Как Зеленоград стигна до идеята за копиране на микросхеми, защо не започнаха да развиват свои собствени, битови?
Първи клонинги
Много е просто. Както си спомняме, в NII -35 някакъв Б. В. Малин седеше на топлата позиция на шеф, цялото величие на което като дизайнер лежеше в баща му - В. Н. Малин, началник на общия отдел на ЦК на КПСС. Естествено, Шокин обичаше и уважаваше толкова полезен човек. И както си спомняме, Малин беше сред късметлиите, които преминаха през партийната линия в САЩ за стаж в областта на микроелектрониката.
Те се обучаваха до 1962 г. и биха се радвали да продължат поне до 1970 г., но се случи Кубинската ракетна криза и изграждането на Берлинската стена. И отношенията между СССР и САЩ бяха напълно разрушени. Малин донесе сувенир от командировка - той получи шест редки TI SN510. Тъй като центърът на Зеленоград вече беше основан и беше необходимо бързо да започне да се произвежда нещо (а дизайнерите от партийните шефове някак не се получиха много добре), Малин просто показа на Шокин пробите и той нареди незабавно да ги копира.
Нека дадем думата на самия Малин. Ето цитат от личния му доклад до Шокин за резултатите от пътуването:
Той изслуша доклада, погледна диаграмата през микроскоп и каза: възпроизвеждайте без никакви отклонения, давам ви период от три месеца.
В младостта си не издържах и се засмях.
- Защо се смеете, отбихме се от нашите темпове там в Америка? Аз, член на Централния комитет, казах: да възпроизвеждаш означава да възпроизвеждаш! А вие, за да не се смеете, ще бъдете мой главен дизайнер и ще ми докладвате всеки месец на борда.
След това, след като помисли малко, А. И. Шокин все пак попита - колко мислите, че имате нужда?
Отговорихме, че имаме нужда от три години …
Оперативните схеми от NII-35 бяха демонстрирани на Шокин през 1965 г. …
Серийното производство е усвоено през 1967 г.
В допълнение към напълно типичната деспотична грубост, характерна за всички типове съветски шефове (не разбирам темата, но член на ЦК!), Виждаме и типичното им неразбиране на предметната област. Серийно производство на малки партиди през 1967 г. на копия от американски микросхеми, пуснати през 1962 г. и остарели с пет години … Това беше присъда за цялата вътрешна електроника, от този момент ние завинаги станахме аутсайдери и това е с пълна възможност да развивайте независими разработки! Малин (по някаква причина гордо) си спомня:
От 1959 г. развитието на вътрешни силициеви интегрални схеми всъщност е непрекъснат процес на конкурентна борба за кореспонденция с Джак Килби. Концепциите за повторение и копиране на американския технологичен опит - методите на т. Нар. „Обратен инженеринг“на IEP, бяха в сила. Прототипни образци и производствени образци на силициеви интегрални схеми за възпроизвеждане са получени от САЩ и тяхното копиране е строго регламентирано със заповеди на Министерството на икономическото развитие (министър Шокин). Концепцията за копиране беше строго контролирана от министъра в продължение на 19 години, през които авторът работи в системата на MEP, до 1974 г.
Забиването на пирони в капака на ковчега на домашната микроелектроника от 1962 до 1974 г. под формата на действителната кражба на американски интегрални схеми, остарели с години, не разстройва ни най -малко „водещия инженер“.
Първият клонинг, произведен в завода във Фрязински по проект NII-35, беше TS-100-пълен аналог на TI SN510 (плоска силициева технология). Въпреки това освобождаването не стана лесно:
… екип от 250 души от научно-технологичния отдел на НИИ-35 и експериментален цех, специално създаден към катедрата, работиха по решаването на този проблем.
И това е със съществуващата и работеща технология на Осокин! За съжаление заводът на RZPP нямаше такава политическа тежест и толкова мощни покровители.
Малин беше не само близък с Шокин, той общуваше тясно с председателя на военно-промишления комплекс Смирнов, президента на Академията на науките Келдиш и Косигин, който замени Микоян като председател на Съвета на министрите на СССР, който всъщност управляваше държава паралелно с Хрушчов. Естествено, жителите на Рига нямаха и най -малкия шанс да развият нещо в условията на такава тежка конкуренция.
