Hoe het Zelenograd tot die idee gekom om mikrokringe te kopieer, waarom het hulle nie hul eie huishoudelike begin ontwikkel nie?
Eerste klone
Dit is baie eenvoudig. Soos ons onthou, het 'n sekere BV Malin in NII -35 in die warm pos van hoof gesit, waarvan die grootheid as ontwerper in sy vader gelê het - VN Malin, hoof van die algemene afdeling van die Sentrale Komitee van die CPSU. Uiteraard het Shokin 'n nuttige persoon baie liefgehad en gerespekteer. En soos ons onthou, was Malin een van die gelukkiges wat deur die partytjie in die Verenigde State gevee het vir 'n internskap op die gebied van mikro -elektronika.
Hulle het tot 1962 opgelei en sou graag tot 1970 sou voortgaan, maar die Kubaanse missielkrisis en die bou van die Berlynse muur het gebeur. En die betrekkinge tussen die USSR en die VSA is heeltemal verwoes. Malin het 'n aandenking teruggebring van 'n sakereis - hy het ses seldsame TI SN510's gekry. Aangesien die Zelenograd -sentrum reeds gestig is en dit nodig was om vinnig iets te begin vervaardig (en die ontwerpers van die partybase het op die een of ander manier nie goed uitgewerk nie), het Malin eenvoudig die monsters aan Shokin gewys en beveel om dit onmiddellik te kopieer.
Kom ons gee die woord aan Malin self. Hier is 'n aanhaling uit sy persoonlike verslag aan Shokin oor die uitslae van die reis:
Hy luister na die verslag, kyk na die diagram deur 'n mikroskoop en sê: reproduceer sonder afwykings, ek gee u 'n tydperk van drie maande.
In my jeug kon ek dit nie verdra nie en lag ek.
- Waarom lag jy, het ons onsself gespeen uit ons tempos daar in Amerika? Ek, 'n lid van die Sentrale Komitee, het gesê: reproduseer beteken om voort te plant! En u, om nie te lag nie, sal my hoofontwerper wees en elke maand by die raad aan my verslag doen.
Nadat ek 'n bietjie gedink het, het A. I. Shokin nietemin gevra - hoeveel dink jy het jy nodig?
Ons het geantwoord dat ons drie jaar nodig het …
Bedryfskemas van NII-35 is in 1965 aan Shokin gedemonstreer …
Die reeksproduksie is in 1967 onder die knie.
Benewens die heeltemal tipiese despotiese onbeskoftheid wat kenmerkend is van alle soorte Sowjet -base (ek verstaan nie die onderwerp nie, maar 'n lid van die Sentrale Komitee!), Sien ons ook hul tipiese misverstand van die vakgebied. Seriële produksie in klein hoeveelhede in 1967 van kopieë van Amerikaanse mikrokringe, wat in 1962 vrygestel is en met vyf jaar verouderd was … ontwikkel onafhanklike ontwikkelings! Malin onthou (om een of ander rede trots):
Sedert 1959 was die ontwikkeling van huishoudelike silikon -geïntegreerde stroombane in werklikheid 'n deurlopende proses van mededingende korrespondensiestryd met Jack Kilby. Die konsepte van herhaling en kopiëring van Amerikaanse tegnologiese ervaring - die metodes van die sogenaamde "reverse engineering" van die IEP, was van krag. Prototipe monsters en produksiemonsters van silikon geïntegreerde stroombane vir reproduksie is uit die Verenigde State verkry, en die kopiëring daarvan is streng gereguleer deur bevele van die Ministerie van Ekonomiese Ontwikkeling (Minister Shokin). Die konsep van kopiëring is meer as 19 jaar lank streng deur die minister beheer, waartydens die outeur tot 1974 in die MEP -stelsel gewerk het.
Om naels in die kisdeksel van huishoudelike mikro -elektronika van 1962 tot 1974 in die vorm van die werklike diefstal van Amerikaanse IC's wat al jare verouder is, in die kisdeksel te slaan, ontstel die 'voorste ingenieur' nie.
Die eerste kloon wat volgens die NII-35-projek by die Fryazinsky-aanleg vervaardig is, was TS-100-'n volledige analoog van TI SN510 (planêre silikontegnologie). Dit gesê, die vrylating het nie maklik geword nie:
… 'n span van 250 mense van die wetenskaplike en tegnologiese afdeling van NII-35 en 'n eksperimentele werkswinkel wat spesiaal by die departement geskep is, het gewerk aan die oplossing van hierdie probleem.
En dit is met die bestaande en werkende tegnologie van Osokin! Ongelukkig het die RZPP -aanleg nie so 'n politieke gewig en sulke kragtige beskermhere nie.
Malin was nie net naby Shokin nie, hy kommunikeer nou met die voorsitter van die militêr-industriële kompleks Smirnov, president van die Akademie vir Wetenskappe Keldysh en Kosygin, wat Mikoyan vervang het as voorsitter van die Raad van Ministers van die USSR, wat eintlik regeer het oor die land parallel met Chroesjtsjof. Die inwoners van Riga het natuurlik nie die minste kans gehad om iets te ontwikkel onder die omstandighede van so 'n swaar kompetisie nie.
