Процессоры до архитектуры x86


Первые микропроцессоры: какими они были? Тактовая частота, годы выпуска, поддерживаемые возможности, фотообзор - всё это читайте в нашей статье

Intel 4004

  • опкоды (opcodes)
  • Дата анонса: 15 ноября 1971 года
  • Производитель: Intel
  • Тактовая частота: 92,6—200 КГц
  • Разрядность регистров: 4 бит
  • Разрядность шины данных: 4 бит
  • Разрядность шины адреса: 12 бит
  • Объём адресуемой памяти: 4 Кбайт ROM и 640 байт RAM
  • Количество транзисторов: 2250
  • Технология: PMOS
  • Техпроцесс: 10 мкм
  • Напряжение питания: +15 В
  • Разъём: DIP16
  • Особенности: 46 инструкций, глубина стека до 4 уровней, 16х4-битные (8 8-битные) регистры.
Чип 4004 поставлялся с 3-мя специализированными микросхемами: микросхемы ROM, RAM и расширитель ввода-вывода. И хотя у этих микросхем была своя система обозначений (серии 1xxx, 2xxx и 3xxx), они получили второе наименование в категории 4xxx, которое стало обозначаться рядом с их обычной нумерацией.
  • 4001. 256-байтовое ПЗУ (256 8-битовых программных инструкций), и один встроенный 4-битный порт ввода-вывода.
  • 4002. 40-байтовое ОЗУ (80 4-битных ячеек), и один встроенный 4-битный выходной порт; RAM в чипе организована в 4 «регистра» из двадцати 4-битных ячеек: 16 ячеек данных (в оригинальном калькуляторе использовались для цифр мантиссы) и 4 ячейки состояния (в оригинальном калькуляторе использовались для цифр экспоненты и знаков).
  • 4003. 10-битный «расширитель ввода-вывода» (сдвиговый регистр, преобразующий последовательный код в параллельный). Помимо этого в семействе 4xxx были выпущены микросхемы 4008 и 4009, которые так же могли поставляться с 4004.
  • 4008. 8-битный фиксатор адреса для доступа к стандартным чипам памяти, и один встроенный порт ввода-вывода.
  • 4009. Преобразователь доступа ввода-вывода к стандартной памяти и чипам ввода-вывода.
    Замечание: микросхема 4001 не могла использоваться в системе наряду с парой микросхем 4008/4009.
Внешний вид процессора
Описание выводов процессора
Принципиальная схема процессора
Маска

Intel 4040

  • опкоды (opcodes)
  • Дата анонса: начало 1972 года
  • Производитель: Intel
  • Тактовая частота: 500—740 КГц
  • Разрядность регистров: 4 бит
  • Разрядность шины данных: 4 бит
  • Разрядность шины адреса: 12 бит
  • Объём адресуемой памяти: 8 Кбайт ROM и 640 байт RAM
  • Количество транзисторов: 3000
  • Технология: PMOS
  • Техпроцесс: 10 мкм
  • Напряжение питания: +15 В
  • Разъём: DIP24
  • Особенности: 60 инструкций, стек глубиной до 8 уровней, 24x4-битовые (или 12x8-битовые) регистры, появилась поддержка прерываний.
Как и i4004, чип i4040 поставлялся с дополнительными микросхемами, в зависимости от потребностей микросхема могла поставляться со следующими чипами:
  • 4101 — 256 микросхема RAM, имеющая 256 4-разрядных ячеек.
  • 4201 — Тактовый генератор на 500—740 кГц.
  • 4207 — Универсальный 1-байтовый порт вывода.
  • 4209 — Универсальный 1-байтовый порт ввода.
  • 4211 — Универсальный 1-байтовый порт ввода-вывода.
  • 4289 — Стандартный Интерфейс запоминающего устройства (заменяет чипы i4008/i4009).
  • 4308 — Микросхема ROM объёмом 1 Кбайт.
  • 4316 — Микросхема ROM объёмом 2 Кбайт.
  • 4702 — Микросхема UVEPROM объёмом 256 байт.
Внешний вид процессора i4040
Описание контактов процессора
Архитектура процессора

