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「硬件史话」4004:50年前迈向Alder Lake的第一步

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较短比长 发表于 2021-11-25 17:25:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
较短比长
2021-11-25 17:25:36 1097 0 看全部
要说眼下话题性最强的CPU新品,Intel的12代酷睿Alder Lake处理器可以说是当仁不让,凭借近年来最大的架构和制程变革,12代酷睿成为了最近突破最大的Intel商业消费级处理器。

但是你知道吗,其实就在昨天,Intel度过了可以说是“再造之日“的第五十个”新生日“——Intel 4004微处理器诞生日。这个日子和4004,是Intel走向Alder Lake的开端。






缘起141PF




1969年,日本计算器公司(Nippon Calculating Machine Corp.)与英特尔接触,要求为其新的Busicom 141-PF打印计算机(主要用于收银及金融行业)设计12个定制芯片。





在20世纪60年代,这么一个收银机级别的计算器居然要用12个芯片

英特尔的工程师给他们推荐了四种芯片组成的产品方案:一套被称为MCS-4的四芯片解决方案。它包括一个中央处理单元(CPU)芯片4004处理器,以及一个支持定制应用程序的只读存储器(ROM)芯片,一个用于处理数据的随机存取存储器(RAM)芯片,以及一个用于输入/输出(I/O)端口的移位寄存器芯片。由于节省了8个芯片的成本,这个方案最终被日本客户采纳,从而正式启动4004处理器的研发。

当时没人知道,它将极大地改变电脑技术的进程。



4004横空出世




随后3名项目负责人带领团队开始了设计和试产工作。






三名4004的主创工程师开创了消费电脑时代:: Federico Faggin, Stan Mazor and Ted Hof

1971年11月15日,Intel4004正式推出。




它的成功证明了建立复杂的集成电路系统,并将其装入指甲大小的芯片是可能的。它的发明还确立了一种新的随机逻辑设计方法,随后的几代处理器都是在此基础上发展起来的,然后才有了今天现代设备中的芯片。




在那之前,人们需要房间大小的计算机来实现类似的处理能力水平,而4004终于把电脑尺寸降了下来,不再需要“机房“放置仅仅一台电脑。






英特尔4004微处理器的设计原理图

英特尔4004是一个建立在10微米制程节点上的4bit芯片。它包含2300个晶体管,以740KHz的时钟频率运行——50年以后,现代CPU可以包含数十亿个晶体管和每秒数万亿次的操作。






今天博物馆里的Intel4004首个装机产品Busicom 141-PF计算机和Intel试制蓝图

英特尔4004的共同发明人斯坦-马佐尔说(照片中间),“4004的设计是如此具有革命性,以至于英特尔花了大约五年的时间,来教育工程师究竟如何在微处理器的基础上制造新产品。“,这也促使了Intel正式转向商业化和消费级处理器的生产和销售。




4004处理器陶瓷封装原型成品





4004的陶瓷和塑料封装量产成品

今非昔比,从4004到Alder Lake




三名工程师没有想到的是,随着时间的推移,微处理器的发展和被业界采用的速度。今天,很难想象一个没有微处理器的世界,而且随着持续的芯片短缺,我们比以往任何时候都更加珍惜它们的存在。




可以说,4004为现代微处理器计算铺平了道路——从云计算到边缘计算,几乎所有的现代技术都是由这些 "大脑 "实现的。微处理器实现了技术超级大国的融合——无处不在的计算、无处不在的连接、云到边缘的基础设施和人工智能——并创造了今天比以往更快的创新步伐。




最后让我们从这张4004与Alder Lake的比较,来看看50年来,我们技术的惊人增长吧!







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