El Intel 4004 es una unidad central de procesamiento (CPU) de 4 bits lanzada por Intel Corporation en 1971. Vendido por US$60 (equivalente a US$450 en 2023 [2] ), fue el primer microprocesador producido comercialmente , [3] 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 compuerta de silicio MOS (SGT). En comparación con la tecnología vigente, la SGT integrada en la misma área del chip incorporaba el doble de transistores con cinco veces la velocidad de operación. Este aumento de rendimiento en función de pasos hizo posible una CPU de un solo chip, reemplazando las CPU de múltiples chips existentes. El diseño innovador del chip 4004 sirvió como modelo sobre cómo usar la SGT para circuitos complejos de lógica y memoria, acelerando así la adopción de la SGT por parte de la industria de semiconductores del mundo. El desarrollador de la 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 la SGT en Intel para obtener la integración sin precedentes necesaria para fabricar el 4004.
El proyecto se remonta a 1969, cuando Busicom Corp. contactó con 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 basaba 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 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, con la ayuda de Masatoshi Shima , quien contribuyó a la arquitectura y más tarde al diseño lógico. La primera entrega de un 4004 completamente operativo fue en marzo de 1971 a Busicom para su prototipo de ingeniería de calculadora impresora 141-PF (ahora exhibido en el Museo de Historia de la Computación en Mountain View, California). [4] Las ventas generales comenzaron en julio de 1971.
Una serie de innovaciones desarrolladas por Faggin mientras trabajaba en Fairchild Semiconductor permitieron que el 4004 se pudiera producir en un solo chip. El concepto principal era el uso de la compuerta autoalineada , hecha de polisilicio en lugar de metal, que permitía que los componentes estuvieran mucho más cerca entre sí y trabajaran a mayor velocidad. Para hacer posible el 4004, Faggin también desarrolló la "carga de arranque", considerada inviable con la compuerta de silicio, y el "contacto enterrado" que permitía que las compuertas de silicio se conectaran directamente a la fuente y al 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, lo que permitió que un solo chip contuviera 2300 transistores y funcionara cinco veces más rápido que los diseños que utilizaban la tecnología MOS anterior con compuertas de aluminio.
El diseño 4004 fue posteriormente mejorado por Faggin como Intel 4040 en 1974. La convención de nombres continuó con Intel 8008 y 8080 , que son diseños de 8 bits.
En abril de 1969, Busicom se puso en contacto con Intel para producir un nuevo diseño de calculadora electrónica . Basaron su diseño en la arquitectura de la Olivetti Programma 101 de 1965, una de las primeras calculadoras programables de sobremesa del mundo . [5] [6] La diferencia clave era que el diseño de Busicom utilizaría 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 magnetostricción de la 101.
A diferencia de los diseños de calculadoras anteriores, Busicom había desarrollado un concepto de procesador de propósito general con el objetivo de introducirlo en una calculadora de escritorio 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 de lógica de integración TTL a pequeña escala y estaba interesada en que Intel redujera la cantidad de chips utilizando las técnicas de integración a escala media (MSI) de Intel . [7]
Intel designó al recientemente contratado Marcian Hoff , empleado número 12, para actuar como enlace entre las dos compañías. 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 había sido asignado para actuar de enlace con los ingenieros, Hoff comenzó a estudiar el concepto. Su propuesta inicial tenía siete circuitos integrados: control de programa, unidad aritmética (ALU), sincronización, ROM de programa, registros de desplazamiento para memoria temporal, controlador de impresora y control de entrada/salida . [8]
Hoff se preocupó de que la cantidad de chips y las interconexiones necesarias entre ellos harían imposible cumplir los objetivos de precio de Busicom. La combinación de los chips reduciría la complejidad y el costo. También le preocupaba que la aún pequeña Intel no tuviera suficiente personal de diseño para fabricar siete chips separados al mismo tiempo. Planteó estas preocupaciones a la alta gerencia, y Bob Noyce , el CEO, le dijo a Hoff que apoyaría un enfoque diferente si parecía factible. [8]
