來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）編譯自eejournal 謝謝。早期的微處理器跨越瞭兩個主要的計算時代。第一個時代是從 1960 年代後期到 1970 年代 Intel 8008：一個被拋棄的芯片開拓瞭一個王朝 - 趣味新聞網

來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）編譯自eejournal，謝謝。

早期的微處理器跨越瞭兩個主要的計算時代。第一個時代是從 1960 年代後期到 1970 年代，當時的計算機係統工程師使用 TTL 部件、雙極 PROM、stone knives,和bearskins實現瞭小型計算機處理器架構和處理器闆。包括 Digital Equipment Corp (DEC)、Data General(DG)、Prime、Computer Automation、IBM、Burroughs、HP、Four-Phase、NCR 和Univac在內的每個小型計算機製造商都有自己的專有小型計算機架構、ISA 和專用外圍設備。那是狂野的時代。

在與第一個時代部分重疊的第二個時代，一些計算機製造商和一些半導體供應商開始設計 LSI 芯片，將越來越大的處理器塊集成到一個 IC 上，第一個在商業上成功的單芯片微處理器也是第二個時代的早期産物。那就是 4 位的英特爾 4004，它剛剛在2021 年 11 月 15日慶祝瞭它的 50歲生日。4004 微處理器的到來引起瞭熱烈的反響，但英特爾同時開發瞭第二個微處理器。那個微處理器是 8 位 Intel 8008。這兩個處理器的故事在很多方麵交織在一起，但在其他方麵它們是獨立的。

與 Intel 4004 微處理器一樣，外部客戶推動瞭 Intel 8008 微處理器的開發。對於英特爾 4004 微處理器，外部客戶是日本計算器公司 Busicom，該公司希望英特爾 4004 用於構建高端台式計算器。英特爾為 Busicom 設計和製造瞭 4004 和三個配套芯片，然後通過談判將 Intel 4004 微處理器銷售給其他公司，以換取 Busicom 在零件上的價格讓步。英特爾於 1971 年 11 月 15 日嚮世界推齣瞭4004 微處理器。

4位 Intel 4004 微處理器是 4 芯片組的一部分，包括微處理器、ROM、RAM 和用於 I/O 擴展的移位寄存器。這個被稱為 Intel MCS-4 的 4 芯片組代錶瞭一個有圍牆的花園。微處理器獨特的多路復用 4 位總綫構成瞭花園牆。如果另一個芯片想要與 Intel 4004 微處理器通信，它必須實現與多路復用總綫接口所需的控製和定時邏輯。

當時，英特爾的主要業務是銷售內存，特彆是 RAM 和 ROM。這些存儲器都有並行的地址和數據總綫。沒有一個與 Intel 4004 的獨特總綫直接兼容。這不是英特爾 8008 微處理器的願景，它的開發考慮瞭更簡單的係統總綫。8008 設計為使用標準 RAM 和ROM，英特爾也在製造。

英特爾 8008 的外部客戶是位於德剋薩斯州聖安東尼奧的計算機終端公司 (CTC)。CTC 對 Intel 8008 微處理器的架構和 ISA 做齣瞭巨大貢獻。微處理器的定義基於 CTC 現有的 8 位闆級處理器計劃，該處理器內置約 100 個 SSI 和 MSI TTL 芯片。利用他們在 4004 開發方麵的經驗，英特爾的 Ted Hoff 和 Stan Mazor 審查並調整瞭 CTC 計劃中的處理器架構，以對其進行輕微改進，以簡化其作為單芯片的製造，並允許英特爾將微處理器塞進一個很小的 18 -引腳 DIP。架構調整涉及對ISA 的更改。

CTC 製造瞭啞終端（dumb terminals），英特爾為該應用提供瞭一個定製的 512 位循環移位寄存器。CTC 想進軍日益增長的小型機終端業務，並正在開發 8 位嵌入式處理器闆作為其計劃製造的智能終端的基礎。作為該開發的一部分，CTC 的技術總監 Victor Poor 研究瞭英特爾的 64 位（不是 Kbit 或 Mbit）雙極 SRAM，作為實現 CTC 處理器寄存器的一種可能方式。他詢問英特爾是否可以通過在 RAM 設計中添加計數器來製作定製版本的 SRAM，使其能夠用作下推堆棧寄存器。

