmy Tektronix , system był w pełni funkcjonalny. Bill pomagał Intelowi przy zestawie MCS-8 i dostarczył kluczowych informacji do zestawu instrukcji Intel 8080 , co pomogło uczynić go użytecznym dla przemysłu i hobbystów.

W Wielkiej Brytanii zespół SE Laboratories Engineering (EMI) kierowany przez Toma Spinka w 1972 roku zbudował mikrokomputer oparty na przedpremierowej próbce 8008. Joe Hardman rozszerzył chip o zewnętrzny stos. To, między innymi, zapewniło mu zapisywanie i przywracanie po awarii zasilania. Joe opracował również bezpośrednią drukarkę sitodrukową. System operacyjny został napisany przy użyciu metaasemblera opracowanego przez L. Crawforda i J. Parnella dla Digital Equipment Corporation PDP-11 . System operacyjny został spalony na PROM. Był sterowany przerwaniami, kolejkowany i oparty na stałym rozmiarze strony dla programów i danych. Prototyp operacyjny został przygotowany dla kierownictwa, które zdecydowało się nie kontynuować projektu.

8008 był procesorem dla pierwszych komercyjnych komputerów osobistych niebędących kalkulatorami (z wyłączeniem samego Datapoint 2200): amerykańskiego zestawu SCELBI oraz gotowego francuskiego Micral N i kanadyjskiego MCM / 70 . Był to również mikroprocesor sterujący dla kilku pierwszych modeli terminali komputerowych z rodziny 2640 firmy Hewlett-Packard.

Intel zaoferował symulator zestawu instrukcji dla 8008 o nazwie INTERP / 8. Został napisany w języku FORTRAN .

Projekt

mikroarchitektura i8008
Rejestry Intel 8008
1 3 1 2 1 1 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 (pozycja bitu)
Rejestry główne
  A Akumulator _
  B Rejestr B
  C Rejestr C
  D Rejestr D
  mi Rejestr E
  H Rejestr H (pośredni)
  Ł Rejestr L (pośredni)
Licznik programu
komputer Licznik programów _ _
Stos wywołań adresów przesuwanych w dół
JAK Poziom połączenia 1
JAK Poziom połączenia 2
JAK Poziom połączenia 3
JAK Poziom połączenia 4
JAK Poziom połączenia 5
JAK Poziom połączenia 6
JAK Poziom połączenia 7
Flagi
  C P Z S Flagi

8008 został zaimplementowany w  logice PMOS z bramką krzemową w trybie wzmocnienia 10 μm . Początkowe wersje mogły pracować z częstotliwościami taktowania do 0,5 MHz. Zostało to później zwiększone w 8008-1 do określonego maksimum 0,8 MHz. Instrukcje przyjmują od 5 do 11 stanów T, gdzie każdy stan T to 2 cykle zegara. Rejestr-rejestr obciążenia i operacje ALU zajmują 5T (20 μs przy 0,5 MHz), rejestr-pamięć 8T (32 μs), podczas gdy wywołania i skoki (po wykonaniu) zajmują 11 stanów T (44 μs). 8008 jest nieco wolniejszy pod względem liczby instrukcji na sekundę (36 000 do 80 000 przy 0,8 MHz) niż 4-bitowe Intel 4004 i Intel 4040 . ale ponieważ 8008 przetwarza dane 8 bitów na raz i może uzyskać dostęp do znacznie większej ilości pamięci RAM, w większości aplikacji ma znaczną przewagę prędkości nad tymi procesorami. 8008 ma 3500 tranzystorów .

Chip (ograniczony przez 18-pinowy DIP ) ma pojedynczą 8-bitową magistralę i wymaga znacznej ilości zewnętrznej logiki pomocniczej. Na przykład adres 14-bitowy, który może uzyskać dostęp do „16 K × 8 bitów pamięci”, musi zostać zablokowany przez część tej logiki w rejestrze adresu pamięci zewnętrznej (MAR). 8008 może uzyskać dostęp do 8 portów wejściowych i 24 portów wyjściowych.