Un concepto clave en el diseño de Busicom era que el control del programa y la ALU no estaban dirigidos específicamente al mercado de las calculadoras, sino que era el programa en ROM el que la convertía en calculadora. La idea original era que la empresa pudiera utilizar los mismos chips con diferentes cantidades de RAM de registro de desplazamiento y ROM de programa para producir una gama de máquinas calculadoras. Hoff se sorprendió de lo mucho que la arquitectura del conjunto de instrucciones de Busicom coincidía con la de las computadoras de propósito general. Comenzó a considerar si se podría fabricar un procesador verdaderamente de propósito general a un precio lo suficientemente bajo como para ser utilizado en una calculadora. [9] Cuando más tarde se le preguntó de dónde sacó las ideas para la arquitectura del primer microprocesador, Hoff contó que Plessey , "una empresa de tractores británica", [10] había donado una minicomputadora a Stanford , y que había "jugado un poco con ella" mientras 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. [11]
Otro desarrollo que permitió que este diseño se hiciera práctico fue el trabajo de Intel en los primeros chips de memoria RAM dinámica (DRAM). Los registros de desplazamiento en ese momento estaban 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 dado, un byte por ejemplo, es una función de la velocidad del reloj y el 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 almacenaban, al mismo tiempo que tenía aproximadamente el doble de capacidad y, por lo tanto, era menos costosa. [9]
Finalmente, Hoff se dio cuenta de 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 su lugar, el chip admitiera llamadas a subrutinas y que las instrucciones se implementaran como subrutinas siempre que fuera 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. [9]
Sin que Hoff lo supiera, el equipo de Busicom estaba muy interesado en su propuesta. Sin embargo, había una serie de cuestiones específicas que les preocupaban. Una cuestión clave era que ciertas rutinas como el ajuste decimal y el manejo del teclado utilizarían grandes cantidades de espacio ROM si se implementaban como subrutinas. Otra era que el diseño no presentaba ningún tipo de interrupción , por lo que tratar con eventos en tiempo real sería difícil. Finalmente, almacenar los números como BCD de 4 bits requeriría memoria adicional para almacenar el signo y el decimal. [12]
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, resueltas originalmente en el diseño de Busicom utilizando macroinstrucciones de un byte y circuitos decodificadores complejos, Mazor desarrolló un intérprete de 20 bytes de longitud que ejecutaba las mismas macroinstrucciones. Shima sugirió añadir una nueva interrupción que se activaría mediante un pin, lo que permitiría que el teclado fuera controlado por interrupciones. También modificó la instrucción Branch Back (retorno desde la subrutina) para borrar el acumulador . [13]
Para alcanzar los objetivos de precio, era importante que el chip fuera lo más pequeño posible y utilizara la menor cantidad de pines. Como los datos eran de 4 bits y el espacio de direcciones de 12 bits (4096 bytes), no había forma de organizar el acceso directo con algo menos de 24 pines. Esto no era lo suficientemente pequeño, por lo que el diseño utilizaría un diseño de paquete en línea dual (DIP) de 16 pines y utilizaría multiplexación de un solo conjunto de 4 líneas. Esto significaba que especificar a qué dirección en la ROM acceder requería tres ciclos de reloj y otros dos para leerla desde la memoria. Al funcionar a 1 MHz, podría realizar cálculos matemáticos sobre los valores BCD a unos 80 microsegundos por dígito. [14]
El resultado de las discusiones entre Intel y Busicom fue una arquitectura que redujo el diseño de 7 chips de Busicom a una propuesta de 4 chips de Intel 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 enojó al enterarse de que el contrato asignaba todos los derechos del diseño a Busicom, a pesar de que había sido diseñado íntegramente dentro de Intel. El equipo se fue entonces a Japón, pero Shima permaneció en California hasta diciembre, desarrollando muchas de las subrutinas. [14]