Освен това не пропуснахме да вземем назаем SLT-модулите, въплътени в прочутата серия GIS "Path", която се използваше в ES EVM до средата на 70-те години. За съжаление, за любителите на копирането, SLT се появиха, след като стажът на съветските специалисти в САЩ стана невъзможен по политически причини и американците дори не биха мечтали да продадат жив мейнфрейм S / 360 в СССР в кошмар. В резултат на това инженерите постигнаха истински подвиг, като копираха ГИС, без да имат източници, буквално от снимки. Ето какво казва за това първият директор на Зеленоградския НИИТТ В. С. Сергеев:
В тази област нямаше технически материали и литература, имахме само снимка на микросхеми, произведени от IBM. Технологията за производство на резистивни, проводими и изолационни пасти беше особено пазена в тайна в чужбина. Започнахме цялата работа от нулата: разработка на дизайн, материали, технологии и оборудване …
Още от първите дни на съществуването на предприятието, в допълнение към работата директно по ГИС технология, беше извършена значителна работа по създаването и използването на стъкло, керамика, полимери, лепила, изолационни материали, галванични процеси, заваряване, запояване, постигане на прецизност инструменти (щампи, форми), химическо фрезоване, многослойни полимерни и керамични плоскости и много други процеси, необходими в перспективите за развитието на технологиите …
Прототипите бяха готови до 1964 г., но производството започна едва през 1967 г., а последните известни проби датират от … 1991 г. (!).
Серията се състои от GIS 201LB1 (по-късно K2LB012, елемент NOT), K201LB4 (два елемента NOT и два 2OR-NOT), 201LB5 (по-късно K201LB6 и 201LB7, пет елемента НЕ), 201LS1 (два елемента 2OR) и K2NT011 (по-късно K201NT1 и K201NT2, сглобка от четири npn транзистора). Като любопитно споменаване на тази поредица в днешния живот - Единната справочна книга за тарифите и квалификациите на работните места и професиите на работниците от 2007 г. (!), Професията „Ретушер на прецизна фотолитография. 4 -та категория :
Примери за работа: Негативи и прозрачност на микросхеми от типа „Път“, отстраняване на всички дефекти.
Обърнете внимание, че съветската индустрия не се притесняваше от насищането на гражданския пазар с микроелектроника, от думата изобщо не ставаше дума за микросхеми - дори микрокомплектите дори не бяха приятни. Много предприятия бяха принудени да овладеят своето развитие и производство сами, за специфични продукти, и това продължи не само дълго, но и много дълго време. Например, през 1993 г. Минският приборостроителен завод произвежда серия от осцилоскопи S1-114 / 1 за ГИС със собствен дизайн, а самите тези ГИС, чудовищно, невъобразимо остарели, са прекратени едва през 2000 г.!
Според спомените на хора, които нямат нищо общо с военните технологии, още в началото на 90 -те години в учебни и производствени предприятия те са били принудени да разпознават типовете лампи по техните характерни черти (дори е имало стандарт - да се идентифицират от два метра).
Пускането на микрокомплекти трябваше да запуши общия недостиг на реални интегрални схеми, които в 99% от случаите отидоха във военната индустрия и се отклониха към няколко изследователски института. На микрокомпонентите те произвеждаха домакински уреди от най -висок клас (най -ниския на лампите) - например „елитни“радиостанции „Eaglet“, „Cosmos“и „Rubin“.
В домакинските уреди не са копирани само компоненти, от началото на 50 -те години на миналия век стана традиция да не се губи време за дреболии, а да се открадне целият продукт като цяло, при условие че нивото на технологиите ни позволява да го копираме. Например през 1954 г. се появява поразителното радио „Звезда-54“. Медиите описват това събитие като огромен съветски пробив в дизайнерския дизайн и последната мода, всъщност той беше абсолютно копие на френския Excelsior-52. Не е точно установено как прототипът е попаднал в IRPA (Институт за радиоразпръскване и акустика). Според някои доклади дипломати са го донесли, според други е специално закупен за копиране.
Имаше проблем и с транзисторните приемници-един от първите съветски, „Ленинград“, беше създаден на базата на 1957 Trans-Oceanic Royal-1000, произведен от американската компания Zenith, докато беше произведен в малка серия, и монтажът беше ръчен.
И накрая, сред широко разпространените митове може да се спомене и фактът, че предполагаемо първият функционално завършен продукт на потребителската микроелектроника в света е самият съветски радиоприемник „Микро“- първият продукт, произведен от Зеленоград през 1964 г.
