El Intel 4004 es una unidad central de procesamiento (CPU) de 4 bits lanzada por Intel Corporation en 1971. Vendido por 60 dólares estadounidenses (equivalente a 430 dólares en 2022, [2] 449,43 dólares en 2023 [3] ), fue el primer microprocesador producido comercialmente. , [4] y el primero de una larga línea de CPU Intel .
El 4004 fue el primer ejemplo significativo de integración a gran escala , mostrando la superioridad de la tecnología de puerta de silicio (SGT) MOS . En comparación con la tecnología existente, el SGT integró en la misma área de chip el doble de transistores con una velocidad de funcionamiento cinco veces mayor. Este aumento de función escalonada en el rendimiento hizo posible una CPU de un solo chip, que reemplazó a las CPU de múltiples chips existentes. El innovador diseño del chip 4004 sirvió como modelo sobre cómo utilizar el SGT para circuitos lógicos y de memoria complejos, acelerando así la adopción del SGT por parte de la industria mundial de semiconductores. El desarrollador del SGT original en Fairchild fue Federico Faggin , quien diseñó el primer circuito integrado (CI) comercial que utilizó la nueva tecnología, demostrando su superioridad para aplicaciones analógicas/digitales ( Fairchild 3708 en 1968). Más tarde utilizó el SGT de Intel para obtener la integración sin precedentes necesaria para fabricar el 4004.
El proyecto remonta su historia a 1969, cuando Busicom Corp. se acercó a Intel para diseñar una familia de siete chips para una calculadora electrónica , tres de los cuales constituían una CPU especializada para fabricar diferentes máquinas calculadoras. La CPU se basó en datos almacenados en registros de desplazamiento e instrucciones almacenadas en ROM (memoria de solo lectura). La complejidad del diseño lógico de la CPU de tres chips llevó a Marcian Hoff a proponer una arquitectura de CPU más convencional basada en datos almacenados en la RAM (memoria de acceso aleatorio). Esta arquitectura era mucho más simple y de propósito más general y potencialmente podría integrarse en un solo chip, reduciendo así el costo y mejorando la velocidad. El diseño comenzó en abril de 1970 bajo la dirección de Faggin, ayudado por Masatoshi Shima , quien contribuyó a la arquitectura y posteriormente al diseño lógico. La primera entrega de un 4004 en pleno funcionamiento fue en marzo de 1971 a Busicom para su prototipo de ingeniería de calculadora de impresión 141-PF (ahora exhibido en el Museo de Historia de la Computación en Mountain View, California). [5] Las ventas generales comenzaron en julio de 1971.
Varias innovaciones desarrolladas por Faggin mientras trabajaba en Fairchild Semiconductor permitieron producir el 4004 en un solo chip. El concepto principal fue el uso de la compuerta autoalineada , hecha de polisilicio en lugar de metal, lo que permitía que los componentes estuvieran mucho más juntos y trabajaran a mayor velocidad. Para hacer posible el 4004, Faggin también desarrolló la "carga bootstrap", considerada inviable con puerta de silicio, y el "contacto enterrado" que permitía conectar las puertas de silicio directamente a la fuente y drenaje de los transistores sin el uso de metal. En conjunto, estas innovaciones duplicaron la densidad del circuito y, por lo tanto, redujeron el costo a la mitad, permitiendo que un solo chip contuviera 2.300 transistores y funcionara cinco veces más rápido que los diseños que usaban la tecnología MOS anterior con puertas de aluminio.
Posteriormente, Faggin mejoró el diseño 4004 como Intel 4040 en 1974. Los Intel 8008 y 8080 eran diseños no relacionados a pesar de tener nombres similares.
En abril de 1969, Busicom se acercó a Intel para producir un nuevo diseño para una calculadora electrónica . Basaron su diseño en la arquitectura de la Olivetti Programma 101 de 1965 , una de las primeras calculadoras programables de mesa del mundo . [6] [7] La diferencia clave fue que el diseño de Busicom usaría circuitos integrados para reemplazar las placas de circuito impreso llenas de componentes individuales y registros de desplazamiento de estado sólido para la memoria en lugar del costoso cable de magnetoestricción en el 101.