英特爾的 Stan Mazor 曾參與英特爾 4004 的早期定義，他與Poor 討論瞭要求，對 CTC 處理器架構有瞭更深入的瞭解，然後為定製芯片寫瞭三個提案。Mazor 的第一個提議是根據Poor 的初始請求，設置一個帶有堆棧計數器的8 位寄存器。第二個提議的芯片是一個寄存器堆棧，帶有一個附加的算術單元（在概念上類似於四相 AL1）。第三個建議是在一個芯片上集成一個完整的 8 位 CTC CPU。那個引起瞭Poor 的注意。

Mazor在創建此提案時甚至沒有詳細描述 CTC處理器架構或其 ISA，但Poor 對第三個提案非常感興趣，將處理器的編程手冊發送給 Mazor，其中描述瞭組裝時的架構-語言水平。Mazor 和 Ted Hoff剛從Intel 4004 項目中解脫齣來（離開 Federico Faggin 去開發和研究矽柵工藝和邏輯實現細節），他們深入研究瞭 CTC 處理器的編程手冊，並為單芯片版本的CTC八位 CPU 處理器創建瞭一個更詳細的建議。英特爾的 CTC 銷售人員隨後介入，CTC 於 1970 年 3 月 18 日以每件 30 美元的價格購買瞭100,000 個零件的 300 萬美元單芯片處理器采購訂單。

新聘用的 Hal Feeney 成為 8 位處理器項目的芯片設計師。Mazor 和 Feeney 以英特爾提供給 CTC 的提案開始瞭他們的開發。然而，該項目很快就中斷瞭，因為有人質疑 CTC 是否真的緻力於開發這種定製芯片。（英特爾 4004 的開發也齣現瞭類似的停頓，但故障完全在於英特爾。）隨著 8 位微處理器項目的停滯，Feeney開始幫助 FedericoFaggin 完成 4004 微處理器和 MCS 的開發-4 芯片組。

英特爾發送給 CTC 的詳細微處理器提案有一些非常有趣的地方。該提案意外地包含瞭一個設計流程，該流程會阻止微處理器正確處理中斷。正如最初定義的那樣，中斷機製會導緻微處理器調用中斷服務程序，而無需先將返迴地址放入處理器的堆棧中，因此中斷服務程序無法從中斷中返迴。這個缺陷使提議的中斷機製毫無用處。

大約在這個時候，德州儀器 (TI) 也開始根據 CTC 的規範並應 CTC 的要求開發用於 CTC 的單芯片處理器。TI 的處理器將被稱為 TMX 1795。雖然 TI 最初為 CTC 的處理器提齣瞭3 芯片組，但在英特爾嚮 CTC 提齣自己的建議後的某個時間，它轉為單芯片設計。TI 將 TMX 1795 構建在一個非常大的芯片上，這在批量生産時並不經濟。

TI製造瞭 TMX 1795，但未能成功將其齣售給 CTC，並且從未成功銷售該設備。相反，TI 成功地銷售瞭大量的 TTL、計算器和其他芯片。TMX 1795 微處理器在加利福尼亞州山景城的計算機曆史博物館的故事和一些文物中幸存下來，包括 1996 年該設備的運行視頻。

同時，8008 微處理器的 6 個月項目中斷實際上幫助英特爾調試和改進設計。首先，它為反思和完善 8 位處理器的架構提供瞭時間。最初的 CTC 指令集包括一個按位分支指令。英特爾設計團隊確定不需要該指令並將其刪除以簡化處理器的硬件設計。同時，英特爾設計團隊確定處理器將從增量和減量指令中受益匪淺，因此他們將這兩條指令添加到 8008 的 ISA 中。中斷還允許英特爾 8008 設計團隊捕捉並修復有缺陷的中斷機製。

此外，中斷為英特爾突破性的 1103 1Kbit DRAM 投入生産提供瞭時間。齣於許多原因，這是一個重大事件，但8008 項目的直接好處是容納第一個大容量 DRAM 的 18針 DIP。因為這個封裝現在已經被 Intel 的生産團隊正式批準瞭，Intel 8008 設計團隊可以用它來為 Intel 8008 增加兩個寶貴的管腳。以前，8008 設計團隊被限製在 16 個管腳，因為那是封裝英特爾的生産組已經在手瞭。

根據 Feeney 的說法，這兩個額外的引腳是改進 8 位處理器所急需的。好處之一是：其中一個額外的引腳用於將額外的狀態信息帶齣微處理器，這有助於實現微處理器的堆棧並允許中斷機製正常工作。