Нещо повече, има постоянни слухове, че Хрушчов е раздал тези приемници на лидерите на чужди държави и те в шок говореха в духа „как СССР успя да ни изпревари“. Всъщност от интегрираната технология в "Микро" имаше само разпрашена дъска, полупроводниците бяха дискретни. Шест слоя от различни материали бяха нанесени върху дъската на ситала чрез специални шаблони, образувайки само пасивни части (освен това само капацитивни). Транзисторите в приемника бяха обикновени дискретни и просто запоени на платката, което е ясно видимо на отвореното устройство.
В резултат на това вместо митичните „първи в света филмови интегрални схеми“получаваме конвенционална печатна платка, просто не традиционно гравирана, но с вакуумно отлагане и на няколко слоя - без чудеса. Приемниците на базата на дискретни транзистори до 1965 г. в САЩ бяха произведени в десетки типове (от 1956 г. - един от първите в света беше адмиралският транзистор) в продължение на няколко години и очевидно не можеха да ударят никого (имаше и огромен брой от тях в Япония и Европа).
Най -характерното за онази епоха е уникален документ, един от малкото, който е оцелял и е широко достъпен - „Препоръки за създаване на възли и блокове върху твърди диаграми“, издаден за един от изследователските институти на Воронеж през 1964 г. в рамките на определен "ред 1168":
… Съставът на компонентите и техните параметри за трите основни кристала 51, 52 и 53 на компанията Texas Instruments, аналозите на които са планирани за възпроизвеждане в СССР: компонентите на основния кристал от 51 -та серия… транзистор A417 или A400B (аналог 2N706A, 2N582), диод B14A или B14B (аналог 1N914) …
Следва голяма таблица с параметри на микросхеми, за които се обмисля възможно възпроизвеждане-почти всичко се планира да бъде откраднато, от видеоусилвателя Fairchild MA704 и двустепенната верига на Дарлингтън Westinghouse WM1110 до спусъка Motorola MK302G и 2OR-NOT Sylvania SNG2 логическа порта! Следват около 10 страници схематични диаграми и описания на серията TI SN5xx, пълни с насоки за проектиране на IC.
В резултат на прилагането на тези гениални методи за развитието на вътрешната електроника до 1970 г. в страната не са останали оригинални разработки, с изключение на германиевата IC на Осокин - всичко, което може да бъде копирано: от огромни кристали с основна матрица до незначителни регистри на изместване.
Смешно е също, че примитивната хибридна филмова технология беше изключително популярна в СССР, дори когато останалият свят вече беше преминал към IP за дълго време. Факт е, че на съветското ниво на технологично развитие беше много трудно да се създадат схеми с поне средна интеграция, в резултат на което граждански продукти бяха събрани на чудовища като 230 -та серия. Това са истински интегрални схеми, направени по-скоро като „макросхема“: хибриден дизайн, многослойна технология с дебел филм, всеки съдържащ до 40 логически елемента от типа TTL, образуващи или броячи, или регистри, или балансиращи устройства.
Дизайнът на серията е много необичаен - многослойна пробивна дъска с правилна структура и вътрешен монтаж на флип -чип. Чудовища от типа K2IE301B (примитивен четирицифрен брояч, но по-голям от кибритена кутия) се произвеждаха у нас до 90-те години на миналия век, но сега те са обект на лов на колекционери на микросхеми по целия свят, като изкопаеми кости на мамут.
Нивото на руската микроелектроника от онези години се характеризира добре с не ентусиазирани спомени за патриоти, основани на митове в стила на книгата „50 години съветска микроелектроника“:
Изминаха само около 20 години от появата на първите интегрални схеми, а резултатите бяха фантастични …
И доста обективен (тъй като за висшето ръководство, вземащо стратегически решения въз основа на тези документи) наскоро разсекретените доклади на ЦРУ за анализа на вътрешната промишленост (СССР се стреми да изгради напреднала полупроводникова промишленост с ембаргови западни машини). Един от докладите, изготвен през 1972 г., се фокусира върху постиженията на Съюза в производството на интегрални схеми, през 1999 г. този документ беше разсекретен и по -късно публикуван в онлайн библиотеката на агенцията. Ето някои откъси от него:
… Лабораторният анализ на наличните проби, извършен в САЩ, показа, че техният дизайн е доста примитивен и качеството е предимно лошо. Пробите явно отстъпват на своите аналози, произведени в САЩ. Дори продуктите от 1971 г. с фабрични маркировки изглеждат прототипи … Нищо не се знае за наличието на търговско оборудване в СССР, което да използва интегрални схеми … Ако Съюзът създаде мащабна и жизнеспособна индустрия на микросхеми, тогава неговият интерес също е озадачаващо за големите покупки на оборудване и технологии от Запада за производството на тези продукти … СССР получава плоска силициева технология твърде късно и поради постоянни трудности с производството на изходния силициев материал в достатъчни количества, производството на микросхеми в Съюза все пак започнаха съвсем наскоро и в много малки количества … През 1968 г. Съюзът предлага преработен силиций за продажба в Европа, но компаниите, които го купуват, се оплакват от лошото качество на този материал.