A diferencia de diseños de calculadoras anteriores, Busicom había desarrollado un concepto de procesador de uso general con el objetivo de introducirlo en una calculadora de escritorio de impresión de gama baja y luego usar el mismo diseño para otras funciones como cajas registradoras y cajeros automáticos . La empresa ya había producido una calculadora que utiliza circuitos integrados lógicos de integración de pequeña escala TTL y estaba interesada en que Intel redujera el número de chips utilizando las técnicas de integración de escala media (MSI) de Intel. [8]
Intel asignó al recientemente contratado Marcian Hoff , empleado número 12, para que actuara como enlace entre las dos empresas. A finales de junio, tres ingenieros de Busicom, Masatoshi Shima y sus colegas Masuda y Takayama, viajaron a Intel para presentar el diseño. Aunque sólo le habían asignado la función de enlace con los ingenieros, Hoff comenzó a estudiar el concepto. Su propuesta inicial tenía siete circuitos integrados: control de programa, unidad aritmética (ALU), temporización, ROM de programa, registros de desplazamiento para memoria temporal, controlador de impresora y control de entrada/salida . [9]
A Hoff le preocupaba que el número de chips y las interconexiones necesarias entre ellos hicieran imposible alcanzar los objetivos de precios de Busicom. Combinar los chips reduciría la complejidad y el costo. También le preocupaba que la todavía pequeña Intel no tuviera suficiente personal de diseño para fabricar siete chips distintos al mismo tiempo. Planteó estas preocupaciones a la alta dirección y Bob Noyce , el director ejecutivo, le dijo a Hoff que apoyaría un enfoque diferente si le pareciera factible. [9]
Un concepto clave en el diseño de Busicom fue que el control del programa y la ALU no estaban dirigidos específicamente al mercado de calculadoras, era el programa en ROM el que la convertía en calculadora. La idea original era que la empresa podría utilizar los mismos chips con diferentes cantidades de RAM de registro de desplazamiento y ROM de programa para producir una gama de máquinas calculadoras. A Hoff le sorprendió lo cerca que se parecía la arquitectura del conjunto de instrucciones de Busicom a la de las computadoras de uso general. Comenzó a considerar si se podría fabricar un procesador verdaderamente de uso general a un precio lo suficientemente económico como para usarlo en una calculadora. [10] Cuando más tarde se le preguntó de dónde había sacado las ideas para la arquitectura del primer microprocesador, Hoff relató que Plessey , "una empresa británica de tractores", [11] había donado una minicomputadora a Stanford y había "jugado un poco con ella". mientras él estaba allí. Tadashi Sasaki atribuye la idea de dividir la calculadora en cuatro partes a una mujer anónima del Nara Women's College presente en una reunión de intercambio de ideas que se celebró en Japón antes de su primera reunión con Intel. [12]
Otro desarrollo que permitió que este diseño fuera práctico fue el trabajo de Intel en los primeros chips de RAM dinámica (DRAM). Los registros de desplazamiento en ese momento se encontraban entre los únicos dispositivos de memoria de lectura y escritura de bajo costo. No permiten el acceso aleatorio; en cambio, con cada pulso de reloj mueven los datos almacenados una celda a lo largo de una cadena de celdas. El tiempo para recuperar cualquier dato determinado, un byte por ejemplo, es función de la velocidad del reloj y del número de celdas en una cadena. Si el procesador tuviera que esperar a que cada bit pasara por el registro, la velocidad efectiva resultante sería demasiado baja para ser práctica. La DRAM, por otro lado, permitía el acceso aleatorio a cualquier dato que almacenaran, al mismo tiempo que tenía aproximadamente el doble de capacidad y, por lo tanto, era menos costosa. [10]
Finalmente, Hoff notó que gran parte de la complejidad del chip de control del programa se debía a que cada instrucción se implementaba por separado. Sugirió que, en cambio, el chip admita llamadas a subrutinas y que las instrucciones se implementen como subrutinas siempre que sea posible. La aplicación naturalmente sugirió un diseño de 4 bits, ya que esto permitía la manipulación directa de los valores decimales codificados en binario (BCD) utilizados por las calculadoras. Hoff trabajó en el concepto de diseño general durante julio y agosto de 1969, pero descubrió que los ejecutivos de Busicom no parecían interesados en su propuesta. [10]
