اینتل یک شرکت چندملیتی آمریکایی است که دفتر مرکزی آن در سانتا کلارا، کالیفرنیا قرار دارد و از نظر درآمد، بزرگترین سازنده تراشه در جهان است. در رتبه بندی Fortune 500 در سال 2021، اینتل به عنوان چهلمین شرکت بزرگ آمریکایی از نظر کل درآمد رتبه بندی شده است و نسبت به سال گذشته جهش پنج پله ای داشته است. اما داستان ورود اینتل به فضای ریزپردازنده در ابتدا کجاست و چگونه در این صنعت موفق شد؟
ریزپردازنده تجاری سرب تک تراشه
در سال 1969، شرکت ژاپنی Busicom، اینتل را برای توسعه تراشه های ماشین حساب خود انتخاب کرد. اینتل موفق به توسعه تراشه های MSC-4 در این جهات شده است که شامل چهار مدار مجتمع (IC) است و می تواند پیچیدگی طراحی داخلی ماشین حساب را کاهش دهد. سپس اینتل محصول جدید خود را در قالب اولین ریزپردازنده تجاری تک تراشه ای به نام «اینتل 4004» به دنیا معرفی کرد. ریزپردازنده مورد نظر می تواند از سه تراشه 4001 و 4002 و همچنین 4003 پشتیبانی کند که تراشه 4002 برای رم 40 بایتی استفاده می شود.
فدریکو فاگین به همراه تد هاف از طراحان ارشد اینتل هستند که با شرکت ژاپنی Masatoshi Shima برای توسعه تراشه‌های ماشین‌حساب Busicom همکاری کرده‌اند. هاف توانست این نیاز را در سال 1969 برآورده کند، اما در نهایت هیچ نقشی در توسعه اولین ریزپردازنده اینتل ایفا نکرد. فاگین یکی از با تجربه ترین افراد در تیم طراحی است که می تواند تفاوت بین منطق جدید را ایجاد کند. قابلیت های آن باعث می شود که بتواند چندین ریزپردازنده را به تنهایی اجرا کند و اثرات آن را می توان در محصولات اولیه اینتل و ریزپردازنده هشت بیتی Z80 Zilog مشاهده کرد. این شرکت Zilog را در سال 1974 تأسیس کرد و اولین شرکتی بود که به طور انحصاری بر روی ریزپردازنده ها تمرکز کرد. بلافاصله پس از آن، شیما به او پیوست و به او در توسعه معماری Z80 کمک کرد.
ریزپردازنده 4004 اینتل برای اولین بار در اواسط سال 1971 به عنوان ضربان قلب ماشین حساب Busicom 141-PF وارد بازار شد. علاقه مندان می توانند با مراجعه به این صفحه نحوه کار با شبیه ساز ماشین حساب را بیاموزند. پس از بررسی قرارداد بین اینتل و ژاپن و پرداخت 60000 دلار به سازنده ماشین حساب، تراشه MCS-4 را به شرکت دیگری فروخت. اندکی پس از آن، اینتل با سفارش اعلامیه ای در پاور نیوز در 15 نوامبر 1971، دستگاه های پیشرفته خود را به دیگران معرفی کرد.
معرفی تراشه 4004 اینتل نوید یک دوره جدید در مصرف انرژی را به همراه زمان کامپیوتری ریز برنامه ریزی تراشه می دهد. قبل از این محصولات، واحدهای پردازش مرکزی کامپیوتر (CPU) معمولا دارای مدارهای مجتمع متعددی بودند که در آنها اجزای الکترونیکی از هم جدا می شدند. به لطف توسعه جدید اینتل، تمام سیم های برق در یک تراشه سیلیکونی کوچکتر از انگشت یکپارچه شده اند. این پایه به فضای کوچکی با 4004 اینچ می‌پرد و منجر به ظهور رایانه‌های کوچکی می‌شود که در دهه آینده به رایانه‌های خانگی تبدیل می‌شوند.
آیا اینتل 4004 اولین ریزپردازنده است؟
بحث‌های زیادی پیرامون اولین ریزپردازنده ساخته دست بشر وجود دارد. به همین دلیل، رسانه ها هنگام اشاره به اینتل 4004 از عباراتی مانند “یک اینچ” یا “صنعت” برای اشاره به اصل آن استفاده می کنند. در زمانی که اینتل تراشه‌ها را معرفی کرد، ریزپردازنده‌های چند تراشه‌ای در جنگنده‌های F-14 Tomcat نیروی دریایی ایالات متحده استفاده می‌شد. سایر رقبا از جمله Texas Instruments (TI) نیز ریزپردازنده های خود تراشه ای را توسعه داده اند.
با این حال، 4004 اینچ بسیار جذاب است. زیرا این بنیانگذار صنعت ریزپردازنده است که به نفع اینتل بوده است که سالهای زیادی را صرف کرده و می تواند آینده کامپیوترهای شخصی را شکل دهد.