Агент на ЦРУ (името му е премахнато от доклада), който посети завода в Брянск, написа:
… Производствените технологии изостават с 5-10 години от използваните в САЩ. Западното оборудване се използва широко във фабриката. Изглежда, че някои от продуктите в окончателното тестване носят търговската марка на голям производител на интегрални схеми в САЩ, въпреки че агентът не успя да разгледа тези проби отблизо, за да потвърди това подозрение.
Обемите на производство в завода в Ленинград бяха оценени като значително по -ниски, отколкото в Брянск. Същият или друг агент на разузнаването на САЩ, който посещава завода в Светлана през 1972 г., цитира по-малко от 100 000 високочестотни транзистора на месец и отбелязва, че заводът използва и известно западно оборудване.
Докладът също така отбелязва, че производителността на продуктите, произведени в този завод, е по -ниска от тази, декларирана от СССР за този тип интегрални схеми преди три години. В резултат на посещението си в завода във Воронеж агентът отбеляза наличието на голям брой дифузионни пещи на този обект - около 80 броя, но само около 20 от тях действително бяха използвани по време на посещението му. В същото време в завода нямаше много инсталации за заваряване с термокомпресия на тел. За сравнение, през 1971 г. в САЩ са произведени повече от 400 милиона интегрални схеми, цитира данни на ЦРУ.
В същото време известният Координационен комитет за многостранен контрол на износа (CoCom), създаден през 1949 г. и разсекретен през 1953 г., предназначен да контролира разпространението на опасни технологии, е трябвало да предотврати съветската заплаха за света, ограничавайки ефективно военния потенциал на СССР, лишавайки го от достъп до всички нови технологии, които биха могли да се използват за военни цели. Но помним, че СССР практически нямаше цели, с изключение на военните, и всичко, което той разработи, беше съответно 99% във военно-индустриалния комплекс, CoKom блокира достъпа му до почти всички съвременни световни технологии.
Изненадващо, това работеше изключително ефективно-например не можехме нито да купим, нито да откраднем истински CDC 7600 (беше грех да го заменим с BESM-6) и не можахме да получим жив Cray-1 (който в бъдеще беше планирано да бъде пуснато като BESM-10).
Но истинският проблем беше друг - от началото на 60 -те години на миналия век свикнахме да копираме западните интегрални схеми и за това беше жизненоважно да копираме техните производствени линии. Именно тук ни очакваше засада - за Зеленоград, както си спомняме, успяхме да купим нещо друго от японците, финландците и швейцарците (дори не за валута, а директно за злато), но от средата на 60 -те години този поток започна за бързо изсъхване. Почти никоя компания - производител на прецизно оборудване за фотолитография, не искаше да попадне под санкциите на 17 държави едновременно, рискувайки да загуби целия си бизнес в името на незначителна печалба в СССР, особено след като цялостна производствена линия с материали а документацията е нетривиален обект за контрабанда.
В резултат на това няма IP без машинни инструменти и ние имахме само три начина, всеки със своите клопки - да работим до края на 80 -те години на оборудване през 1963 г. (те го направиха), опитайте се да разработите собствено (за дълго време и не винаги успешно) или да получите поне нещо чрез неутрални страни като Швейцария. Последната река бързо пресъхва до ручей, въпреки че например в края на 80 -те години се оказва, че машинната компания Toshiba от 1982 до 1984 г., заобикаляйки забраните, незаконно доставя на СССР оборудване за прецизна обработка на винтовете на подводници. Ако не беше крахът на Съветите и смекчаването на политиката на Комитета, тази история можеше да приключи много тъжно за нея.
След това пасажите на руския историк по електроника, многократно споменати в тези статии, Борис Малашевич, се разглеждат като някаква извратена ирония:
Тогава имаше три държави в света, които произвеждат, да речем, фотолитографско оборудване: САЩ, Япония и Съветския съюз. Това е най-прецизното оборудване сред всички технически устройства: нивото на технологиите в микроелектрониката зависи от нивото на фотолитографията … Трябва да се помни, че въпреки всички проблеми, които страната ни изпита, само Съветският съюз имаше единствената самодостатъчна електроника в света. В която всичко имаше свое собствено и което само произвеждаше цялата гама от електронни продукти от радиолампи до VLSI. И тя имаше своя собствена наука за материалите, свое машинно инженерство - всичко беше нейно собствено.
Като цяло всичко стана ясно с чиповете.
Сега остава да говорим за съветските микропроцесори и безопасно да завършим темата за развитието на съветската микроелектроника.
Еволюция
За да разберем по -нататъшния текст, нека споменем, че микропроцесорите са се развили по следния начин.
Първото поколение микросхеми, разработени през 1962-1963 г., са чипове с ниска интеграция. Това означаваше, че всяка микросхема съдържа само най -елементарните логически порти - 2I -НЕ елементи, например.
Всеки процесор (подчертаваме, че не е непременно микропроцесор!) Съдържа три основни компонента (естествено, в съвременните чипове те далеч не са такива елементарни единици, както през 60 -те години на миналия век; сега например ALU се разбира като неразделен елемент с регистри на собствен фърмуер и др.).
Първият е аритметична логическа единица или ALU, предназначена да изпълнява (обикновено) само няколко основни операции - добавяне и логически И, ИЛИ, НЕ. Традиционните ALU не съдържат вериги за хардуерно изваждане и те не са необходими, изваждането се заменя, като правило, чрез добавяне с отрицателно число. Естествено, ALU не съдържат блокове за хардуерно умножение, разделяне, векторни и матрични операции. ALU също работи само с цели числа, преди приемането на стандарта IEEE 754 - 1985 оставаха още 20 години, така че абсолютно всеки производител на компютри внедри истинска аритметика независимо, до степента на неговата перверзност.
Ако сте били програмисти през шейсетте, тогава истинската аритметика може да ви подлуди. Нямаше единен стандарт за представяне на числата, или за закръгляване, или за операции с тях, в резултат на това програмите бяха практически непоносими. Освен това различните машини имаха свои собствени странности при реализацията на реални числа и те определено трябваше да бъдат известни и взети предвид. На някои платформи определени числа бяха нули за сравнение, но не и за събиране и изваждане, в резултат на това за безопасна работа те трябваше първо да се умножат по 1,0 и след това да се сравнят с нула.
На други платформи същият трик предизвика незабавна недокументирана грешка при превишаване, въпреки че нямаше реално превишаване. Някои компютри, когато се опитват да извършат такава операция, изхвърлят последните 4 значими бита, повечето от машините връщат нулев резултат за разликата между X и Y, ако X и Y са малки, дори ако не са равни, а някои биха могли внезапно да получите нула, дори в случай на огромна разлика между тях, ако само едно число беше близо до нула. В резултат на това операциите „X = Y“и „X - Y = 0“се сблъскаха и доведоха до изненадващи грешки. На суперкомпютрите Cray, например, за да се избегне това, преди всяко умножение и деление се извършва преназначаване „X = (X - X) + X“. Анархията сред истинската аритметика продължава до 1985 г., когато най -накрая е приет съвременният стандарт с плаваща запетая.
Вторият важен компонент на процесора бяха регистрите, които трябваше да съхраняват обработваните числа и да извършват операции по смяна.
И накрая, третият най -важен компонент беше контролно устройство - декодер на машинни инструкции, идващи от RAM, иницииращ изпълнението на определени ALU функции над числата в регистрите.
Устройствата за управление се различават по сложност, битова ширина и видове инструкции, които могат да декодират, колкото по -сложно и по -бавно е UU, толкова по -лесно и по -удобно е било писането на код, тъй като може да поддържа голямо разнообразие от сложни команди, което улеснява живота за програмисти. UU обикновено имаше отделен фърмуер, в който имаше списък с поддържани команди и беше възможно в определени граници да се променят възможностите на процесора чрез промяна на чипове с този фърмуер, тази концепция се нарича микропрограмиране. Съдържанието на фърмуера формира командната система на този процесор, очевидно е, че командните системи на различни машини са несъвместими помежду си.
В случай на ниска интеграция, всички тези компоненти бяха реализирани, като правило, на няколко платки, а процесорът беше кутия, съдържаща десетки такива платки с няколкостотин микросхеми. Въпреки това, вече през 1964 г. се появяват чипове със средна интеграция, серията Texas Instruments SN7400. През 1970 г. в линията се появява първият пълноценен ALU, 4-битова микросхема 74181, която може да бъде свързана паралелно, за да се получат 8, 16 и дори 32-битови компютри (така наречената ALU с битове.
Средните интеграционни чипове съдържат няколкостотин транзистора, за разлика от няколко десетки в предишното поколение. TI SN74181 намери широко приложение и се превърна в един от най-известните чипове в историята, по-специално именно на него бяха събрани процесори на ранните компютри Data General NOVA и някои серии DEC PDP-11 (те също събраха периферни процесори за тях, за например KMC11 и тяхната реализация на реална аритметика-известният FPP-12), Xerox Alto, от който Стив Джобс изтръгна идеята за мишка и графичен интерфейс, първият DEC VAX (модел VAX-11/780), Wang 2200, Texas Instruments TI-990, Honeywell option 1100 е научен съпроцесор за техните мейнфрейми H200 / H2000 и много други машини.
Чипове със средна интеграция, поради невероятната си евтиност и простота, се задържаха на пазара до 80 -те години на миналия век, дори когато микропроцесорните системи вече се появиха. За да сглобят процесор, обикновено им бяха необходими 1-2 платки и няколко десетки микросхеми.
В края на 60 -те години напредъкът на фотолитографията достига ниво от няколко хиляди логически порта на чип и се появяват големи схеми за интеграция. Обикновено те включваха ALU с всички сбруи и регистри, което дава възможност за сглобяване на процесор само от 2-10 чипа. Така нареченият BSP (bit-slice процесор, терминът няма установен превод, обикновено се казва "секционен").
Идеята зад BSP беше да се свържат паралелно мощни чипове, съдържащи всички необходими компоненти (само UU е направен отделно), и по този начин да се събере дълъг процесор от малки битови микросхеми (имаше варианти до 64 бита!). BSP са произведени от много, включително National Semiconductor (IMP, 1973), Intel (3000, 1974), AMD (Am2900, 1975), Texas Instruments (SBP0400, 1975), Signetics (8X02, 1977), Motorola (M10800, 1979) и много други. Върхът на развитието бяха 16-битовите AMD Am29100 и Synopsys 49C402, произвеждани до средата на 80-те години, и чудовищният 32-битов AMD Am29300, издаден през 1985 г.
BSP има три много значителни предимства.
Първият е, че ALU могат да се използват в хоризонтални конфигурации за изграждане на компютри, които могат да обработват много големи данни за един тактов цикъл.
Второто предимство на BSP е, че дизайнът с два чипа позволява ECL логика, която е много бърза, но заема много място и разсейва много топлина. Ранните MOS чипове, като PMOS или NMOS, първоначално се смятаха за процесори за калкулатори и терминали, тъй като скоростта им беше значително по -ниска от логиката на ECL, само че се смяташе за подходяща за изграждане на сериозни компютри. Едва след като изобретението на CMOS процесори придоби вида, който имат сега, преди този секционен ECL чип да управлява шоуто. Преди CMOS се смяташе, че като цяло е невъзможно да се създаде процесор с един чип с приемлива производителност.
Третото предимство на BSP беше възможността да създават персонализирани набори от инструкции, които могат да бъдат създадени, за да подражават или подобряват съществуващи процесори като 6502 или 8080, или да създават уникален набор от инструкции, специално пригодени да максимизират производителността на определено приложение. Комбинацията от скорост и гъвкавост направи BSP много популярна архитектура.
Бащата на микропроцесора
И накрая, нека поговорим кой е създал първия микропроцесор.
За кратък период от време между 1968 и 1971 г. за неговата роля бяха представени няколко кандидати, повечето от които отдавна са забравени. Всъщност идеята за създаване на микропроцесор не беше толкова революционна, колкото транзистор или дори планен процес. Буквално беше във въздуха и в продължение на три години огромен брой разработчици по един или друг начин се доближиха до едночипово внедряване на компютър.
Строго погледнато, въпросът „кой е изобретил микропроцесора“няма смисъл, освен чисто легален. В края на 60 -те години на миналия век беше очевидно, че процесорът в крайна сметка ще бъде поместен на един чип и беше само въпрос на време плътността на MOS чиповете да се увеличи до степента, в която това беше практично. Всъщност микропроцесорът не беше революция, той просто дойде в момент, когато MOS подобренията и маркетинговите нужди го направиха полезен.
Няма официално определение за микропроцесор.
Различни източници го описват, вариращи от един чип до многочипов ALU. По принцип микропроцесорът е маркетингов термин, воден от необходимостта Intel и Texas Instruments да етикетират новите си продукти.