W przypadku kontrolera i terminala CRT jest to akceptowalna konstrukcja, ale jest raczej nieporęczna w większości innych zadań, przynajmniej w porównaniu z następną generacją mikroprocesorów. Opierało się na nim kilka wczesnych projektów komputerów, ale większość zamiast tego używała późniejszego i znacznie ulepszonego Intel 8080 .

Powiązane projekty procesorów

Kolejny 40-pinowy NMOS Intel 8080 rozszerzył rejestry i zestaw instrukcji 8008 oraz implementuje bardziej wydajny interfejs magistrali zewnętrznej (wykorzystując 22 dodatkowe piny). Pomimo bliskiego związku architektonicznego, 8080 nie był kompatybilny binarnie z 8008, więc program 8008 nie działałby na 8080. Jednak ponieważ Intel używał wówczas dwóch różnych składni asemblera, 8080 mógł być używany w 8008 kompatybilność wsteczna języka asemblera.

Intel 8085 to elektrycznie zmodernizowana wersja 8080, która wykorzystuje tranzystory w trybie wyczerpania , a także dodaje dwie nowe instrukcje.

Intel 8086 , oryginalny procesor x86, jest nieścisłym rozszerzeniem 8080, więc luźno przypomina również oryginalny projekt Datapoint 2200. Prawie każda instrukcja Datapoint 2200 i 8008 ma odpowiednik nie tylko w zestawie instrukcji 8080, 8085 i Z80 , ale także w zestawie instrukcji nowoczesnych procesorów x86 (chociaż kodowanie instrukcji jest różne).

Cechy

Architektura 8008 obejmuje następujące funkcje:

  • Siedem 8-bitowych rejestrów „scratchpad”: główny akumulator (A) i sześć innych rejestrów (B, C, D, E, H i L).
  • 14-bitowy licznik programów (PC).
  • Siedmiopoziomowy stos wywołań adresów przesuwanych w dół . W rzeczywistości używanych jest osiem rejestrów, z których najwyższym jest rejestr PC.
  • Cztery flagi stanu kodu warunku: przeniesienie (C), parzystość (P), zero (Z) i znak (S).
  • Pośredni dostęp do pamięci przy użyciu rejestrów H i L (HL) jako 14-bitowego wskaźnika danych (dwa górne bity są ignorowane).

Przykładowy kod

Poniższy kod źródłowy zestawu 8008 dotyczy podprogramu o nazwie MEMCPY, który kopiuje blok bajtów danych o danym rozmiarze z jednego miejsca do drugiego. 

                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
001700  000        
001701  000        
001702  000        
001703  000        
001704  000        
001705  000        
                   
                   
002000  066 304    
002002  056 003    
002004  327        
002005  060        
002006  317        
002007  302        
002010  261        
002011  053        
002012  302        
002013  024 001    
002015  320        
002016  301        
002017  034 000    
002021  310        
002022  066 300    
002024  056 003    
002026  302        
002027  207        
002030  340        
002031  060        
002032  301        
002033  217        
002034  350        
002035  364        
002036  337        
002037  066 302    
002041  056 003    
002043  302        
002044  207        
002045  340        
002046  060        
002047  301        
002050  217        
002051  350        
002035  364       
002052  373        
002053  104 007 004
002056             

; MEMCPY --
; Copy a block of memory from one location to another.
;
; Entry parameters
;       SRC: 14-bit address of source data block
;       DST: 14-bit address of target data block
;       CNT: 14-bit count of bytes to copy
 
            ORG     1700Q       ;Data at 001700q
SRC         DFB     0           ;SRC, low byte
            DFB     0           ;     high byte
DST         DFB     0           ;DST, low byte
            DFB     0           ;     high byte
CNT         DFB     0           ;CNT, low byte
            DFB     0           ;     high byte
 