Sin que Hoff lo supiera, el equipo de Busicom estaba extremadamente interesado en su propuesta. Sin embargo, había una serie de cuestiones específicas que les preocupaban. Un problema clave fue que ciertas rutinas como el ajuste decimal y el manejo del teclado usarían grandes cantidades de espacio ROM si se implementaran como subrutinas. Otra fue que el diseño no presentaba ningún tipo de interrupción , por lo que sería difícil lidiar con eventos en tiempo real. Finalmente, almacenar los números como BCD de 4 bits requeriría memoria adicional para almacenar el signo y el lugar decimal. [13]
En septiembre de 1969, Stanley Mazor se unió a Intel procedente de Fairchild. Hoff y Mazor rápidamente idearon soluciones a los problemas de Busicom. Para abordar la complejidad de las subrutinas, originalmente resueltas en el diseño de Busicom utilizando macroinstrucciones de un byte y circuitos decodificadores complejos, Mazor desarrolló un intérprete de 20 bytes de largo que ejecutaba las mismas macroinstrucciones. Shima sugirió agregar una nueva interrupción que sería activada por un pin, permitiendo así que el teclado sea controlado por interrupciones. También modificó la instrucción Branch Back (regreso desde subrutina) para borrar el acumulador . [14]
Para alcanzar los objetivos de precio, era importante que el chip fuera lo más pequeño posible y utilizara la menor cantidad de clientes potenciales. Como los datos eran de 4 bits y el espacio de direcciones era de 12 bits (4096 bytes), no había forma de organizar el acceso directo con menos de 24 pines. Esto no era lo suficientemente pequeño, por lo que el diseño usaría un diseño de paquete en línea dual (DIP) de 16 pines y usaría multiplexación de un solo conjunto de 4 líneas. Esto significaba que especificar a qué dirección de la ROM acceder requería tres ciclos de reloj y otros dos para leerla de la memoria. Funcionar a 1 MHz le permitiría realizar cálculos en los valores BCD a aproximadamente 80 microsegundos por dígito. [15]
El resultado de las discusiones entre Intel y Busicom fue una arquitectura que redujo el diseño de Busicom de 7 chips a una propuesta de Intel de 4 chips compuesta por CPU, ROM, RAM y dispositivos de E/S (entrada-salida). La propuesta fue presentada a un equipo visitante de ejecutivos de Busicom en octubre de 1969. Estuvieron de acuerdo en que el nuevo concepto era superior y dieron a Intel el visto bueno para comenzar el desarrollo. Hoff se molestó al saber que el contrato asignaba todos los derechos del diseño a Busicom, a pesar de haber sido diseñado íntegramente por Intel. Luego, el equipo partió hacia Japón, pero Shima permaneció en California hasta diciembre, desarrollando muchas de las subrutinas. [15]
Ni Hoff ni Mazor, que trabajaban en el grupo de Investigación de Aplicaciones, tenían experiencia en el diseño del silicio real, y el grupo de diseño ya estaba sobrecargado de trabajo con el desarrollo de dispositivos de memoria. En abril de 1970, Leslie Vadász , que dirigía el grupo de diseño MOS, contrató a Federico Faggin de Fairchild Semiconductor para hacerse cargo del proyecto. [16] Faggin ya se había hecho un nombre al liderar todo el desarrollo de la tecnología de puerta de silicio MOS y el diseño del primer circuito integrado (CI) comercial fabricado con ella. La nueva tecnología iba a cambiar todo el mercado de semiconductores.
Los circuitos integrados constan de una serie de componentes individuales, como transistores y resistencias, que se producen mezclando el silicio subyacente con "dopantes". Esto normalmente se logra calentando el chip en presencia de un gas químico, que se difunde en la superficie. Anteriormente, los componentes individuales se conectaban entre sí para formar un circuito utilizando cables de aluminio depositados en la superficie. Como el aluminio se funde a 600 grados y el silicio a 1000, las trazas normalmente tenían que depositarse como último paso, lo que a menudo complicaba el ciclo de producción.
En 1967, Bell Labs publicó un artículo sobre la fabricación de transistores MOS con puertas autoalineadas hechas de silicio en lugar de metal. Estos dispositivos, sin embargo, eran una prueba de concepto y no podían usarse para fabricar circuitos integrados. Faggin y Tom Klein tomaron lo que era una curiosidad y desarrollaron toda la tecnología de proceso necesaria para fabricar circuitos integrados confiables. Faggin también diseñó y produjo el Fairchild 3708 , [17] el primer circuito integrado fabricado con SGT, vendido por primera vez a finales de 1968 y aparecido en la portada de Electronics en septiembre de 1969. [18] [16] La tecnología de puerta de silicio también redujo la corriente de fuga en más de 100 veces, haciendo posibles circuitos dinámicos sofisticados como DRAM (memorias dinámicas de acceso aleatorio). También permitió que el silicio altamente dopado utilizado para las puertas formara las interconexiones, mejorando en gran medida la densidad del circuito de los circuitos integrados de lógica aleatoria como los microprocesadores.
Esta técnica permitía que las interconexiones pudieran realizarse en cualquier momento del proceso. Más importante aún, el cableado se depositó utilizando el mismo equipo que fabricó el resto de los componentes. Esto significó que se eliminaron las ligeras diferencias en el diseño entre los diferentes tipos de máquinas. Anteriormente, las interconexiones tenían que ser mucho más grandes de lo necesario para garantizar que el aluminio tocara los componentes de silicio, lo que se compensaba debido a imprecisiones en la maquinaria. Eliminado este problema, los circuitos podrían colocarse mucho más juntos, duplicando inmediatamente la densidad de los componentes y reduciendo así su coste en la misma cantidad. Además, el cableado de aluminio actuaba como condensadores que limitaban la velocidad de la señal; eliminarlos permitió que los chips funcionaran a velocidades más rápidas. [19] [20]
En Intel, Faggin comenzó el diseño del nuevo procesador utilizando este proceso de puerta autoalineada. Sólo unos días después de que Faggin se uniera a la empresa Intel, Shima llegó de Japón. Se sintió decepcionado al saber que no se había realizado ningún trabajo en el proyecto desde que se fue en diciembre y expresó su preocupación por que el cronograma original ahora fuera imposible. Faggin respondió trabajando hasta bien entrada la noche todos los días, y Shima se quedó otros seis meses para ayudar. El propio Faggin se sumergió en semanas laborales que abarcaban entre 70 y 80 horas. [21] Fueron necesarios avances adicionales para alcanzar la densidad de circuito requerida. Uno de estos avances fue el uso de "contactos enterrados" [22] [23] que permitían conectar los cables de conexión de silicio directamente a los componentes. Otro fue descubrir cómo agregar "cargas de arranque" con puerta de silicio como parte de uno de los pasos de enmascaramiento, [24] eliminando un paso del procesamiento. [16] Sin estas dos innovaciones de Faggin, la arquitectura de Hoff no podría haberse realizado en un solo chip.
El esquema de nombres de chips de Intel en ese momento usaba un número de cuatro dígitos para cada componente. El primer dígito indicó la tecnología de proceso utilizada, el segundo dígito indicó la función genérica y los dos últimos dígitos especificaron el número secuencial en el desarrollo de ese tipo de componente. Usando esta convención, los chips se habrían conocido como 1302, 1105, 1507 y 1202. Faggin sintió que esto oscurecería el hecho de que formaban un conjunto coherente y decidió nombrarlos como la "familia 4000". [25] Los cuatro chips fueron los siguientes: el 4001, ROM de 4 bits de 256 bytes; el 4002, DRAM con cuatro registros de 20 mordiscos; el 4003, E/S con un registro de desplazamiento estático de 10 bits con salidas en serie y en paralelo; y la CPU 4004. Un sistema completamente expandido podría admitir 16 4001 para un total de 4 kB de ROM, 16 4002 para un total de 1280 nibbles (640 bytes) de RAM y un número ilimitado de 4003. Los 4003 estaban conectados a pines de entrada y salida programables en el 4001 y a pines de salida en el 4002, no directamente a la CPU. [9]
Una vez completado el diseño, Shima regresó a Japón para comenzar a construir un prototipo de calculadora. Las primeras obleas del 4001 se procesaron en octubre de 1970, [16] seguidas de las 4003 y 4002 en noviembre. El 4002 demostró tener un problema menor que se corrigió fácilmente. Los primeros 4004 llegaron a finales de diciembre y no funcionaban en absoluto. Al sondear el chip, Faggin descubrió que se había omitido el paso de fabricación del contacto enterrado. Se fabricó una segunda versión en enero de 1971 y el 4004 funcionó perfectamente excepto por dos problemas menores.
Faggin enviaba muestras de estos chips a Shima cuando llegaban. En abril, se enteraron de que el prototipo de la calculadora estaba operativo. Más tarde ese mes, Shima envió a Intel las máscaras finales para las ROM 4001; el diseño ya estaba completo. Constaba de un chip 4004, dos 4002, tres 4003 y cuatro 4001. Un 4001 adicional proporcionó la función de raíz cuadrada opcional. Se agregó un cambio final después de que Faggin encontrara un problema frustrante en el 4001 que solo ocurría cuando los chips estaban calientes. Agregar un nuevo circuito decodificador de registros fue la solución de Faggin. El mismo problema también se observó en el 4002 y se utilizó la misma solución. La producción en cantidad comenzó en agosto de 1971. [26]
Durante una llamada a Shima, Faggin se enteró de que Busicom atravesaba dificultades financieras y probablemente fracasaría si no se reducía el precio del chip. Luego, Faggin convenció a Noyce de bajar el precio a cambio de liberar a Intel del acuerdo de exclusividad. En mayo de 1971, Busicom aceptó esto, con la condición de que no se utilizara para ningún otro proyecto de calculadora y que Intel reembolsara sus 60.000 dólares de costes de desarrollo. [26] Con este cambio de enfoque de marketing, el nombre de la familia del chip se cambió a MCS-4 , abreviatura de Micro Computer System, 4 bits. [25]
La gerencia de Intel se mostró escéptica respecto de que su equipo de ventas pudiera explicar el producto a sus clientes. Como Intel ahora tenía éxito en el mercado de la memoria, les preocupaba que el 4004 pudiera confundir al mercado y dudaban en publicitarlo. [26] Temían que los clientes actuales de Intel pudieran ver el nuevo producto como competencia y, en cambio, compraran memoria a los competidores. [27] A Hoff y Mazor también les preocupaba que las limitaciones del diseño lo hicieran menos interesante para los usuarios que estaban acostumbrados a las nuevas minicomputadoras de 16 bits que ingresaban al mercado en ese momento. [28]
Todo esto cambió en el verano de 1971, cuando Ed Gelbach, anteriormente de Texas Instruments , se hizo cargo del departamento de marketing e inmediatamente comenzó a hacer planes para anunciar públicamente el producto. [28] Esto tuvo lugar en noviembre de 1971, cuando Intel publicó anuncios "Anunciando una nueva era de electrónica integrada", [29] que aparecieron por primera vez en la edición del 15 de noviembre de Electronic News . [30]
El 4004 se convirtió en el primer microprocesador comercial disponible para uso general. [a] Este casi no fue el caso. [28]
En diciembre de 1969, Computer Terminal Corporation (CTC) se acercó a Intel para producir un chip de memoria bipolar personalizado para un terminal de computadora que estaban diseñando, el Datapoint 2200 . Mazor y Hoff consideraron el diseño de su CPU y concluyeron que no era mucho más complicado que el 4004 y que podía implementarse como una CPU de un solo chip de 8 bits. [15] Unas semanas antes de contratar a Faggin, en marzo de 1970 Intel contrató a Hal Feeney para diseñar el 8008, en ese momento llamado 1201 siguiendo la convención de nomenclatura de Intel. Sin embargo, CTC decidió proceder inicialmente con una implementación TTL convencional de su CPU y se redujo la prioridad del proyecto. Feeney fue asignado a otros proyectos y finalmente terminó ayudando a Faggin a probar los chips de la familia 4000. [31]
En enero de 1971, Feeney fue reasignado nuevamente al 1201 bajo la supervisión de Faggin y los chips de producción estuvieron disponibles en marzo de 1972. En mayo, Hoff y Mazor realizaron una gira de conferencias para presentar los dos diseños de CPU por los EE. UU. Las ventajas y desventajas entre los dos diseños fueron que con el 4004 y su memoria y chips de E/S era mucho más fácil construir un sistema informático completo, mientras que el 8008 era más flexible, tenía un espacio de direcciones más grande de 16 kB y ofrecía más instrucciones. Una diferencia significativa es que mientras que un sistema 4004 mínimo podría construirse usando sólo dos chips, uno 4004 y otro 4001 (ROM de 256 bytes), el 8008 requeriría al menos 20 componentes TTL adicionales para interconectar con la memoria y las funciones de E/S . 31]
Los dos diseños se utilizaron en diferentes funciones. El 4004 se utilizó donde el costo de implementación era la principal preocupación y se utilizó ampliamente en controladores integrados para aplicaciones como hornos microondas o semáforos y funciones similares. En cambio, el 8008 se utilizó principalmente en aplicaciones programables por el usuario, como terminales de computadora , microcomputadoras y funciones similares. Esta división en la funcionalidad se mantiene hasta el día de hoy, siendo el primero conocido como microcontrolador . [31]
Aproximadamente al mismo tiempo se produjeron otros tres diseños de chips de CPU: el sistema de cuatro fases AL1, realizado en 1969; el MP944 , terminado en 1970 y utilizado en el avión de combate F-14 Tomcat; y el chip Texas Instruments TMS-0100, anunciado el 17 de septiembre de 1971. El MP944 era una colección de seis chips que formaban una única unidad de procesador. El chip TMS0100 se presentó como una "calculadora en chip" con la designación original TMS1802NC. [32] Este chip contiene una CPU muy primitiva y solo puede usarse para implementar varias calculadoras simples de cuatro funciones. Es el precursor del TMS1000 , introducido en 1974, que se considera el primer microcontrolador, es decir, una computadora en un chip que contiene no sólo la CPU, sino también ROM, RAM y funciones de E/S. [33] La familia MCS-4 de cuatro chips desarrollados por Intel, de los cuales el 4004 es la CPU o microprocesador, era mucho más versátil y potente que el TMS1000 de un solo chip, lo que permitió la creación de una variedad de computadoras pequeñas para diversas aplicaciones. . [ cita necesaria ]
Zilog , la primera empresa íntegramente dedicada a microprocesadores y microcontroladores, fue fundada por Federico Faggin y Ralph Ungermann a finales de 1974. [34] [35]
El 4004 emplea una tecnología pMOS de carga mejorada de puerta de silicio de proceso de 10 μm en un troquel de 12 mm 2 [37] y puede ejecutar aproximadamente92.000 instrucciones por segundo ; un solo ciclo de instrucción es de 10,8 microsegundos . [38] El objetivo de diseño de velocidad de reloj original era 1 MHz, el mismo que el IBM 1620 Modelo I. [ cita necesaria ]
El Intel 4004 se fabricó utilizando máscaras producidas cortando físicamente cada patrón con un aumento de 500x en una hoja grande de Rubylith , reduciéndolo y repitiéndolo, un proceso que quedó obsoleto debido a las capacidades actuales de diseño gráfico por computadora. [39]
Con el fin de probar los chips producidos, Faggin desarrolló un probador para obleas de silicio de la familia MCS-4 que a su vez funcionaba con el chip 4004. El probador también sirvió como prueba para la dirección de que el microprocesador Intel 4004 se puede utilizar no sólo en productos similares a calculadoras, sino también en aplicaciones de control. [40]
El 4004 incluye funciones para el control directo de bajo nivel de la selección del chip de memoria y de E/S, que normalmente no son manejadas por el microprocesador; sin embargo, su funcionalidad está limitada porque no puede ejecutar código desde la RAM y está limitada a cualquier instrucción que se proporcione en la ROM (o una RAM cargada de forma independiente que funcione como ROM; en cualquier caso, el procesador no puede escribir ni transferir datos a un espacio de memoria ejecutable). Los chips de las partes RAM y ROM también son inusuales en su integración de funciones de E/S junto con su función de memoria principal. Esta partición redujo significativamente el recuento mínimo de piezas en un sistema MCS-4, pero requirió la inclusión de una cierta cantidad de lógica similar a un procesador en los propios chips de memoria para aceptar, decodificar y ejecutar instrucciones de transferencia de datos de nivel relativamente alto.
La disposición estándar para un sistema 4004 es de hasta 16 × 4001 chips ROM (en un solo banco) y 16 × 4002 chips RAM (en cuatro bancos de cuatro), que en conjunto proporcionan un almacenamiento de programas de 4 KB, 1024 + 256 nibbles de almacenamiento de datos/estado, además de 64 líneas de control/datos externos de salida y 64 de entrada/salida (que pueden usarse para operar, por ejemplo, un 4003). La documentación MCS-4 de Intel, sin embargo, afirma que se pueden conectar hasta 48 chips ROM y RAM (que proporcionan hasta 192 líneas de control externo) "en cualquier combinación" al 4004 "con hardware de control simple", pero se niega a dar más información. detalles o ejemplos de cómo esto realmente se lograría.
La especificación mínima del sistema descrita por Intel consiste en un 4004 con una única ROM de programa 4001 de 256 bytes; no hay una necesidad explícita de RAM separada en aplicaciones de complejidad mínima gracias a la gran cantidad de registros de índice integrados del 4004, que representan el equivalente a caracteres de 16 × 4 bits u 8 × 8 bits (o una mezcla) de RAM de trabajo. ni para chips de interfaz simples gracias a las líneas de E/S integradas en la ROM. Sin embargo, a medida que aumenta la complejidad del proyecto, los otros chips de soporte comienzan a resultar útiles.
Se produjeron numerosas versiones de la línea de procesadores Intel MCS-4. Las primeras versiones, marcadas con C (como C4004), eran de cerámica y usaban un patrón de cebra blanco y gris en la parte posterior de las fichas, a menudo llamados "trazas grises". La siguiente generación de chips fue cerámica blanca (también marcada con C) y luego cerámica gris oscura (D). Muchas de las versiones más recientes de la familia MCS-4 también se produjeron con plástico (P).
El primer producto comercial que utilizó un microprocesador fue la calculadora Busicom 141-PF. El 4004 también se utilizó en el primer juego de pinball controlado por microprocesador , un prototipo producido por Dave Nutting Associates para Bally en 1974.
En 1996, la Oficina de Patentes de Estados Unidos reconoció oficialmente al Sr. Gary W. Boone y su empleador, Texas Instruments, como los inventores del microcontrolador de un solo chip, anulando la concesión de la patente a Gilbert P. Hyatt en 1990. A pesar de que la patente había expirado , se pensaba que tendría un impacto financiero potencial dependiendo de los detalles de contratos anteriores con Gilbert Hyatt. [42] Según Nick Tredennick , diseñador de microprocesadores y testigo experto en ese caso de patentes de Boone/Hyatt:
Aquí están mis opiniones sobre [el] estudio [que realicé para el caso de patentes]. El primer microprocesador de un producto comercial fue el Four Phase Systems AL1 . El primer microprocesador disponible comercialmente (vendido como componente) fue el 4004 de Intel. [43]
Un mito popular cuenta que la Pioneer 10 , la primera nave espacial que abandonó el sistema solar, utilizaba un microprocesador Intel 4004. Según el Dr. Larry Lasher del Centro de Investigación Ames , el equipo de Pioneer evaluó el 4004, pero decidió que era demasiado nuevo en ese momento para incluirlo en cualquiera de los proyectos de Pioneer. [ cita necesaria ] El mito fue repetido por el propio Federico Faggin en una conferencia en el Museo de Historia de la Computación en 2006. [44]
Federico Faggin firmó el 4004 con sus iniciales porque sabía que su diseño de puerta de silicio encarnaba "la esencia del microprocesador". En una esquina del dado se lee "FF" [25]
El 15 de noviembre de 2006, el 35.º aniversario del 4004, Intel lo celebró publicando los esquemas , la máscara y el manual del usuario del chip . [45] Se construyó una réplica completamente funcional de 41 × 58 cm, [46] escala 130× del Intel 4004 utilizando transistores discretos y se exhibió en 2006 en el Museo Intel en Santa Clara , California. [47]
El 15 de octubre de 2010, Faggin, Hoff y Mazor recibieron la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación de manos del presidente Barack Obama por su trabajo pionero en el 4004. [48]
Técnicamente, la máquina era una calculadora programable, no una computadora.
El primer anuncio de Intel para el 4004 apareció en la edición del 15 de noviembre de 1971 de Electronic News.
En febrero Intel lanza al mercado el microprocesador 4004.
Tiene un tamaño de troquel de 12 mm cuadrados y 16 pines que encajan en una placa base.
incluidas réplicas completamente funcionales a escala de 130x del 4004 construidas con transistores discretos, teclados e interruptores deslizantes duraderos en museos y dispositivos electrónicos de visualización de video.
