در ۱۵ نوامبر ۱۹۷۱، 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 ۱۹۶۹، 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 ۴۰۰۱، ۴۰۰۲ و ۴۰۰۳ نیز طراحی کرد که در بین آن‌ها، تراشه ۴۰۰۲ یک تراشه RAM با ۴۰ بایت حافظه بود.
تراشه اینتل ۴۰۰۴ برای اولین بار به عنوان قطه جزئی از ماشین حساب Busicom 141-PF در اواسط سال ۱۹۷۱ عرضه شد. پس از مذاکره مجدد اینتل با Busicom، اینتل رضایت فروش چیپست MCS-4 را از Busicom گرفت. اینتل تراشه ۴۰۰۴ را با درج آگهی در تاریخ ۱۵ نوامبر ۱۹۷۱ در مجله Electronic News که یک مجله صنعتی برجسته در آن زمان بود، به بازار عمومی معرفی کرد.
آگهی اصلی ۴۰۰۴ 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 ۴۰۰۴، 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 ۴۰۰۴ 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 ۴۰۰۴ در اواسط سال ۱۹۷۱، 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 ۴۰۰۴ مورد تجلیل خاصی قرار می‌گیرد. برای مثال اگر اینتل در اوایل دهه ۱۹۷۰ 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 ۱۹۷۱ تغییرات زیادی شامل تکنولوژی ریزپردازنده‌ها شده است. پردازنده ۴۰۰۴ اینتل تنها با فرکانس ۷۴۰ کیلوهرتز پردازش می‌کرد و تنها دارای ۲۲۵۰ ترانزیستور با استفاده از فرآیند ۱۰ میکرومتری بود. برای درک این تغییرات و همچنین این پیشرفت، ما پردازنده ۴۰۰۴ 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 (۲۰۲۱ Dollars) | $۴۰۱.۴۱ | $۵۸۹.۰۰ |
| Price (۱۹۷۱ Dollars) | $۶۰.۰۰* | $۸۷.۸۲ |
| Max Clock Speed | ۰.۰۷۴ GHz (۷۴۰ kHz) | ۵.۲۰ GHz (۵,۲۰۰,۰۰۰ kHz) |
| Word Size | ۴-bit | ۶۴-bit |
| Cores | ۱ | ۱۶ |
| Threads | ۱ | ۲۴ |
| Memory Limit | ۰.۰۰۰۰۰۴ GB (۴ KB) | ۱۲۸ GB (۱۳۴,۲۱۷,۷۲۸ KB) |
| Power Usage | ۱ W | ۱۲۵-۲۴۱ W |
| Process Size | ۱۰,۰۰۰ nm (۱۰ µm) | ۷ nm (۰.۰۰۷ µm) |
| Die Size | ۱۲ mm² (۴ mm × ۳ mm) | ۲۱۵.۲۵ mm² (۲۰.۵ mm × ۱۰.۵ mm)* |
| Transistor Count | ۲,۲۵۰ | ~۲۱,۷۰۰,۰۰۰,۰۰۰ |
با دیدن آمارها، یکی از موارد خیره کننده، تفاوت در تعداد ترانزیستورهای هر تراشه است که در پردازنده قدیمی ۲۲۵۰ و در جدیدترین پردازنده حدود ۲۱.۷ 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 (۷ نانومتر در مقابل ۱۰ 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 ۴۰۰۴ به دلیل قابلیت‌های محدود خود و تحت الشعاع قرار گرفتن سریع تراشه‌های قدرتمندتری مانند اینتل ۸۰۰۸، 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 ۴۰۰۴
تنها پنج ماه پس از اینکه اینتل، تراشه ۴۰۰۴ را در Electronic News معرفی کرد، تراشه ۸۰۰۸ نیز به عنوان اولین ریزپردازنده ۸ بیتی عرضه شد. تراشه ۸۰۰۸ عصر رادیو‌های خانگی مانند Mark-8 را راه انداخت که تبلیغ آن بر روی جلد Radio-Electronics در سال ۱۹۷۴، صنعت کامپیوتر را تحریک کرد.
پس از تراشه اینتل ۸۰۰۸، اینتل با تراشه ۸۰۸۰ ۸ بیتی، ۸۰۸۶ ۱۶ بیتی و فراتر از آن، با کامپیوترهای مختلف برای عرضه راه خود را پیش گرفت. این افزایش قدرت ریزپردازنده‌ها، تراشه ۴۰۰۴ ۴ بیتی را بی اهمیت جلوه داد اما تأثیر فرهنگی این تراشه اجتناب ناپذیر بود.
به عنوان اولین ریزپردازنده تجاری، میراث تراشه ۴۰۰۴ بسیار بزرگ است. در ۵۰ 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 ۱۹۷۱ شروع شد.
ریزپردازنده Intel 4004، تولدت مبارک!