Intel 8008

  • PDF | опкоды (opcodes)
  • Дата анонса: 1 апреля 1972 года
  • Производитель: Intel
  • Тактовая частота: 0.5—0.8MHz
  • Разрядность регистров: 8 бит
  • Разрядность шины данных: 8 бит
  • Разрядность шины адреса: 14 бит
  • Объём адресуемой памяти: 16 Кбайт ROM и 16 Кбайт RAM
  • Количество транзисторов: 3300
  • Технология: PMOS
  • Техпроцесс: 10 мкм
  • Напряжение питания: +5 В, -9В
  • Разъём: DIP18
  • Особенности: 65 инструкций.
Внешний вид процессора i8008
Описание контактов микропроцессора i8008
Что внутри процессора

Intel 8080A

  • PDF | опкоды (opcodes)
  • Дата анонса: апрель 1974 года (за полгода до этой даты был выпущен Intel 8080, однако он содержал серьёзную ошибку и был тут же замещён исправленной версией, которую, и дабы не иметь путаницу, обозвали как «Intel 8080A». Обычно, описывая Intel 8080, имеют в виду Intel 8080A)
  • Производитель: Intel
  • Тактовая частота: 2—3MHz
  • Разрядность регистров: 8 бит
  • Разрядность шины данных: 8 бит
  • Разрядность шины адреса: 16 бит
  • Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт ROM и 64 Кбайт RAM
  • Количество транзисторов: 6200
  • Технология: NMOS
  • Техпроцесс: 6 мкм
  • Напряжение питания: +5В, −5В, +12В
  • Разъём: DIP40
  • Особенности: 78 инструкций, поддержка прерываний. На кристалле нового микропроцессора располагались также генератор синхронизации и контроллер приоритетных прерываний, позволяющий обслуживать прерывания с 4-х дополнительных входов запросов прерываний. Также Intel в новый процессор добавила две новые команды для управления прерываниями. В этом процессоре появился сброс в начальное состояние — RESET.
Помимо самого микропроцессора, Intel создала целый ряд дополнительных микросхем, облегчающих его использование и упрощающих использование внешних устройств, наиболее распространёнными из которых были:
  • 8216/8226 — шинные формирователи (8226 - инвертирующий) с большой нагрузочной способностью.
  • 8224 — генератор синхросигналов.
  • 8228/8238 — системные контроллеры, декодировавшие сигналы состояния микропроцессора в сигналы управления шиной.
  • 8231 — арифметический сопроцессор.
  • 8232 — процессор чисел с плавающей запятой (32 и 64 разряда).
  • 8251 — микросхема последовательного интерфейса.
  • 8256 — микросхема многофункционального периферийного адаптера: PCI, TIMER, PPA.
  • 8253 — 3-канальный таймер/счётчик.
  • 8255 — микросхема трёхканального параллельного интерфейса.
  • 8271 — контроллер накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД).
  • 8275 — контроллер монитора.
  • 8355 — микросхема интерфейса с периферией (с 16 Кбайт ПЗУ).
Внешний вид процессора i8080
Описание контактов
Что внутри

Intel 8085

  • PDF | опкоды (opcodes)
  • Дата анонса: март 1976 год
  • Производитель: Intel
  • Тактовая частота: 2-6 MHz
  • Разрядность регистров: 8 бит
  • Разрядность шины данных: 8 бит
  • Разрядность шины адреса: 16 бит
  • Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт ROM и 64 Кбайт RAM
  • Количество транзисторов: 6200 – 6500
  • Технология: NMOS (более старшие модели – HMOS)
  • Техпроцесс: 3 мкм
  • Напряжение питания: +5В
  • Разъём: DIP40
  • Особенности: 80 инструкций.
Внешний вид процессора i8085
Что внутри i8085
Описание контактов и логика микропроцессора i8085
Та же схема, но на немецком и «в красках»