Boonop het ons nie vergeet om die SLT-modules, wat in die beroemde GIS "Path" -reeks is, te leen nie, wat tot middel 1970's in die ES EVM gebruik is. Ongelukkig het SLT's vir aanhangers van kopiëring verskyn nadat die internskap van Sowjet -spesialiste in die Verenigde State om politieke redes onmoontlik geword het, en Amerikaners sou nie eens droom om 'n lewende S / 360 -hoofraam in die USSR in 'n nagmerrie te verkoop nie. As gevolg hiervan het die ingenieurs 'n ware prestasie behaal deur die GIS te kopieer sonder om bronne te hê, letterlik uit foto's. Hier is wat die eerste direkteur van die Zelenograd NIITT VS Sergeev hieroor sê:
Daar was geen tegniese materiaal en literatuur in hierdie gebied nie; ons het slegs 'n foto van mikrobane gemaak wat deur IBM vervaardig is. Die tegnologie om resistiewe, geleidende en isolerende pasta te maak, is veral in die buiteland in die geheim gehou. Ons het van nuuts af begin met die ontwikkeling van ontwerp, materiale, tegnologie en toerusting …
Reeds vanaf die eerste dae van die bestaan van die onderneming is, benewens die werk wat direk met behulp van GIS -tegnologie werk, ook beduidend gewerk aan die skepping en gebruik van glas, keramiek, polimere, kleefmiddels, isolerende materiale, galvaniese prosesse, sweis, soldeer, om presisie te verkry gereedskap (seëls, vorms), chemiese frees, meerlagige polimeer- en keramiekplate en vele ander prosesse wat nodig is vir die ontwikkeling van tegnologie …
Prototipes was teen 1964 gereed, maar die produksie is eers in 1967 begin, en die laaste voorbeelde dateer uit … 1991 (!).
Die reeks bestaan uit GIS 201LB1 (later K2LB012, element NOT), K201LB4 (twee elemente NOT en twee 2OR-NOT), 201LB5 (later K201LB6 en 201LB7, vyf elemente NOT), 201LS1 (twee elemente 2OR) en K2NT011 (later K201NT1 en K201NT2, 'n samestelling van vier npn -transistors). As 'n merkwaardige vermelding van hierdie reeks in vandag se lewe - die Unified tariff and qualification reference book of jobs and professions of workers from 2007 (!), The profession “Retoucher of precision photolithography. 4de kategorie :
Voorbeelde van werk: Negatiewe en transparante mikrokringe van die "pad" -tipe, eliminasie van alle gebreke.
Let daarop dat die Sowjet -industrie nie die moeite gedoen het om die burgerlike mark met mikro -elektronika te versadig nie; dit het glad nie oor mikrokringe gegaan nie - selfs mikro -samestellings was nie eens aangenaam nie. Baie ondernemings moes hul ontwikkeling en produksie alleen, vir spesifieke produkte, onder die knie kry, en dit het nie net lank nie, maar ook baie lank voortgeduur. Byvoorbeeld, in 1993 het die Minsk Instrument-Making Plant 'n reeks S1-114 / 1-ossilloskope vir GIS van sy eie ontwerp vervaardig, en hierdie GIS self, monsteragtig, ondenkbaar verouderd, is eers in 2000 gestaak!
Volgens die herinneringe aan mense wat niks met militêre tegnologie te doen het nie, was hulle in die vroeë negentigerjare by opvoedings- en produksie -aanlegte gedwing om die lampe te ken aan hul kenmerkende kenmerke (daar was selfs 'n standaard - om te identifiseer uit twee meter).
Die vrystelling van mikro -samestellings was veronderstel om die totale tekort aan werklike geïntegreerde stroombane te stop, wat in 99% van die gevalle na die militêre bedryf gegaan het en na 'n paar navorsingsinstitute afgewyk het. Op mikro -eenhede vervaardig hulle huishoudelike toestelle van die hoogste klas (die laagste op lampe) - byvoorbeeld "elite" radio's "Eaglet", "Cosmos" en "Rubin".
In huishoudelike toestelle is nie net komponente gekopieer nie, sedert die vroeë vyftigerjare het dit 'n tradisie geword om nie tyd aan kleinighede te mors nie, maar om die hele produk as 'n geheel te steel, op voorwaarde dat ons tegnologiese vlak dit moontlik maak om dit te kopieer. Byvoorbeeld, in 1954 verskyn die verstommende Zvezda-54-radio. Die media beskryf hierdie gebeurtenis as 'n groot Sowjet-deurbraak in ontwerpontwerp en die nuutste mode, in werklikheid was dit 'n absolute kopie van die Franse Excelsior-52. Dit is nie presies vasgestel hoe die prototipe by die IRPA (Institute of Radio Broadcasting and Acoustics) gekom het nie. Volgens sommige berigte het diplomate dit gebring, volgens ander is dit spesiaal vir kopiëring gekoop.
Daar was ook 'n probleem met transistorontvangers-een van die eerste Sowjet-ontvangers, "Leningrad", is geskep op grond van die 1957 Trans-Oceanic Royal-1000 wat deur die Amerikaanse onderneming Zenith vervaardig is, terwyl dit in 'n klein reeks vervaardig is, en die samestelling was handmatig.
En laastens, onder die wydverspreide mites, kan ook genoem word die feit dat die eerste funksioneel volledige produk van verbruikersmikro -elektronika ter wêreld die einste Sowjet -radioontvanger "Micro" was - die eerste produk wat Zelenograd in 1964 vervaardig het.
Boonop is daar aanhoudende gerugte dat Chroesjtsjof hierdie ontvangers aan die leiers van buitelandse state weggegee het, en hulle het geskok gepraat in die gees van 'hoe die USSR ons kon inhaal'. Van die geïntegreerde tegnologie in "Micro" was daar eintlik net 'n gesplinterde bord, die halfgeleiers was diskreet. Ses lae verskillende materiale is op die sitplank aangebring deur middel van spesiale stensils, wat slegs passiewe dele vorm (boonop slegs kapasitiewe). Die transistors in die ontvanger was gewone diskrete en eenvoudig gesoldeer op die bord, wat duidelik sigbaar is op die geopende toestel.
As gevolg hiervan kry ons in plaas van die mitiese "wêreld se eerste film -IC's" 'n konvensionele printplaat, net nie tradisioneel geëts nie, maar met vakuumafsetting en in verskeie lae - geen wonderwerke nie. Ontvangers gebaseer op diskrete transistors teen 1965 in die VSA is al etlike soorte in verskillende tipes vervaardig (sedert 1956 - een van die eerste ter wêreld was die Admiral Transistor), en dit was duidelik dat hulle niemand kon tref nie (daar was ook 'n groot aantal van hulle in Japan en Europa).
Die mees kenmerkende van daardie era is 'n unieke dokument, een van die min wat oorleef het en algemeen beskikbaar is - 'Aanbevelings vir die skep van knope en blokke op soliede diagramme', uitgereik vir een van die Voronezh -navorsingsinstitute in 1964 binne die raamwerk van 'n sekere "orde 1168":
… Die samestelling van die komponente en hul parameters vir die drie basiese kristalle 51, 52 en 53 van die Texas Instruments -onderneming, waarvan die analoë geskeduleer is vir voortplanting in die USSR: die komponente van die basiese kristal van die 51ste reeks… transistor A417 of A400B (analoog 2N706A, 2N582), diode B14A of B14B (analoog 1N914) …
Die volgende is 'n groot tabel met mikrokringparameters waarvoor moontlike reproduksie oorweeg word-byna alles word beplan om gesteel te word, van die Fairchild MA704-videoversterker en die Westinghouse WM1110 tweestadige Darlington-stroombaan tot die Motorola MK302G-sneller en die 2OR-NOT Sylvania SNG2 logiese hek! Dit word gevolg deur ongeveer 10 bladsye skematiese diagramme en beskrywings van die TI SN5xx -reeks, kompleet met IC -ontwerpriglyne.
As gevolg van die toepassing van hierdie vindingryke metodes vir die ontwikkeling van huishoudelike elektronika teen 1970, was daar geen oorspronklike ontwikkelings meer in die land nie, behalwe Osokin se germanium IC - alles wat gekopieer kon word: van groot basiese matrikskristalle tot onbeduidende skofregisters.
Dit is ook snaaks dat die primitiewe hibriede filmtegnologie in die USSR uiters gewild was, selfs toe die res van die wêreld al lankal na IP oorgeskakel het. Die feit is dat dit op die Sowjet -vlak van tegnologiese ontwikkeling baie moeilik was om skemas van ten minste medium integrasie te vervaardig, gevolglik is burgerlike produkte versamel op monsters soos die 230ste reeks. Dit is regte IC's, net eerder gemaak as 'n "makrokring": 'n hibriede ontwerp, meerlaagse dikfilmtegnologie, wat elk tot 40 logiese elemente van die TTL-tipe bevat, wat tellers of registers of balanseertoestelle vorm.
Die ontwerp van die reeks is baie ongewoon - 'n uitbreidingsbord met meer lae met 'n gereelde struktuur en interne flip -chip -montering. Monsters van die K2IE301B-tipe ('n primitiewe viersyfer-toonbank, maar groter as 'n vuurhoutjiedosie) is tot in die negentigerjare in ons land geproduseer, maar nou is dit die onderwerp van die jag van versamelaars van mikrokringe regoor die wêreld, soos fossiele mammoetbene.
Die vlak van Russiese mikro -elektronika van daardie jare word goed gekenmerk deur nie entoesiastiese herinneringe aan patriotte gebaseer op mites in die styl van die boek "50 jaar van Sowjet -mikro -elektronika":
Slegs ongeveer 20 jaar het verloop sedert die eerste IC's verskyn het, en die resultate was fantasties …
En nogal objektief (aangesien die topbestuur strategiese besluite neem op grond van hierdie dokumente), het die onlangs gedeklassifiseerde CIA -verslae oor die ontleding van die binnelandse bedryf (die USSR poog om 'n gevorderde halfgeleierbedryf te bou met Westerse masjinerie). Een van die verslae wat in 1972 opgestel is, fokus op die prestasies van die Unie met die vervaardiging van geïntegreerde stroombane. In 1999 is hierdie dokument gedeklassifiseer en later in die aanlynbiblioteek van die agentskap gepubliseer. Hier is 'n paar uittreksels daaruit:
… Laboratoriumanalise van beskikbare monsters, wat in die VSA uitgevoer is, het aan die lig gebring dat hul ontwerp redelik primitief is en dat die kwaliteit meestal swak is. Die monsters is duidelik minderwaardig as hul eweknieë wat in die VSA gemaak is. Selfs die 1971-produkte met fabrieksmerke blyk prototipes te wees … Niks is bekend oor die beskikbaarheid van kommersiële toerusting in die USSR wat geïntegreerde stroombane sal gebruik nie … As die Unie 'n grootskaalse en lewensvatbare mikrokringbedryf sou skep, dan is sy belang is ook 'n raaisel vir groot aankope van toerusting en tegnologie uit die Weste vir die vervaardiging van hierdie produkte … Die USSR het te laat silika -tegnologie ontvang en as gevolg van konstante probleme met die vervaardiging van die aanvanklike silikonmateriaal in voldoende hoeveelhede, die produksie van Die kringe in die Unie het egter onlangs begin en in baie klein hoeveelhede … In 1968 het die Unie verwerkte silikon in Europa aangebied, maar die maatskappye wat dit gekoop het, het gekla oor die swak kwaliteit van hierdie materiaal.
'N CIA -agent (sy naam word uit die verslag verwyder), wat die fabriek in Bryansk besoek het, het geskryf:
… Produksietegnologieë is 5-10 jaar agter dié wat in die VSA gebruik word. Westerse toerusting word wyd in die fabriek gebruik. Sommige van die produkte in die finale toetsing het blykbaar die handelsmerk van 'n groot Amerikaanse vervaardiger van geïntegreerde stroombane, hoewel die agent hierdie monsters nie van naby kon ondersoek om hierdie vermoede te bevestig nie.
Die produksievolumes by die fabriek in Leningrad is aansienlik laer as in Bryansk beoordeel. Dieselfde of 'n ander Amerikaanse intelligensie-agent wat die Svetlana-fabriek in 1972 besoek het, het minder as 100,000 hoëfrekwensie-transistors per maand aangehaal en opgemerk dat die fabriek ook van Westerse toerusting gebruik maak.
In die verslag word ook opgemerk dat die produktiwiteit van produkte wat by hierdie fabriek vervaardig word, laer is as die wat die USSR drie jaar gelede vir hierdie tipe geïntegreerde stroombane verklaar het. As gevolg van sy besoek aan die Voronezh -aanleg, merk die agent op die teenwoordigheid van 'n groot aantal diffusie -oonde op hierdie werf - ongeveer 80 stukke, maar slegs ongeveer 20 daarvan is ten tyde van sy besoek eintlik gebruik. Terselfdertyd was daar nie baie installasies vir draadtermokompressiesweis by die aanleg nie. Ter vergelyking, in 1971 is meer as 400 miljoen IC's in die Verenigde State vervaardig, het die CIA data genoem.
Terselfdertyd was die beroemde koördinerende komitee vir multilaterale uitvoerbeheer (CoCom), wat in 1949 gestig is en in 1953 gedeklassifiseer is, bedoel om die verspreiding van gevaarlike tegnologieë te beheer, die Sowjet -bedreiging vir die wêreld te voorkom, wat die militêre potensiaal van die USSR effektief beperk ontneem dit toegang tot alle nuwe tegnologieë wat vir militêre doeleindes gebruik kan word. Maar ons onthou dat die USSR feitlik geen doelwitte gehad het nie, behalwe vir die weermag, en alles wat dit ontwikkel het, was onderskeidelik 99% in die militêr-industriële kompleks, en CoKom het sy toegang tot byna alle gevorderde wêreldtegnologie geblokkeer.
Dit was verbasend dat dit uiters effektief gewerk het-ons kon byvoorbeeld nie 'n regte CDC 7600 koop of steel nie (dit was 'n sonde om dit met BESM-6 te vervang), en ons kon nie 'n lewendige Cray-1 kry nie (wat in die toekoms was beplan om as BESM-10 vrygestel te word).
Maar die werklike probleem was anders - vanaf die begin van die 1960's het ons gewoond geraak aan die kopiëring van Westerse IC's, en daarvoor was dit noodsaaklik om hul produksielyne te kopieer. Dit was hier waar 'n hinderlaag op ons gewag het - vir Zelenograd, soos ons onthou, het ons daarin geslaag om iets anders van die Japanners, Finne en Switsers te koop (nie eens vir valuta nie, maar direk vir goud), maar vanaf die middel van die 1960's het hierdie vloei begin om vinnig op te droog. Byna geen onderneming nie - 'n vervaardiger van presisie -toerusting vir fotolitografie, wou tegelyk onder die sanksies van 17 state val, wat die risiko loop om die hele onderneming te verloor ter wille van 'n onbeduidende wins in die USSR, veral omdat 'n volledige produksielyn met materiaal bestaan en dokumentasie is 'n nie-triviale voorwerp vir smokkel.
As gevolg hiervan is daar geen IP sonder masjiengereedskap nie, en ons het slegs drie maniere gehad, elk met sy eie slaggate - om tot die einde van die 1980's aan toerusting in 1963 te werk (hulle het dit gedoen), ons eie probeer ontwikkel (vir lank en nie altyd suksesvol nie) of kry ten minste iets deur neutrale lande soos Switserland. Die laaste rivier het vinnig tot 'n spruit opgedroog, hoewel dit byvoorbeeld aan die einde van die tagtigerjare geblyk het dat die Toshiba Machine Company van 1982 tot 1984 die verbod omseil, die USSR onwettig toerusting verskaf het vir presisieverwerking van duikbootskroewe. As dit nie was vir die ineenstorting van die Sowjets en die versagting van die beleid van die komitee nie, sou hierdie verhaal vir haar baie jammerlik kon eindig.
Hierna word die gedeeltes van die Russiese elektroniese historikus, wat herhaaldelik in hierdie artikels genoem word, Boris Malashevich, as 'n soort verdraaide ironie beskou:
Dan was daar drie lande ter wêreld wat byvoorbeeld fotolitografiese toerusting gemaak het: die VSA, Japan en die Sowjetunie. Dit is die akkuraatste toerusting onder alle tegniese toestelle: die tegnologievlak in mikro-elektronika hang af van die fotolitografiegraad … Daar moet onthou word dat ondanks al die probleme wat ons land ondervind het, slegs die Sowjetunie die enigste selfvoorsienende elektronika gehad het in die wêreld. Waarin alles sy eie gehad het en self die hele reeks elektroniese produkte vervaardig het, van radiobuise tot VLSI. En sy het haar eie materiaalwetenskap, haar eie meganiese ingenieurswese - alles was haar eie.
Oor die algemeen het alles duidelik geword met die skyfies.
Nou bly dit vir ons om oor Sowjet -mikroverwerkers te praat en die onderwerp van die ontwikkeling van Sowjet -mikro -elektronika veilig te voltooi.
Evolusie
Om die verdere teks te verstaan, moet ons noem dat mikroverwerkers op die volgende manier ontwikkel het.
Die eerste generasie mikrobane, wat in 1962-1963 ontwikkel is, was skyfies met 'n lae integrasie. Dit het beteken dat elke mikrokring slegs die mees basiese logiese hekke bevat - byvoorbeeld 2I -NOT -elemente.
Enige verwerker (ons beklemtoon dat dit nie noodwendig 'n mikroverwerker is nie!) Bevat drie hoofkomponente (natuurlik, in moderne skyfies is dit verre van elementêre eenhede soos in die 1960's; nou word 'n ALU byvoorbeeld as 'n integrale element verstaan registers van sy eie firmware, ens.).
Die eerste is 'n rekenkundige eenheid of ALU, wat ontwerp is om (gewoonlik) slegs 'n paar basiese bewerkings uit te voer - optel en logies EN, OF, NIE. Tradisionele ALU's bevat nie hardeware -aftrekbane nie, en dit was nie nodig nie; aftrekking word gewoonlik vervang deur 'n negatiewe getal. Uiteraard bevat ALU's nie blokke van hardeware vermenigvuldiging, deling, vektor en matriksbewerkings nie. ALU het ook slegs met heelgetalle gewerk, voor die aanvaarding van die IEEE 754 - 1985 -standaard was daar nog 20 jaar oor, so absoluut elke rekenaarvervaardiger het werklike rekenkunde onafhanklik geïmplementeer, tot die mate van sy perversiteit.
As u programmeerders in die sestigerjare was, kan werklike rekenkunde u mal maak. Daar was geen enkele standaard vir die voorstelling van getalle, of vir afronding, of vir bewerkings daarmee nie, gevolglik was die programme prakties ondraaglik. Daarbenewens het verskillende masjiene hul eie eienaardighede in die besef van reële getalle, en dit moes beslis geken en in ag geneem word. Op sommige platforms was sekere getalle nulle vir vergelyking, maar nie vir optel en aftrek nie, gevolglik moes hulle vir 'n veilige werking eers met 1,0 vermenigvuldig word en dan met nul vergelyk word.
Op ander platforms het dieselfde truuk 'n onmiddellike ongedokumenteerde oorloopfout veroorsaak, alhoewel daar geen werklike oorskryding was nie. Sommige rekenaars het die laaste 4 belangrike stukkies weggegooi, terwyl die meeste van die masjiene 'n nulresultaat vir die verskil tussen X en Y gegee het, as X en Y klein was, selfs al was hulle nie gelyk nie, en sommige kon word skielik nul, selfs in die geval van 'n groot verskil, as slegs een getal naby nul was. As gevolg hiervan het die bewerkings "X = Y" en "X - Y = 0" gebots en tot verrassende foute gelei. Byvoorbeeld, op Cray -superrekenaars, om dit te vermy, is 'n herverdeling "X = (X - X) + X" voor elke vermenigvuldiging en deling gedoen. Die anargie onder werklike rekenkunde duur voort tot 1985, toe die moderne dryfpuntstandaard uiteindelik aanvaar is.
Die tweede belangrike komponent van die verwerker was registers, wat die getalle wat verwerk word, moes stoor en skofbewerkings daarop moes uitvoer.
Laastens was die derde belangrikste komponent 'n beheertoestel - 'n dekodeerder van masjieninstruksies wat uit die RAM kom, wat die uitvoering van sekere ALU -funksies oor die getalle in die registers begin.
Beheertoestelle verskil in kompleksiteit, bitwydte en tipes instruksies wat hulle kon dekodeer, hoe meer kompleks en stadiger die UU is, hoe makliker en geriefliker was dit om kode te skryf, aangesien dit 'n wye verskeidenheid komplekse opdragte kan ondersteun, wat die lewe makliker maak vir programmeerders. UU het gewoonlik 'n aparte firmware, waarin daar 'n lys met ondersteunde opdragte was, en dit was moontlik om binne sekere perke die vermoëns van die verwerker te verander deur die skyfies met hierdie firmware te verander, hierdie konsep is mikroprogrammering genoem. Die inhoud van die firmware vorm die opdragstelsel van hierdie verwerker, dit is duidelik dat die opdragstelsels van verskillende masjiene nie met mekaar versoenbaar was nie.
In die geval van lae integrasie is al hierdie komponente gewoonlik op verskeie borde geïmplementeer, en die verwerker was 'n boks met tientalle sulke borde met 'n paar honderd mikrokringe. Reeds in 1964 verskyn skyfies van medium integrasie, die Texas Instruments SN7400 -reeks. In 1970 verskyn die eerste volwaardige ALU in die lyn, 'n 4-bis 74181 mikrokring, wat parallel gekoppel kan word, met 8, 16 en selfs 32-bis rekenaars (die sogenaamde bit-sny ALU).
Medium integrasie -skyfies bevat honderde transistors, in teenstelling met etlike dosyne in die vorige generasie. TI SN74181 het 'n wye toepassing gevind en het een van die bekendste skyfies in die geskiedenis geword, veral verwerkers van vroeë Data General NOVA-rekenaars en 'n paar DEC PDP-11-reekse is saamgestel (hulle het ook perifere verwerkers daarvoor saamgestel, vir byvoorbeeld KMC11, en die implementering daarvan van ware rekenkunde-die beroemde FPP-12), Xerox Alto, waaruit Steve Jobs die idee van 'n muis en 'n grafiese koppelvlak, die eerste DEC VAX (model VAX-11/780, uit die weg geruim het)), Wang 2200, Texas Instruments TI-990, Honeywell option 1100 Is 'n wetenskaplike kopverwerker vir hul H200 / H2000 hoofraamwerke en vele ander masjiene.
Vanweë hul ongelooflike goedkoop en eenvoudigheid het mediumskyfies op die mark gehou tot in die tagtigerjare, selfs toe mikroverwerkerstelsels reeds verskyn het. Om 'n verwerker saam te stel, benodig hulle gewoonlik 1-2 borde en 'n paar dosyn mikrobane.
In die laat 1960's het die vordering van fotolitografie die vlak bereik van 'n paar duisend logiese hekke per chip, en groot integrasie skemas het verskyn. Hulle bevat gewoonlik 'n ALU met al die harnas en registers, wat dit moontlik maak om 'n verwerker uit slegs 2-10 skyfies te monteer. Die sogenaamde BSP (bit-slice-verwerker, die term het nie 'n gevestigde vertaling nie, word gewoonlik "deursnee" genoem).
Die idee agter die BSP was om parallelle kragtige skyfies met al die nodige komponente te verbind (slegs die UU is afsonderlik gemaak) en sodoende 'n lang verwerker van klein bis-mikrobane te versamel (daar was variante tot 64 bis!). BSP's is deur baie vervaardig, waaronder National Semiconductor (IMP, 1973), Intel (3000, 1974), AMD (Am2900, 1975), Texas Instruments (SBP0400, 1975), Signetics (8X02, 1977), Motorola (M10800, 1979) en vele ander. Die hoogtepunt van die ontwikkeling was die 16-bis AMD Am29100 en Synopsys 49C402, wat tot middel 1980's vervaardig is, en die monsteragtige 32-bis AMD Am29300, wat in 1985 vrygestel is.
BSP het drie baie belangrike voordele.
Die eerste is dat ALU's in horisontale konfigurasies gebruik kan word om rekenaars te bou wat baie groot data in 'n enkele kloksiklus kan verwerk.
Die tweede voordeel van die BSP is dat die dual-chip-ontwerp ECL-logika moontlik maak, wat baie vinnig is, maar baie ruimte in beslag neem en baie hitte afgee. Vroeë MOS -skyfies, soos PMOS of NMOS, was oorspronklik beskou as verwerkers vir sakrekenaars en terminale, omdat hul snelheid aansienlik laer was as ECL -logika, is dit slegs geskik vir die bou van ernstige rekenaars. Eers nadat die uitvinding van CMOS -verwerkers die voorkoms gekry het wat hulle nou gehad het, voordat die ECL -skyfies in die deursnee die program vertoon het. Voor CMOS is geglo dat dit oor die algemeen onmoontlik was om 'n enkele-chip-verwerker met aanvaarbare prestasie te skep.
Die derde voordeel van BSP's was die vermoë om pasgemaakte instruksiestelle te skep wat gemaak kan word om bestaande verwerkers soos die 6502 of 8080 na te boots of te verbeter, of om 'n unieke instruksiestel te skep wat spesifiek aangepas is om die prestasie van 'n spesifieke toepassing te maksimeer. Die kombinasie van spoed en buigsaamheid het van BSP 'n baie gewilde argitektuur gemaak.
Die vader van die mikroverwerker
Laastens, laat ons praat oor wie die eerste mikroverwerker geskep het.
In 'n kort tydperk tussen 1968 en 1971 is verskeie kandidate vir sy rol aangebied, die meeste van hulle is lankal vergete. Die idee om 'n mikroverwerker te skep, was eintlik nie naastenby so revolusionêr soos 'n transistor of selfs 'n vlak proses nie. Dit was letterlik in die lug, en drie jaar lank het 'n groot aantal ontwikkelaars op een of ander manier 'n enkele chip-implementering van 'n rekenaar genader.
Streng gesproke is die vraag "wie die mikroverwerker uitgevind het" nie sinvol nie, behalwe vir 'n suiwer wettige vraag. In die laat 1960's was dit duidelik dat die verwerker uiteindelik op 'n enkele skyfie gehuisves sou word, en dit was net 'n kwessie van tyd voordat die digtheid van die MOS -skyfies tot die punt waar dit prakties was, vergroot het. Trouens, die mikroverwerker was nie 'n revolusie nie; dit het net gekom in 'n tyd toe MOS -verbeterings en bemarkingsbehoeftes dit die moeite werd gemaak het.
Daar is geen amptelike definisie van 'n mikroverwerker nie.
Verskeie bronne beskryf dit, wat wissel van 'n enkele chip tot 'n multi-chip ALU. Basies is mikroverwerker 'n bemarkingsterm wat gedryf word deur die behoefte van Intel en Texas Instruments om hul nuwe produkte te benoem.
As dit nodig was om een vader van die mikroverwerker -konsep te kies, sou Lee Boysel dit wees. Terwyl hy by Fairchild gewerk het, het hy die idee gekry van 'n rekenaar gebaseer op 'n MOS -stroombaan, sowel as bestaande komponente - ROM (uitgevind in 1966) en DRAM (ontstaan in 1968). As gevolg hiervan het hy eers verskeie invloedryke artikels oor MOS -skyfies gepubliseer, asook 'n manifes uit 1967 wat verduidelik hoe MOS gebruik kan word om 'n rekenaar te bou wat vergelykbaar is met die IBM 360.
Boysel verlaat Fairchild en stig in Oktober 1968 Four-Phase Systems om sy MOS-stelsel te bou, in 1970 demonstreer hy System / IV, 'n kragtige 24-bis-rekenaar. Die verwerker het 9 mikrobane gebruik: drie 8-bis ALU AL1, drie ROM's vir mikrokode en drie mikrobane van 'n beheertoestel wat op onreëlmatige logika gebou is (random logic (RL)-'n metode om kombinatoriese stroombane deur sintese te implementeer volgens 'n beskrywing op hoë vlak), en aangesien die sintese outomaties plaasvind, lyk die rangskikking van elemente en hul verbindings op die eerste oogopslag arbitrêr, word byna alle moderne beheertoestelle volgens die RL -metode gesintetiseer). Die chipset het baie goed verkoop en Four-Phase het die Fortune 1000 bereik voordat Motorola in 1981 oorgeneem is. AL1 kon egter nie in 'n enkelskyfmodus werk nie en benodig 'n eksterne kontroleerder en ROM met mikrokode.
'N Ander byna vergete onderneming was Viatron, gestig in 1967, en reeds in 1968 stel hulle hul System 21, 16-bis op persoonlike MOS-skyfies bekend. Ongelukkig het die kontrakteurs hulle in die steek gelaat met die kwaliteit van die skyfies, en in 1971 het Viatron bankrot geraak.
Viatron het letterlik die term "mikroverwerker" bedink - hulle het dit in 1968 in hul aankondiging gebruik, maar dit was nie 'n enkele skyfie nie, dit is wat hulle die hele terminaal genoem het. Binne die mikroverwerkerkas was 'n klomp borde - die verwerker self het bestaan uit 18 pasgemaakte MOS -skyfies op 3 borde.
Ray Holt, wat ons reeds bekend was, het die bekende F-14 CADC in 1968-1970 vir die Amerikaanse lugmag ontwerp. Danksy latere openbare betrekkinge beskou baie hom as die vader van mikroverwerkertegnologie, maar die CADC bestaan uit 4 afsonderlike skyfies van 'n baie oorspronklike argitektuur.
Uiteindelik is die laaste 3 kandidate ware SoC's.
In 1969 het Datapoint 'n kontrak aangegaan met Intel om 'n enkele-chip weergawe van hul verwerker vir die Datapoint 2200-terminale te ontwikkel, wat 'n hele bord beslaan het. Dit is snaaks dat die stigter van die onderneming Gus Roche, hul ingenieur Jack Frassanito en Intel -spesialis Stanley Mazor hierdie idee aan Robert Noyce, die stigter van Intel, voorgestel het, maar hy het dit eers laat vaar omdat hy nie 'n breë kommersiële vooruitsig gehad het nie.
Byna dieselfde tyd het 'n klein Japannese onderneming, Nippon Calculating Machine Ltd, 'n beroep op Intel gedoen om 12 nuwe sakrekenaarmikrobane te ontwikkel. 'N Ander Intel -ingenieur, Edward Hoff (Marcian Edward Ted Hoff Jr.), soortgelyk aan Stan, kom op die idee om dit met een kristal te vervang. As gevolg hiervan begin hulle twee projekte: 'n groter chip - Intel 8008 en 'n kleiner - Intel 4004.
Nadat hulle van die projek gehoor het, wend die alomteenwoordige Texas Instruments hulle tot Datapoint en versoek hulle om aan die ontwikkeling deel te neem. Datapoint gee hulle die spesifikasies, en hulle vervaardig die derde weergawe van die regte mikroverwerker - die TI TMX 1795. Daar was weliswaar nie veel onafhanklikheid hier nie, in die mate dat die chip 'n vroeë Intel -fout herhaal het met onderbrekingshantering.
Op hierdie stadium vind Datapoint 'n skakelkragvoorsiening, wat lei tot 'n dramatiese afname in kragverbruik en verwarming van hul terminale, en herroep hul kontrak. Intel bevries die ontwikkeling vir 'n paar maande, terwyl TI voortgaan, gevolglik het hul aankondiging 'n bietjie vroeër plaasgevind as die kommersiële vrystelling van Intel 4004, wat dit formeel die eerste mikroverwerker in die geskiedenis maak.
Die onbeskofte TI het tot 1995 aangehou (soos in die situasie met die eerste geïntegreerde stroombaan) teen almal, totdat die geslepe Lee Boysel die hof oortuig het dat hy die eerste verwerker uitgevind het en dat Texas Instruments se patente gekanselleer is. Die verdere geskiedenis is by almal bekend - skyfies van TI is feitlik nie verkoop nie, terwyl Intel beide verwerkers, groot en klein, voltooi het en sodoende die grondslag gelê het van sy roem en fortuin vir dekades wat kom.
Dit is verstommend dat, soos in die geval van Osokin, die USSR ook sy eie, heeltemal onafhanklike weergawe van die mikroverwerker ontwikkel het, waarvan baie min mense weet! In die oorspronklike weergawe was dit egter 'n drie-chip BSP, maar die werk is in 1976 voltooi, dit was nog nie te laat nie, en niemand het moeite gedoen om dit op te gradeer na 'n volwaardige enkelskyf-argitektuur nie.