اینتل 4004 را با Core i9-12900K مقایسه کنید
تراشه 4004 اینتل از فرکانس 740 کیلوهرتز استفاده می کند و دارای 2250 ترانزیستور با سرعت پردازش 10 میکرومتر در داخل است. از آن زمان، ریزپردازنده ها دستخوش تغییرات عمده ای شده اند. برای درک این موضوع می توانید مشخصات Intel 4004 را با پردازنده به روز شده Core i9-12900K مقایسه کنید که در جدول زیر توضیح داده شده است.
| مدل پردازنده | اینتل 4004 | اینتل Core i9-12900K |
| اعلام کرد | 15 نوامبر 1971 | 27 اکتبر 2021 |
| قیمت تا 2021 | 401.41 دلار | 589 دلار |
| قیمت بر اساس 1971 | 60 دلار | 87.82 دلار |
| حداکثر عملکرد | 7 40 کیلوهرتز | سرعت 5.2 گیگاهرتز |
| حرف های بزرگ | 4 بیت ib | 64 بیت ib |
| تعداد هسته ها | 1 | 1 |
| تعداد رشته ها | 1 | 4 |
| محدودیت های حافظه | 4 کیلوبایت | 128 گیگابایت UA |
| مصرف برق | 1 وات | 125-241 وات |
| فرایند تولید | 10 میکرومتر | 7 نانومتر |
| او برنده شد | مربع 12 میلی متر | 215 میلی متر 3 |
| تعداد ترانزیستور | 4244 | 21.7 میلیارد |
از تمام تصاویر جدول بالا، جهش خیره کننده تعداد ترانزیستورها از 2250 به 21.7 میلیارد غیرقابل تصور است. البته تعداد ترانزیستورهای استفاده شده در Core i9-12900K بر اساس هزینه فضا و فرآیند ساخت تخمین زده می شود و ممکن است هزینه واقعی کمی با نمودار متفاوت باشد. بسیاری از فرآیندهای ساخت مانند 7 نانومتر باعث افزایش سرعت ترانزیستورها در هر میلی متر مربع شده است و همه ترانزیستورها پرش نجومی دارند.
ما نباید فراموش کنیم که امروزه تراشه های اینتل نه تنها در پردازنده گنجانده شده اند، بلکه سایر دستگاه ها از جمله حافظه سریع و دستگاه های پردازشی را نیز شامل می شود. قابلیت همکاری (GPU).
برنامه ریزپردازنده اینتل 4004
با توجه به محدودیت های عملیاتی و ظهور زودهنگام رقبای قدرتمندی مانند اینتل 8008، ریزپردازنده 4004 نمی تواند در بسیاری از محصولات رخ دهد. با این حال، برخی از دستگاه های تراشه-متوسط فهرست شده در زیر به موقع فهرست شده اند.
- 141 PF Desktop Calculator by Busicom (1971)
- سیستم توسعه سیم 4 اینتل (1972)
- سیستم توسعه Intellec 4 (1973)
- Bally Alley Arcade Simulator (1974)
- مدل بالی فلیکر (1974)
- واژه پرداز Wang 1222 (1975)
- ماشین رای گیری کامپیوتری Compuvote (1976)
اینتل 4004 Heritage
تنها پنج ماه پس از معرفی ریزپردازنده 4004 در اخبار الکترونیک، اینتل تراشه 8008 را به عنوان اولین ریزپردازنده 8 بیتی معرفی کرد. این محصول منجر به طراحی مجدد لوازم خانگی مانند Mark-8 شده است که توسط علاقه مندان خانه ساخته شده است.
پس از تراشه 8008، اینتل محصولات دیگری مانند 8080 هشت بیتی و 8086 شش بیتی را معرفی کرد که همگی در رایانه های خانگی تخصصی استفاده می شدند. رشد سریع ریزپردازنده ها منجر به توقف تولید اینتل 4004 مدت کوتاهی پس از آن شد، اما تاثیر آن تا به امروز باقی مانده است. در 50 سال گذشته، ریزپردازنده ها توانسته اند تقریباً بر همه جنبه های صنعت تأثیر بگذارند و بازار جهانی را تغییر دهند. شاید روزی بتوان اهمیت ساخت ریزپردازنده ها را با تأثیر اکتشافات آتش در توسعه تمدن بشری مقایسه کرد.
کاهش استفاده از فناوری، نوآوری ریزپردازنده را محدود نمی کند. امروزه شرکت‌ها در حال پیوستن به بسیاری از قابلیت‌ها و قابلیت‌هایی هستند که از تراشه‌های متعدد ساخته شده‌اند و به یک تراشه به نام «سیستم روی تراشه» (SOC) می‌پیوندند که یکی از معروف‌ترین نمونه‌ها رتبه‌بندی Apple M1 است.