Ако беше необходимо да се избере един баща на концепцията за микропроцесора, това щеше да стане Лий Бойсел. Докато работи във Fairchild, той идва с идеята за компютър, базиран на MOS верига, както и за съществуващи компоненти - ROM (изобретен през 1966 г.) и DRAM (възникнал през 1968 г.). В резултат на това той първо публикува няколко влиятелни статии за MOS чиповете, както и манифест от 1967 г., обясняващ как MOS може да се използва за изграждане на компютър, сравним с IBM 360.
Бойсел напуска Феърчайлд и през октомври 1968 г. основава Четирифазни системи за изграждане на своята MOS система, през 1970 г. демонстрира System / IV, мощен 24-битов компютър. Процесорът използва 9 микросхеми: три 8-битови ALU AL1, три ROM за микрокод и три микросхеми на управляващо устройство, изградено на неправилна логика (произволна логика (RL)-метод за внедряване на комбинаторни схеми чрез синтез според описание на високо ниво, и тъй като синтезът протича автоматично, тогава подреждането на елементите и техните съединения на пръв поглед изглежда произволно, почти всички съвременни устройства за управление са синтезирани по метода RL). Чипсетът се продава много добре и Four-Phase стига до Fortune 1000 преди Motorola да бъде поета през 1981 г. AL1 обаче не можеше да работи в режим с един чип и се нуждаеше от външен контролер и ROM с микрокод.
Друга почти забравена компания е Viatron, основана през 1967 г., а вече през 1968 г. те представят своята System 21, 16-битова на персонализирани MOS чипове. За съжаление, изпълнителите ги подведоха с качеството на чиповете и през 1971 г. Viatron фалира.
Viatron буквално въвежда термина „микропроцесор“- те го използват в съобщението си през 1968 г., но това не е един чип, така наричат целия терминал. Вътре в кутията на микропроцесора имаше куп платки - самият процесор се състоеше от 18 персонализирани MOS чипа на 3 платки.
Рей Холт, вече известен на нас, проектира познатия F-14 CADC през 1968-1970 г. за ВВС на САЩ. Благодарение на по -късните връзки с обществеността мнозина го смятат за баща на микропроцесорната технология, но CADC се състои от 4 отделни чипа с много оригинална архитектура.
И накрая, последните 3 кандидати са истински SoC.
През 1969 г. Datapoint сключва договор с Intel за разработване на версия с един чип на техния процесор за терминала Datapoint 2200, който заема цяла платка. Смешно е, че основателят на компанията Гюс Рош, техният инженер Джак Фрасанито и специалистът от Intel Стенли Мазор предложиха тази идея на Робърт Нойс, основателят на Intel, но той първо я изостави, защото не вижда широки търговски перспективи.
Почти по същото време малка японска компания Nippon Calculating Machine Ltd се обърна към Intel, за да разработи 12 нови микросхеми за калкулатор. Друг инженер на Intel, Едуард Хоф (Марсиан Едуард Тед Хоф -младши), подобен на Стан, идва на идеята да ги замени с един кристал. В резултат на това двамата започват да ръководят и двата проекта: по -голям чип - Intel 8008 и по -малък - Intel 4004.
След като чуха за проекта, вездесъщите Texas Instruments се обръщат към Datapoint и ги изкушават да участват в разработката. Datapoint им предоставя спецификациите и те произвеждат третата версия на истинския микропроцесор - TI TMX 1795. Вярно е, че тук нямаше голяма независимост, доколкото чипът повтаряше ранна грешка на Intel с обработка на прекъсвания.
В този момент Datapoint изобретява импулсно захранване, което води до драматично намаляване на консумацията на енергия и отопление на техния терминал, и отменя договора им. Intel замразява разработките за няколко месеца, докато TI продължава, в резултат на което обявяването им се е случило малко по -рано от търговското издание на Intel 4004, което официално го прави първият микропроцесор в историята.
Нахалният TI продължи да съди (както в случая с първата интегрална схема) с всички, чак до 1995 г., когато хитрият Лий Бойсел убеди съда, че той е изобретил първия процесор и че патентите на Texas Instruments са отменени. По -нататъшната история е известна на всеки - чиповете от TI практически не се продават, докато Intel завършва и двата процесора, големи и малки, и по този начин полага основите на своята слава и богатство за десетилетия напред.
Удивително е, че както в случая с Осокин, СССР също разработи своя собствена, напълно независима версия на микропроцесора, за която много малко хора знаят! В първоначалната версия обаче това беше BSP с три чипа, но работата приключи през 1976 г., не беше твърде късно и никой не си направи труда да го надстрои до пълноценна архитектура с един чип.