Ni Hoff ni Mazor, que trabajaban en el grupo de investigación de aplicaciones, tenían experiencia en el diseño del silicio propiamente dicho, 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 de MOS, contrató a Federico Faggin de Fairchild Semiconductor para hacerse cargo del proyecto. [15] Faggin ya se había hecho un nombre al liderar todo el desarrollo de la tecnología de compuerta 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 sobre 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. Sin embargo, estos dispositivos eran una prueba de concepto y no podían usarse para fabricar circuitos integrados. Faggin y Tom Klein habían tomado lo que era una curiosidad y desarrollado toda la tecnología de proceso necesaria para fabricar circuitos integrados confiables. Faggin también diseñó y produjo el Fairchild 3708 , [16] el primer circuito integrado hecho con SGT, vendido por primera vez a fines de 1968 y que apareció en la portada de Electronics en septiembre de 1969. [17] [15] La tecnología de puerta de silicio también redujo la corriente de fuga en más de 100 veces, lo que hizo posible circuitos dinámicos sofisticados como las 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 permitió que las interconexiones se pudieran realizar 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 requerido para garantizar que el aluminio tocara los componentes de silicio, lo que se compensaría debido a las imprecisiones en la maquinaria. Con este problema eliminado, los circuitos se pudieron colocar mucho más cerca entre sí, duplicando inmediatamente la densidad de los componentes y, por lo tanto, reduciendo su costo en la misma cantidad. Además, el cableado de aluminio actuó como condensadores que limitaron la velocidad de la señal; eliminarlos permitió que los chips funcionaran a velocidades más rápidas. [18] [19]
En Intel, Faggin comenzó a diseñar el nuevo procesador utilizando este proceso de compuerta autoalineada. Sólo unos días después de que Faggin se uniera a la compañía Intel, Shima llegó de Japón. Se sintió decepcionado al saber que no se había trabajado en el proyecto desde que se fue en diciembre, y expresó su preocupación de que ahora era imposible cumplir con el cronograma original. 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 de 70 a 80 horas. [20] Se necesitaban avances adicionales para alcanzar la densidad de circuito requerida. Uno de estos avances fue el uso de "contactos enterrados" [21] [22] que permitían que los cables de conexión de silicio se conectaran directamente a los componentes. Otro fue descubrir cómo hacer que se agregaran "cargas de arranque" con compuerta de silicio como parte de uno de los pasos de enmascaramiento, [23] eliminando un paso del procesamiento. [15] Sin estas dos innovaciones de Faggin, la arquitectura de Hoff no podría haberse realizado en un solo chip.
El sistema de nombres de chips de Intel en ese momento utilizaba un número de cuatro dígitos para cada componente. El primer dígito indicaba la tecnología de proceso utilizada, el segundo dígito indicaba la función genérica y los dos últimos dígitos especificaban 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 pensó que esto oscurecería el hecho de que formaban un conjunto coherente y decidió nombrarlos como la "familia 4000". [24] Los cuatro chips eran los siguientes:
Un sistema completamente ampliado podría admitir 16 Intel 4001 para un total de 4 kB de ROM, 16 Intel 4002 para un total de 1280 nibbles (640 bytes) de RAM y una cantidad ilimitada 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. [8]
Una vez completado el diseño, Shima regresó a Japón para comenzar a construir un prototipo de la calculadora. Las primeras obleas del 4001 se procesaron en octubre de 1970, [15] seguidas por las del 4003 y el 4002 en noviembre. El 4002 demostró tener un pequeño problema que se corrigió fácilmente. Los primeros 4004 llegaron a fines de diciembre y no funcionaban en absoluto. Al sondear el chip, Faggin descubrió que se había omitido el paso de fabricación de contactos enterrados. Se fabricó una segunda tirada en enero de 1971 y el 4004 funcionó perfectamente, excepto por dos problemas menores.