            ORG     2000Q       ;Code at 002000q
MEMCPY      LLI     CNT+0       ;HL = addr(CNT)
            LHI     CNT+1
            LCM                 ;BC = CNT
            INL
            LBM
LOOP        LAC                 ;If BC = 0,
            ORB
            RTZ                 ;Return
DECCNT      LAC                 ;BC = BC - 1
            SUI     1
            LCA
            LAB
            SBI     0
            LBA
GETSRC      LLI     SRC+0       ;HL = addr(SRC)
            LHI     SRC+1
            LAC                 ;HL = SRC + BC
            ADM                 ;E = C + (HL)
            LEA                 ;(lower sum)
            INL                 ;point to upper SRC
            LAB
            ACM                 ;H = B + (HL) + CY
            LHA                 ;(upper sum)
            LLE                 ;L = E
            LDM                 ;Load D from (HL)
GETDST      LLI     DST+0       ;HL = addr(DST)
            LHI     DST+1
            LAC                 ;HL = DST + BC
            ADM                 ;ADD code same as above
            LEA
            INL 
            LAB
            ACM
            LHA
            LLE
            LMD                 ;Store D to (HL)
            JMP     LOOP        ;Repeat the loop
            END

W powyższym kodzie wszystkie wartości są podane w systemie ósemkowym. Lokalizacje SRC, DSTi CNTsą 16-bitowymi parametrami podprogramu o nazwie MEMCPY. W rzeczywistości używanych jest tylko 14 bitów wartości, ponieważ procesor ma tylko 14-bitową adresowalną przestrzeń pamięci. Wartości są przechowywane w formacie little-endian , chociaż jest to wybór arbitralny, ponieważ procesor nie jest w stanie odczytywać ani zapisywać więcej niż jednego bajtu w pamięci naraz. Ponieważ nie ma instrukcji ładowania rejestru bezpośrednio z podanego adresu pamięci, para rejestrów HL musi najpierw zostać załadowana adresem, a następnie rejestr docelowy może zostać załadowany z operandu M, co jest ładowaniem pośrednim z lokalizacji pamięci w parze rejestrów HL. Para rejestrów BC jest ładowana wartością CNTparametru i zmniejszana na końcu pętli, aż osiągnie zero. Należy zauważyć, że większość używanych instrukcji zajmuje pojedynczy 8-bitowy kod operacji.

Projektanci

  • CTC ( zbiór instrukcji i architektura ): Victor Poor i Harry Pyle .
  • Intel ( Implementacja w krzemie ):
    • Ted Hoff , Stan Mazor i Larry Potter (główny naukowiec IBM) zaproponowali jednoukładową implementację architektury CTC, wykorzystującą pamięć RAM-rejestrową zamiast pamięci rejestrowej przesuwnej, a także dodali kilka instrukcji i obsługę przerwań. Projekt chipa 8008 (pierwotnie nazywany 1201) rozpoczął się przed rozwojem 4004. Hoff i Mazor nie mogli jednak opracować i nie opracowali „konstrukcji krzemowej”, ponieważ nie byli ani projektantami chipów, ani twórcami procesów, a ponadto niezbędną metodologię i obwody projektowe oparte na bramkach krzemowych, opracowywane przez Federico Faggina dla 4004, nie były jeszcze dostępne.
    • Federico Faggin , po ukończeniu projektu 4004, stał się liderem projektu od stycznia 1971 roku do jego pomyślnego zakończenia w kwietniu 1972 roku, po tym jak został zawieszony – z powodu braku postępów – na około siedem miesięcy.
    • Hal Feeney , inżynier projektu, wykonał szczegółowy projekt logiki, projekt obwodów i układ fizyczny pod nadzorem Faggina, stosując tę ​​samą metodologię projektowania, którą Faggin pierwotnie opracował dla mikroprocesora Intel 4004, i wykorzystując podstawowe obwody, które opracował dla 4004. Połączone logo „HF” zostało wytrawione na chipie mniej więcej w połowie odległości między podkładkami łączącymi D5 i D6.

Drugie źródła

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne