رامین جعفری
فهرست عنوان‌ها
در 15 نوامبر 1971، اینتل به طور رسمی اولین ریزپردازنده تک تراشه خود را با نام Intel 4004 و با تبلیغاتی در Electronic News معرفی کرد. پنجاه سال بعد، در اینجا نگاهی به این پردازنده خواهیم داشت و دلیل اهمیت این ریزپردازنده برای شرکت اینتل را توضیح می‌دهیم.
اولین ریزپردازنده تجاری با یک تراشه
در سال 1969، یک سازنده ماشین‌حساب ژاپنی به نام Busicom، اینتل را به همکاری دعوت کرد تا تراشه‌هایی را برای ماشین حساب‌های Busicom بسازد. اینتل یک چیپست با نام MCS-4 (مخفف “سیستم کامپیوتری میکرو”) که متشکل از ۴ آیسی (IC) بود را ابداع کرد که باعث شده تا طراحی داخلی ماشین حساب به طرز چشمگیری ساده شود. اینتل برای حل این موضوع، اولین ریزپردازنده تک تراشه جهان با نام Intel 4004 را توسعه و تجاری کرد. این شرکت همچنین سه تراشه پشتیبانی با نام‌ها 4001، 4002 و 4003 نیز طراحی کرد که در بین آن‌ها، تراشه 4002 یک تراشه RAM با 40 بایت حافظه بود.
تراشه اینتل 4004 برای اولین بار به عنوان قطه جزئی از ماشین حساب Busicom 141-PF در اواسط سال 1971 عرضه شد. پس از مذاکره مجدد اینتل با Busicom، اینتل رضایت فروش چیپست MCS-4 را از Busicom گرفت. اینتل تراشه 4004 را با درج آگهی در تاریخ 15 نوامبر 1971 در مجله Electronic News که یک مجله صنعتی برجسته در آن زمان بود، به بازار عمومی معرفی کرد.
آگهی اصلی 4004 بشارت “عصر جدیدی از الکترونیک” را اعلام می کند. تصویر آگهی، چهار تراشه MCS-4 را نشان می‌دهد که روبروی دو کارمند مشغول به کار با کامپیوتر قرار دارد، و یک جمله به صورت پررنگ نوشته: «یک کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی، در یک تراشه!»
قبل از تراشه اینتل 4004، پردازنده‌های مرکزی کامپیوتر (“CPU”) معمولا شامل یک یا چند برد مداربسته با آیسی و قطعات الکترونیکی مجزا بودند. اما به لطف ابتکار شرکت اینتل، تمام این مدارها می توانند در یک تکه سیلیکون کوچکتر از یک ناخن فشرده شوند.
کوچک سازی این کامپیوتر که توسط تراشه 4004 ارائه شد، کامپیوترهای کوچک را تولید کرد و باعث ایجاد کامپیوترهای خانگی را در دهه آینده شد.
آیا این تراشه واقعا اولین ریزپردازنده بود؟
در مورد اینکه چه تراشه ای واقعا اولین ریزپردازنده بوده اختلاف نظر وجود دارد؛ بنابراین مورخان عموما اظهاراتی مانند “تک تراشه بودن” و یا “تجاری بودن” را به عنوان آن اضافه می کنند تا بر دستاوردهای هر شرکت با ارزش شود.
در زمان عرضه تجاری تراشه اینتل 4004 در اواسط سال 1971، یک ریزپردازنده چند تراشه در هواپیمای جنگنده F-14 Tomcat نیروی دریایی ایالات متحده وجود داشت و رقبایی مانند Texas-Instruments نیز در حال توسعه ریزپردازنده های تک تراشه بودند.
اما به صورت کلی، به دلیل فعالیت طولانی و بسیار موفق ریزپردازنده‌های اینتل که به‌طور چشمگیری تکامل کامپیوترها را شکل داد و هنوز هم میلیاردها کامپیوتر مدیون این تولیدات هستند، تراشه اینتل 4004 مورد تجلیل خاصی قرار می‌گیرد. برای مثال اگر اینتل در اوایل دهه 1970 یک شرکت ورشکسته بود، به احتمال زیاد می‌توانستیم اولین تراشه یک شرکت دیگر را به عنوان آغاز یک عصر دیجیتال جشن بگیریم.