В резултат, както винаги, в областта на чисто инженерните приоритети, както в случая с транзисторите и микросхемите, ние излязохме почти наравно със Запада и демонстрирахме високо научно ниво на развитие, но тяхното прилагане в крайна сметка беше кошмар.
Първият домашен микропроцесор не излетя заради това кой му е кръстник - никой друг освен Давлет Гиреевич Юдицки! Изглежда Шокин и Калмиков мразеха всеки, който се занимаваше поне с нещо оригинално: Карцев, Старос, Юдицки - и целенасочено притискаха всичките им разработки.
Как Юдицки, бащата на модулните суперкомпютри, дойде да разработи процесор?
Ще говорим за това в следващите части, само ще отбележим тук, че в началото на 1973 г. той, по това време директорът на SVC в Зеленоград, събра компактна работна група за разработване на архитектурата на нов миникомпютър (не се основава на DEC и HP машини, като SM компютър) - „Electronics -NTs“, модулна и доста оригинална. През същата година Юдицки инструктира младежкия екип на лабораторията на В. Л. Дшхунян да работи по разработването на подходи към изграждането на микропроцесори - първият в СССР.
След като анализираха произведеното на Запад, те избраха BSP за основа и през 1976 г. създадоха процесор от серия 587 на три чипа - IK1, IK2, IK3, един от малкото, които нямат директен западен аналог (сега много първото издание е и най -добрата мечта на много колекционери). Впоследствие тази серия се развива в 588 (5 чипа), а в началото на 80-те години специалистите от SVC искат най-накрая да я внедрят в едночипов дизайн, но по искане на Министерството на електронната индустрия Шоки оригиналната архитектура е изоставен в полза на PDP-11.
Останалите разработчици не стоят настрана, VNIIEM купува чипове Intel 8080, всички периферни устройства, комплект за разработка на Intel Intellec-800 за тази архитектура и с ентусиазъм се занимава с обратен инженеринг. Процесорът от 1974 г. е разглобен до 1978 г. и в края на 70 -те години е пуснат в серия като 580IK80.
От този момент започва ерата на копиране на микропроцесори. Противно на общоприетото схващане, Съветите откраднаха не само три чипа на Intel (8080, 8085, 8086), известния DEC LSI-11, въплътен в нашите дузина форми, и Zilog Z80. В СССР са произведени много аналози на всички видове процесори.
Единственият процесор от този списък не е откраднат, а възпроизведен по лиценз - 1876ВМ1, завод Angstrem, 1990 г. Произведен (и описан по някаква причина като собствена разработка, въпреки че консорциумът MIPS предостави всички спецификации и документи за тази архитектура), той все още е „14 MHz 32 -битов RISC процесор“, въпреки факта, че неговият прототип - оригиналният R3000 работи на 40 MHz през 1988 г. През 1999 г. в NIISI той беше овърклокнат до 33 MHz и пуснат като 1890VM1T "Komdiv" - "най -новата вътрешна разработка". Малко по -прогресивен 120 MHz радиационно устойчив 1892ВМ5Я беше сглобен на базата на малко по -малко древен MIPS R4000 + DSP на FPGA (!) Произведен от Elvis.
Изход
Нека обобщим.
Тази таблица не обхваща дори 1/10 от всички клонинги, също така някои от тези чипове са произведени в изключително ограничени издания (например цената на 1810ВМ87 в добро състояние лесно достига от колекционери до 200-300 долара, те са толкова редки), много от тях са произведени само в страните от СИВ (България и други) - в самия СССР нивото на производство е твърде ниско.
В гамата на Intel процесорите 8088, 80186 и 80188 бяха пропуснати, последните два - поради ниското им разпространение като цяло, 80286 със съветската култура на производство изобщо не беше усвоен, той беше копиран и пуснат в изключително малки количества само в ГДР (поне авторът не успя да намери митично копие на чисто съветския KR1847VM286 във всяка повече или по -малко сериозна колекция процесори в света).
Процесорът 8086 беше пуснат около годината, когато 80386 се появи в САЩ и беше последният от съветските клонинги.
Сега сме въоръжени с всички необходими знания, за да се срещнем отново с нашия герой - Давлет Юдицки, който тъкмо се насочваше към Зеленоград, за да разработи микросхеми за предстоящия си суперкомпютър за ПРО. Историята ще бъде за него в следващия брой.