英特爾 8080 微處理器采用18 針 DIP 封裝，英特爾也將其用於其 11031Kbit DRAM。

通過精心設計和 Faggin 對半導體工藝和設計方法的改進（其中一些是他為英特爾的 MCS-4 項目開發的），盡管 8008 需要多齣 50% 的晶體管，但 Feeney 的 8008 微處理器芯片僅比英特爾 4004 微處理器芯片稍大一點（3500 個晶體管，而 4004 為 2200 個）。因此，Feeney的設計非常可製造。不幸的是，采用矽柵 MOS 實現的Intel 8008 微處理器的運行速度明顯低於 CTC 設計和實現的位串行 TTL 版本的處理器。它還需要大量的支持芯片來創建一個完整的係統，盡管不如 CTC 處理器闆上的 100 個芯片多。

CTC在 1971 年末評估瞭 Intel 8008 微處理器，並說：“不用瞭，謝謝。” 太少瞭，太晚瞭。該公司已經開發齣第一款帶有位串行 TTL 處理器的 Datapoint 2200 終端，並且正在為下一代終端開發更快的並行實施方案。CTC銷售 Datapoint 2200 機器直到 1979 年，並在此過程中多次升級 TTL 處理器闆的設計。每次修訂後，TTL 處理器變得更快。

Datapoint 2200 智能終端，頂部有一個可移動的2.5MB 硬盤盒。

Datapoint2200 終端不僅僅是一個終端。它是一台小型計算機，您可以使用 BASIC 或 PL/B 進行編程，並配備一個或兩個數字盒式磁帶驅動器、一個配套的 2.5Mbyte 硬盤驅動器，後來還配備瞭一個可選的軟盤驅動器。一些曆史學傢稱它為第一台個人計算機，它顯然被設計成一台計算機，但它不是基於微處理器的。它隻是産生瞭一個。CTC的Datapoint 2200智能電腦/終端賣得很好，公司後來更名為Datapoint。

與此同時，由於失去瞭主要客戶，英特爾現在擁有瞭 8008 微處理器的版權，並決定將其商業化銷售。盡管許多在綫文章和參考資料都使用1972 年 4 月作為 Intel 8008 的推齣日期，但該公司在 1972 年 3 月 13 日發布瞭微處理器，距發布 Intel 4004 僅四個月。一些在綫引文說那是 1974 年，顯然令人睏惑英特爾 8008 和 8080 微處理器。然而，由於 Ken Shirriff 的廣泛研究，英特爾 8008 的正式亮相似乎是一篇 1 頁的文章，由 Stephen William Fields 撰寫，標題為“單芯片提供的 8 位並行處理器”，該文章發錶於 3 月 13 日, 1972 年的電子雜誌。

英特爾現在銷售的不是一個，而是兩個單芯片微處理器：4004 和 8008。他們在這個新市場上具有明顯的領先優勢。

Intel8008 微處理器有一個 16Kbyte 的地址空間（使用 14 位尋址，當時被認為是巨大的，比 4004 微處理器大四倍）和一個兩相 800KHz 時鍾（用於最快的速度等級）。根據數據錶，一個 8008 指令獲取/執行周期至少需要五個處理器狀態，或 10 個時鍾。這是每秒 80,000 條指令的峰值指令執行率。

如果以今天的微處理器標準衡量，甚至以過去 30 年的標準衡量，英特爾的 8008 確實是微弱而緩慢的。但它是第一個商用的 8 位單芯片微處理器，您可以用它構建有用的係統。係統設計人員開始將 Intel8008 集成到包括嵌入式係統在內的許多新産品中，例如惠普傳奇且壽命長的 2640 係列智能 CRT 終端的前兩個版本，以及一些早期的微型計算機。此外，8008 微處理器的推齣幫助英特爾銷售瞭更多的主要産品，即 DRAM 和 EPROM，通過支持甚至鼓勵需要半導體存儲器的係統設計。

英特爾 8080 和 8085、8 位 Zilog Z80 以及英特爾和其他處理器供應商在過去半個世紀中開發的所有 x86 微處理器都帶有原始英特爾 8008 的一些爬行動物 DNA。如果你不相信，看看密切在這些微處理器的寄存器組。

後來，Federico Faggin 於 1974 年離開英特爾並創立瞭 Zilog。他將一些 8008 微處理器 DNA 放入極為成功的 8 位 Z80 微處理器中，該微處理器於 1975 年發布。但那是另一故事瞭。