As gevolg hiervan, soos altyd, op die gebied van suiwer ingenieursprioriteite, soos in die geval van transistors en mikrobane, het ons byna op gelyke voet met die Weste gegaan en 'n hoë wetenskaplike ontwikkelingsvlak getoon, maar die implementering daarvan was uiteindelik 'n nagmerrie.
Die eerste huishoudelike mikroverwerker het nie opgestyg nie as gevolg van wie sy peetvader was - niemand anders nie as Davlet Gireevich Yuditsky! Dit lyk asof Shokin en Kalmykov almal wat ten minste iets oorspronkliks beoefen het, gehaat het: Kartsev, Staros, Yuditsky - en doelbewus op al hul ontwikkelinge gedruk het.
Hoe het Yuditsky, die vader van modulêre superrekenaars, 'n verwerker ontwikkel?
Ons sal hieroor in die volgende dele praat, ons sal slegs hier opmerk dat hy, aan die begin van 1973, destyds die direkteur van die Zelenograd SVC, 'n kompakte werkgroep bymekaargemaak het om die argitektuur van 'n nuwe mini-rekenaar te ontwikkel (nie gebaseer op DEC- en HP -masjiene nie, soos 'n SM -rekenaar) - "Electronics -NTs", modulêr en redelik oorspronklik. In dieselfde jaar het Yuditsky die jeugspan van V. L. Dshkhunyan se laboratorium opdrag gegee om te werk aan die ontwikkeling van benaderings tot die konstruksie van mikroverwerkers - die eerste in die USSR.
Nadat hulle ontleed het wat in die Weste vervaardig is, het hulle BSP as basis gekies en in 1976 het hulle 'n 587 -reeks verwerker op drie skyfies gemaak - IK1, IK2, IK3, een van die min wat nie 'n direkte Westerse eweknie het nie (nou hul eie Die eerste uitgawe is ook die uiteindelike droom van baie versamelaars). Daarna het hierdie reeks ontwikkel tot 588 (5 skyfies), en in die vroeë tagtigerjare wou spesialiste van die SVC dit uiteindelik implementeer in 'n enkel-chip ontwerp, maar op versoek van die Shoki Ministry of Electronic Industry was die oorspronklike argitektuur laat vaar ten gunste van die PDP-11.
Die res van die ontwikkelaars het nie eenkant gestaan nie, VNIIEM het Intel 8080-skyfies gekoop, alle randapparatuur, Intel Intellec-800-ontwikkelingsstel vir hierdie argitektuur en was entoesiasties besig met reverse engineering. Die verwerker van 1974 is tot 1978 gedemonteer en aan die einde van die sewentigerjare as reeks 580IK80 bekendgestel.
Vanaf daardie oomblik het die era van kopiëring van mikroverwerkers begin. In teenstelling met die algemene opvatting, het die Sowjette nie net drie Intel-skyfies (8080, 8085, 8086) gesteel nie, die beroemde DEC LSI-11, wat in ons dosyn vorms vergestalt is, en die Zilog Z80. In die USSR is baie analoë van alle soorte verwerkers vervaardig.
Die enigste verwerker uit hierdie lys is nie gesteel nie, maar onder lisensie weergegee - 1876В1, Angstrem -aanleg, 1990. Dit is vervaardig (en om een of ander rede beskryf as sy eie ontwikkeling, hoewel die MIPS -konsortium al die spesifikasies en dokumente vir hierdie argitektuur bevat), maar dit is steeds 'n "14 MHz 32 -bis RISC -verwerker", ondanks die feit dat sy prototipe - die oorspronklike R3000 het in 1988 op 40 MHz gewerk. In 1999 by NIISI is dit oorgeklok tot 33 MHz en vrygestel as 1890VM1T "Komdiv" - "die nuutste huishoudelike ontwikkeling". 'N Effens meer progressiewe bestralingsbestande 1202 MHz 1892 m² is saamgestel op grond van 'n effens minder ou MIPS R4000 + DSP op FPGA (!) Vervaardig deur Elvis.
Uitset
Kom ons vat 'n opsomming.
Hierdie tabel dek nie eens 1/10 van alle klone nie; sommige van die skyfies is ook in uiters beperkte uitgawes vervaardig (byvoorbeeld, die prys van 1810ВМ87 in 'n goeie toestand bereik maklik van versamelaars tot $ 200-300, dit is so skaars), baie is slegs in die CMEA -lande (Bulgarye en ander) vervaardig - in die USSR self was die produksievlak te laag.
In die Intel -reeks is die 8088-, 80186- en 80188 -verwerkers oorgeslaan, die laaste twee - vanweë hul lae voorkoms in die algemeen is 80286 met die Sowjet -produksiekultuur glad nie bemeester nie; dit is slegs in uiters klein hoeveelhede gekopieer en vrygestel in die DDR (ten minste het die skrywer nie daarin geslaag om 'n mitiese kopie van die suiwer Sowjet -KR1847VM286 in 'n min of meer ernstige verwerkerversameling ter wêreld te vind nie).
Die 8086 -verwerker is vrygestel ongeveer die jaar toe die 80386 in die VSA verskyn het en was die laaste van die Sowjetklone.
Nou is ons gewapen met al die nodige kennis om ons held weer te ontmoet - Davlet Yuditsky, wat net op pad was na Zelenograd om mikrobane te ontwikkel vir sy komende superrekenaar raketafweer. Die verhaal gaan oor hom in die volgende uitgawe.