Faggin enviaba muestras de estos chips a Shima a medida que llegaban. En abril, se enteraron de que el prototipo de calculadora estaba operativo. Más tarde ese mes, Shima envió a Intel las máscaras finales para las ROM 4001; el diseño ahora estaba completo. Consistía en un 4004, dos 4002, tres 4003 y cuatro chips 4001. Un 4001 adicional proporcionaba 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 masa comenzó en agosto de 1971. [25]
Durante una llamada a Shima, Faggin se enteró de que Busicom estaba en dificultades financieras y que probablemente fracasaría si no se reducía el precio del chip. Faggin convenció entonces a Noyce de que bajara 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 gastos de desarrollo de 60.000 dólares. [25] Con este cambio de enfoque de marketing, el nombre de la familia de chips se cambió a MCS-4 , abreviatura de Micro Computer System, 4-bit. [24]
La dirección de Intel se mostraba escéptica ante la posibilidad de que su equipo de ventas pudiera explicar el producto a sus clientes. Como Intel ya tenía éxito en el mercado de las memorias, les preocupaba que el 4004 pudiera confundir al mercado y dudaban en anunciarlo. [25] Temían que los clientes actuales de Intel pudieran ver el nuevo producto como competencia y comprar memorias de la competencia. [26] Hoff y Mazor también estaban preocupados por la posibilidad de 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. [27]
Todo esto cambió en el verano de 1971, cuando Ed Gelbach, ex empleado de Texas Instruments , se hizo cargo del departamento de marketing e inmediatamente comenzó a planificar el anuncio público del producto. [27] Esto tuvo lugar en noviembre de 1971, cuando Intel publicó anuncios "Anunciando una nueva era de electrónica integrada", [28] que aparecieron por primera vez en la edición del 15 de noviembre de Electronic News . [29]
El 4004 se convirtió en el primer microprocesador comercial disponible para uso general. [a] Esto casi no fue así. [27]
En diciembre de 1969, Computer Terminal Corporation (CTC) contactó a Intel para producir un chip de memoria bipolar personalizado para un terminal de computadora que estaban diseñando, el Datapoint 2200. Mazor y Hoff analizaron su diseño de CPU y concluyeron que no era mucho más complicado que el 4004, y que podría implementarse como una CPU de 8 bits de un solo chip. [14] Unas semanas antes de contratar a Faggin, en marzo de 1970, Intel contrató a Hal Feeney para diseñar el Intel 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 el proyecto se redujo en prioridad. Feeney fue asignado a otros proyectos y finalmente terminó ayudando a Faggin con las pruebas de los chips de la familia 4000. [30]
En enero de 1971, Feeney fue reasignado de nuevo 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 en los EE. UU. Las ventajas y desventajas de los dos diseños eran que con el 4004 y sus chips de memoria y 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 se podía construir utilizando solo dos chips, uno 4004 y otro 4001 (ROM de 256 bytes), el 8008 requeriría al menos 20 componentes TTL adicionales para interactuar con la memoria y las funciones de E/S. [30]
Los dos diseños se utilizaron en funciones diferentes. El 4004 se utilizó cuando el coste de implementación era la principal preocupación y se utilizó ampliamente en controladores integrados para aplicaciones como hornos microondas o semáforos y funciones similares. El 8008, en cambio, se utilizó principalmente en aplicaciones programables por el usuario, como terminales de ordenador , microordenadores y funciones similares. Esta división en la funcionalidad se mantiene hasta el día de hoy, y el primero se conoce como microcontrolador . [30]
Tres diseños de chips de CPU se produjeron aproximadamente al mismo tiempo: el Four-Phase Systems AL1, realizado en 1969; el MP944 , completado 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 sola unidad de procesador. El chip TMS0100 se presentó como una "calculadora en un chip" con la designación original TMS1802NC. [31] Este chip contiene una CPU muy primitiva y solo se puede utilizar para implementar varias calculadoras simples de cuatro funciones. Es el precursor del TMS1000 , presentado en 1974, que se considera el primer microcontrolador, es decir, una computadora en un chip que contiene no solo la CPU, sino también ROM, RAM y funciones de E/S. [32] La familia MCS-4 de cuatro chips desarrollada por Intel, de la cual el 4004 es la CPU o microprocesador, era mucho más versátil y potente que el chip único TMS1000, lo que permitió la creación de una variedad de pequeñas computadoras para diversas aplicaciones. [ cita requerida ]
Zilog , la primera empresa dedicada enteramente a microprocesadores y microcontroladores, fue fundada por Federico Faggin y Ralph Ungermann a finales de 1974. [33] [34]
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El 4004 emplea una tecnología pMOS de carga mejorada con compuerta de silicio de proceso de 10 μm en una matriz de 12 mm2 [ 36] y puede ejecutar aproximadamente92 000 instrucciones por segundo ; un solo ciclo de instrucción es de 10,8 microsegundos . [37] El objetivo original de diseño de velocidad de reloj era 1 MHz, el mismo que el IBM 1620 Modelo I. [ cita requerida ]