تفاوت محصول اول و آخر: Intel 4004 در مقابل Intel Core i9-12900K
از سال 1971 تغییرات زیادی شامل تکنولوژی ریزپردازنده‌ها شده است. پردازنده 4004 اینتل تنها با فرکانس 740 کیلوهرتز پردازش می‌کرد و تنها دارای 2250 ترانزیستور با استفاده از فرآیند 10 میکرومتری بود. برای درک این تغییرات و همچنین این پیشرفت، ما پردازنده 4004 را با آخرین CPU اینتل در کامپیوتر با نام Core i9-12900K را مقایسه کرده ایم. در جدول زیر نگاهی به مشخصات هر یک از این پردازنده‌ها خواهیم انداخت:
|
CPU Model
|
Intel 4004 (1971)* |
Intel Core i9-12900K (2021)* |
|---|---|---|
|
Date Publicly
Announced |
November 15, 1971
|
October 27, 2021*
|
|
Price
(2021 Dollars) |
$401.41 | $589.00 |
|
Price
(1971 Dollars) |
$60.00*
|
$87.82
|
|
Max Clock Speed
|
0.074 GHz
(740 kHz) |
5.20 GHz
(5,200,000 kHz) |
|
Word Size
|
4-bit
|
64-bit
|
|
Cores
|
1
|
16
|
|
Threads
|
1
|
24
|
|
Memory Limit
|
0.000004 GB
(4 KB) |
128 GB
(134,217,728 KB) |
|
Power Usage
|
1 W
|
125-241 W |
|
Process Size
|
10,000 nm
(10 µm) |
7 nm
(0.007 µm) |
|
Die Size
|
12 mm² (4 mm × 3 mm)
|
215.25 mm² (20.5 mm × 10.5 mm)* |
|
Transistor Count
|
2,250 |
~21,700,000,000
|
با دیدن آمارها، یکی از موارد خیره کننده، تفاوت در تعداد ترانزیستورهای هر تراشه است که در پردازنده قدیمی 2250 و در جدیدترین پردازنده حدود 21.7 میلیارد تخمین زده شده است. ما تخمین ترانزیستور Core i9 را بر اساس مساحت سطح تراشه ضرب در تراکم ترانزیستور فرآیند Intel 7 محاسبه کردیم. افزایش بسیار زیاد تعداد ترانزیستورها با اشغال فضای کمتر (7 نانومتر در مقابل 10 میکرومتر) باعث شده تا ویژگی های بسیار کوچک تر و بیشتری روی تراشه اعمال شود و تراکم عظیمی از ترانزیستورها را شامل شود.
همچنین، تراشه جدید اینتل چیزهای بیشتری از یک CPU را روی قالب خود حفظ می‌کند که شامل یک کنترلر حافظه با سرعت بالا، یک GPU با امکانات کامل، و بسیاری موارد دیگر است که در یک قالب ادغام شده است. ما مسلما راه درازی را برای رسیدن به این موفقیت طی کرده ایم.
نرم‌افزارهای Intel 4004
تراشه 4004 به دلیل قابلیت‌های محدود خود و تحت الشعاع قرار گرفتن سریع تراشه‌های قدرتمندتری مانند اینتل 8008، کاربرد گسترده‌ای نداشت.
با این حال، در اینجا لیستی از برخی محصولات که دارای CPU 4004 هستند را برایتان آماده کردیم:
- ماشین حساب رومیزی Busicom 141-PF (1971)
- The Intel SIM-4 Development System (1972)
- The Intel Intellec 4 Development System (1973)
- شبیه ساز بولینگ Bally Alley arcade (1974)
- نمونه اولیه دستگاه پین بال Bally Flicker (1974)
- واژه پرداز Wang 1222 (1975)
- ماشین رای گیری کامپیوتری Compuvote (1976)
میراث اینتل 4004
تنها پنج ماه پس از اینکه اینتل، تراشه 4004 را در Electronic News معرفی کرد، تراشه 8008 نیز به عنوان اولین ریزپردازنده 8 بیتی عرضه شد. تراشه 8008 عصر رادیو‌های خانگی مانند Mark-8 را راه انداخت که تبلیغ آن بر روی جلد Radio-Electronics در سال 1974، صنعت کامپیوتر را تحریک کرد.
پس از تراشه اینتل 8008، اینتل با تراشه 8080 8 بیتی، 8086 16 بیتی و فراتر از آن، با کامپیوترهای مختلف برای عرضه راه خود را پیش گرفت. این افزایش قدرت ریزپردازنده‌ها، تراشه 4004 4 بیتی را بی اهمیت جلوه داد اما تأثیر فرهنگی این تراشه اجتناب ناپذیر بود.
به عنوان اولین ریزپردازنده تجاری، میراث تراشه 4004 بسیار بزرگ است. در 50 سال گذشته، ریزپردازنده‌ها تقریبا در هر صنعتی تأثیر گذاشته، اقتصادهای جهان را تغییر داده و تمدن را متحول کرده‌اند. اغراق نیست اگر اهمیت ریزپردازنده‌ها را به اندازه کشف آتش توسط انسان تلقی کنیم. اگر آتش به ما اجازه تغییر و دستکاری ماده فیزیکی را می‌دهد، ریزپردازنده ها نیز به ما اجازه می دهند اطلاعات را به سلیقه خود دستکاری کنیم.
کوچک سازی تکنولوژی با اختراع ریزپردازنده متوقف نشد. امروزه، شرکت‌های مختلفی به ادغام ویژگی و عملکرد تراشه‌های جداگانه در یک تک‌تراشه به نام SOC، ادامه می‌دهند که سری M1 اپل یکی از آن‌هاست. اینتل در حال نگه داشتن قدمت و اسم خود بوده و داستان هنوز تمام نشده است. اما همه ما می دانیم که این داستان از سال 1971 شروع شد.
ریزپردازنده Intel 4004، تولدت مبارک!
