Erstellen des 8080: der Prozessor, der die PC-Revolution gestartet hat

Wenn die Einführung des Intel 8008 zu einer Vielzahl interessanter Geräte führte, die als die ersten frühen PCs gelten können, wurde sein Nachfolger, der Intel 8080-Mikroprozessor, zur eigentlichen Grundlage der frühen PC-Industrie.

Im Vergleich zu den Intel 4004 und 8008 war der 8080 ein weitaus leistungsstärkerer Chip. Im Vergleich zu den 2.300 Transistoren des 4004 hätte der 8080 mehr als 4.500 Transistoren und könnte mit bis zu 2 MHz betrieben werden. Vor allem aber wurden viele Dinge, die zusätzliche Chips rund um den 4004 und den 8008 erforderten, jetzt integriert.

Der vielleicht größte Unterschied besteht darin, dass der 4004 und der 8008 als kundenspezifische Prozessoren für ein einzelnes Unternehmen konzipiert wurden - der 4004 für den Busicom-Rechner und der 8008 für das Datapoint-Computerterminal -, der 8080 jedoch für eine allgemeinere Kundengruppe. Kurz gesagt, es sollte ein Baustein für jedes Unternehmen sein, das es wollte - und diese Flexibilität machte es besonders geeignet für die aufstrebende PC-Industrie.

Entwicklung des 8080

Die Konzepte für den 8080 gehen auf das Jahr 1971 zurück, als Intel den 4004-Chip fertiggestellt hatte und noch am 8008 arbeitete, der im April 1972 offiziell auf den Markt gebracht werden sollte.

Nachdem die Geschichten über die "CPU auf einem Chip" veröffentlicht worden waren, begann Intel, das Interesse aller Arten von Kunden an dem Mikroprozessor zu wecken. Laut Michael S. Malones The Intel Trinity "schien die gesamte Elektronikindustrie ein Erwachen zu erleben."

"Plötzlich verstanden die Ingenieure, die sie über Nacht besuchten, die Bedeutung der Mikroprozessoren", schrieb Malone. "Sie hatten die Artikel gelesen, die Geschwindigkeiten gehört, sich mit Gleichaltrigen unterhalten und waren wie in einem Satz über den Silikonwagen gesprungen."

Im Spätsommer 1971 gab Federico Faggin, der das Design des 4004 leitete und der Hauptarchitekt des 8080 werden sollte, einige technische Seminare zum 4004 und 8008 und besuchte Kunden. Bei diesen Besuchen sagte er: "Ich habe eine ganze Menge - zum Teil gültige - Kritik an der Architektur und Leistung der Mikroprozessoren erhalten. Je computerorientierter das Unternehmen, das ich besuchte, war, desto hässlicher waren die Kommentare der Leute."

"Unsere Mikroprozessoren und insbesondere die Interrupt-Struktur waren stark eingeschränkt. Dies wurde zu Recht kritisiert, da der 8008 eine sehr primitive, kaum funktionierende Interrupt-Struktur aufwies." Kunden beschwerten sich auch über die Größe des Pakets und dass das Unternehmen Adressen und Daten multiplexte. "Und natürlich wollten sie eine viel höhere Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit des 8008 bei 0, 5 Megahertz war nicht ausreichend."

Faggin sagte, als er nach Hause zurückkehrte: "Ich hatte eine Idee, wie ich einen besseren 8-Bit-Mikroprozessor als den 8008 herstellen könnte, der viele der Funktionen enthält, die die Leute wollten: das Wichtigste, die Geschwindigkeit und die einfache Schnittstelle Diese beiden Funktionen wurden verbessert, wenn ich ein 40-Pin-Gehäuse anstelle des 18-Pin-Gehäuses des 8008 verwendet und die Funktionen der Support-Chips integriert hätte."

Mit anderen Worten, er überlegte, was für die meisten Kunden der erste echte "Computer-on-a-Chip" sein würde.

Ungefähr zu diesem Zeitpunkt hatte Intel die "n-Kanal-Technologie" entwickelt - eine effizientere Methode zur Herstellung von Transistoren -, hauptsächlich für den dynamischen 4K-Speicher, und Faggin ging davon aus, dass er mehr und schnellere Transistoren im Gehäuse haben könnte. Er dachte auch darüber nach, einen Stapelzeiger und zusätzliche Anweisungen zur Verbesserung der Leistung sowie das 40-polige Gehäuse zu integrieren, das es ermöglichte, über eine 16-Bit-Adresse und einen 8-Bit-Datenbus zu verfügen.

Im Frühjahr 1972, als der 8008 fertig war, schickte Faggin seinem Chef Les Vadasz ein Memo mit der Bitte, mit der Arbeit am nächsten Projekt zu beginnen.

Aber überraschend und frustrierend für Faggin hat Intel das Projekt nicht genehmigt. Laut Faggin wollte Intel zunächst sehen, wie der Markt auf den 4004 und 8008 reagieren würde, während andere die Probleme bemerkten, die Intel mit der Herausgabe der neuesten Generation von Speicherchips hatte, und sich darauf konzentrieren wollten.

Infolgedessen genehmigte Intel das 8080-Projekt erst Ende September oder Anfang Oktober 1972, als Faggin (mit Zustimmung von Vadasz) Masatoshi Shima engagiert hatte, den ehemaligen Busicom-Ingenieur, der bei der Entwicklung des 8080 eng mit Faggin zusammengearbeitet hatte 4004.

Ted Hoff zufolge erhielten er und Stanley Mazor, die hinter den frühen Konzepten für den 4004 steckten und versuchten, das Konzept an Kunden zu verkaufen, viele Anfragen nach Hilfe von Unternehmen, die sich den 8008 anschauten und versuchten, Druck auszuüben es jenseits seiner Fähigkeiten. " Laut Mazor hatte Intel tatsächlich eine Reihe von Optionen für den Nachfolger des 8008, darunter ein komplett neues Design. Am Ende entschied man sich jedoch für einen "erweiterten 8008", da das Design weniger Zeit in Anspruch nehmen würde.

Als Ergebnis, sagte er, strebten sie einen Chip an, der keine strengen Maschinencode-Fähigkeiten hätte, aber die Assemblersprache konvertierbar machen würde. Wenn also jemand ein Programm für den 8008 schrieb, könnten sie es auf den 8080 konvertieren.

Die Arbeiten an der Architektur erfolgten zu Beginn des Jahres 1972, und Faggin schreibt Shima, Mazor, Hoff und dem 8008-Schaltungsdesigner Hal Feeney zu, dass sie viel zu den frühen Diskussionen und Spezifikationen des Chips beigetragen haben. Als Shima im Herbst 1972 zu Intel kam, begann er bei Faggin am Schaltungsdesign für den Chip zu arbeiten.

Während die Modelle 4004 und 8008 in einem 10-Mikrometer-Verfahren hergestellt werden, werden die Modelle 8080 in einem 6-Mikrometer-Verfahren hergestellt, was eine wesentlich stärkere Miniaturisierung ermöglicht. (Die Prozessentfernung misst theoretisch die Größe der Merkmale im Prozessor, z. B. die Entfernung zwischen den Transistoren. Die neuesten Prozessoren werden mit einer Geschwindigkeit von 14 nm hergestellt, wobei 10-nm-Produkte entwickelt werden. Diese wären theoretisch 1000-mal näher beieinander.) Das Vier-Chip-Gehäuse der 8008 hatte 3.500 Transistoren, aber der 8080 hätte 5.000. Und es würde mit 2 MHz laufen, ein enormer Leistungssprung.

Infolgedessen war der 8080 der erste Mikroprozessor, dessen Befehlssatz und Speicheradressierungsfähigkeit denen der Minicomputer der damaligen Zeit nahe kamen.

Verkauf des Mikroprozessors

Die erste Produktion des Chips fand im Dezember 1973 statt. Nachdem einige typische Last-Minute-Probleme behoben worden waren, stellte Intel das Produkt im März 1974 vor.

Der Preis für den 8080 lag ursprünglich bei 360 US-Dollar für einen Chip, von dem einige einen Vergleich mit dem IBM System / 360 vermuten ließen. Zu diesem Zeitpunkt wusste Intel, dass es einen Markt für den Chip gibt. Laut Hal Feeney von Intel versorgte das Unternehmen mehr als 400 Kunden mit der 8080-Spezifikation, bevor der Chip überhaupt fertiggestellt wurde.

Zu diesem Zeitpunkt hatte Intel große Marketinganstrengungen unternommen, angeführt von Ed Gelbach und Regis McKenna, die es als "ersten Computer auf einem Chip" vermarkteten. Im Zuge dessen wurde ein größerer Schwerpunkt auf Entwicklungssysteme wie Intels Intellec-Maschinen und Software für solche Systeme gelegt, einschließlich der Arbeiten von Gary Kildall zur PL / M-Sprache und zu den Grundlagen für CP / M.

Intel betrachtete Software als eine Möglichkeit, Chips zu verkaufen, nicht als eigenständiges Geschäft. Laut Paul Freiberger und Michael Swaines Fire in the Valley "haben die Verantwortlichen von Intel , als sie gefragt wurden, ob sie irgendwelche Einwände gegen seine eigene Vermarktung hätten, mit den Schultern gezuckt und ihm gesagt, er solle weitermachen. Sie wollten es nicht selbst verkaufen."

Um diese Zeit machte sich Intel zunehmend Sorgen um die Konkurrenz im Geschäft mit Mikroprozessoren. Rockwell hatte 1972 seinen PPS-4, einen 4-Bit-Prozessor, vorgestellt, und Texas Instruments arbeitete an einem eigenen Chip. Unbekannt für Intel arbeitete Motorola an seinem 8-Bit-Prozessor 6800, der Mitte 1974, nur wenige Monate nach dem 8080, herauskam. Nach Faggins Einschätzung verfügte der 6800 über die bessere Architektur, verwendete jedoch eine Prozesstechnologie, die dies ermöglichte hat den Chip im Vergleich zum 8080 groß und langsam gemacht.

Eine Frage, die sich stellt, ist, warum Intel sich nicht für den Einstieg in das PC-Geschäft entschieden hat.

In einem Interview, das ich 1997 mit Gordon Moore geführt habe, beschrieb er den Altair als "nur ein Hobbygerät, bei dem die Eingänge Kippschalter und die Ausgänge LEDs waren. Man konnte die Funktionsweise eines Computers demonstrieren, aber es war eine schwierige Art, praktische Dinge zu tun." rechnen."

"In dieser Zeit habe ich sogar die Idee eines Heimcomputers abgelehnt", sagte Moore. "Einer unserer Ingenieure kam auf die Idee, dass man einen Computer bauen und zu Hause unterbringen könnte, und ich fragte ihn, wozu er gut sei, und die einzige Bewerbung, die ich zurückbekam, war, dass die Hausfrau sie unterbringen könnte Ich konnte mir vorstellen, dass meine Frau dort mit einem Computer am Herd saß… es sah nicht wirklich praktisch aus.

"Selbst als Steve Jobs zu uns kam und uns zeigte, was bei Apple vor sich ging, sah ich es als eine der Hunderte von Anwendungen an, die für Mikroprozessoren existierten und die es nicht zu schätzen wussten bedeutende neue Richtung."

Noyce vertrat eine ähnliche Ansicht und sagte: "Das gesamte Verbrauchergeschäft war ein Bereich, den wir am Anfang einfach nicht gesehen haben. Es schien einfach unmöglich, dieses phänomenale Niveau elektronischer Raffinesse, das der Mikroprozessor darstellt, jemals so kostengünstig zu reduzieren, dass es so einfach ist." Verbraucheranforderungen erfüllt werden könnten."

Nicht lange nach der Einführung des 8080 verließ Faggin Intel, um Zilog zu gründen, und nahm Shima mit. Gemeinsam haben sie den Z-80-Mikroprozessor entwickelt, der binär kompatibel mit dem 8080 ist, sodass auf ihm dieselbe Software ausgeführt werden kann. Der Z-80 selbst wurde in den späten 1970er Jahren in vielen der frühen Personal Computer eingesetzt, in denen hauptsächlich CP / M ausgeführt wurde.

In der Zwischenzeit würde der 8080 in den ersten Maschinen zum Einsatz kommen, die die Aufmerksamkeit der Hobbyisten auf sich ziehen würden, die das Geschäft mit Personalcomputern aufbauten, beginnend mit dem Altair 8800.

Ich bin mir nicht sicher, ob der 8080 wirklich "das wichtigste Einzelprodukt des 20. Jahrhunderts" war, wie Michael Malone es nennt. Aber es war sicherlich ein Produkt, das die Welt verändert hat.