El Intel 4004 se fabricó utilizando máscaras producidas cortando físicamente cada patrón con un aumento de 500x en una gran lámina de Rubylith , fotorreduciéndolo y repitiéndolo, un proceso que se ha vuelto obsoleto debido a las capacidades actuales de diseño gráfico por computadora. [38]
Para probar los chips producidos, Faggin desarrolló un probador para obleas de silicio de la familia MCS-4 que funcionaba con el chip 4004. El probador también sirvió como prueba para la administración de que el microprocesador Intel 4004 podía usarse no solo en productos tipo calculadora, sino también para aplicaciones de control. [39]
El 4004 incluye funciones para el control directo de bajo nivel de la selección de chips de memoria y de E/S, que normalmente no son manejadas por el microprocesador; sin embargo, su funcionalidad es limitada en el sentido de que no puede ejecutar código desde la RAM y está limitada a las instrucciones que se proporcionan en la ROM (o una RAM cargada independientemente que funcione como ROM; en cualquier caso, el procesador no puede escribir o 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 primaria. Esta partición redujo significativamente el recuento mínimo de partes en un sistema MCS-4, pero requirió la inclusión de una cierta cantidad de lógica similar a la del 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 chips ROM 4001 (en un solo banco) y 16 chips RAM 4002 (en cuatro bancos de cuatro), que juntos proporcionan el almacenamiento de programa de 4 KB, 1024 + 256 nibbles de almacenamiento de datos/estado, más 64 líneas de salida y 64 líneas de entrada/salida de datos/control externas (que pueden usarse para operar, por ejemplo, un 4003). Sin embargo, la documentación MCS-4 de Intel afirma que se pueden conectar hasta 48 chips ROM y RAM (que proporcionan hasta 192 líneas de control externas) "en cualquier combinación" al 4004 "con hardware de control de puerta simple", pero se niega a dar más detalles o ejemplos de cómo se lograría esto realmente.
La especificación mínima del sistema descrita por Intel consiste en un 4004 con una única ROM de programa 4001 de 256 bytes; no hay 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 16 caracteres de 4 bits u 8 caracteres de 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 demás 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 utilizaban un patrón de cebra de blanco y gris en la parte posterior de los chips, a menudo llamado "trazos grises". La siguiente generación de chips era de cerámica blanca simple (también marcada con C) y luego de 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 los Estados Unidos reconoció oficialmente al Sr. Gary W. Boone y a su empleador, Texas Instruments, como los inventores del microcontrolador de un solo chip, revocando la concesión de la patente a Gilbert P. Hyatt en 1990. Aunque la patente había expirado, se pensó que tenía un impacto financiero potencial dependiendo de los detalles de los contratos anteriores con Gilbert Hyatt. [41] Según Nick Tredennick , un diseñador de microprocesadores y testigo experto en ese caso de patentes de Boone/Hyatt:
A continuación, se exponen mis opiniones sobre el estudio que realicé para el caso de la patente. 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. [42]
Un mito popular dice que Pioneer 10 , la primera nave espacial que abandonó el sistema solar, utilizó 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 Pioneer. [ cita requerida ] El mito fue repetido por el propio Federico Faggin en una conferencia para el Museo de Historia de la Computación en 2006. [43]
Federico Faggin firmó el 4004 con sus iniciales porque sabía que su diseño de compuerta de silicio encarnaba "la esencia del microprocesador". En una esquina del chip se lee "FF" [24]
En noviembre de 1996, el 25 aniversario del microprocesador, Intel entregó a sus empleados estadounidenses un reloj de bronce que contenía un chip de microprocesador 4004. [44] [45]
El 15 de noviembre de 2006, el 35.º aniversario del 4004, Intel lo celebró lanzando los esquemas del chip , el funcionamiento de las máscaras y el manual del usuario . [46] Se construyó una réplica completamente funcional de 41 × 58 cm, [47] a escala 130x del Intel 4004 utilizando transistores discretos y se exhibió en 2006 en el Museo Intel en Santa Clara , California. [48]
El 15 de octubre de 2010, Faggin, Hoff y Mazor recibieron la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación del presidente Barack Obama por su trabajo pionero en el 4004. [49]
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.
Intel lanza al mercado el microprocesador 4004. Tiene un tamaño de chip de 12 mm cuadrados y 16 pines que encajan en una placa base.
réplicas a escala 130x totalmente funcionales del 4004, construidas con transistores discretos, teclados y conmutadores deslizantes de gran durabilidad y electrónica de visualización de vídeo.
