Intel 4004
Intel 4004（インテル 4004、MCS-4）は、米国インテル社によって開発されたシングルチップのマイクロプロセッサであり、軍事用を除く一般品としては世界で最初の製品のひとつである。
1971年に発表された。4ビットの演算能力を持ち、500kHzから741kHzのクロックで駆動[1]した(クロック同期設計)。pMOSプロセスで3mm×4mmのチップ（ダイ）の上に2,300個のトランジスタを集積、10μm (0.01mm) ピッチのプロセス・ルールで製造された。外装は当時のICとしては標準的な16ピンDIPで、少ないピン数をカバーするためにアドレスバスとデータバスは時分割で構成されていた。
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[編集] 歴史
当初は電卓用演算装置として日本のビジコン社からの発注により、同社の技術者嶋正利とインテルの共同による開発が始まった。元々のビジコンの設計では、専用の12種類の半導体チップが必要とされたが、インテルの技術者テッド・ホフは、汎用の論理デバイスとしての構想（複数桁の演算処理を、1桁の演算の反復で置き換える事、また、外部機器制御回路を、ソフトウェアによる制御に置き換えること）を提案、これがマイクロプロセッサの原点となった。このアイデアにしたがって、嶋正利とフェデリコ・ファジンが中心となって、論理設計とチップへのレイアウトを行い、完成させた。
当初の契約では、このチップはビジコンに対する専売となっていたが、チップの汎用性に気付いたインテルが他への販売を希望し、一方でビジコン側は資金の要求があった事から、契約金の一部をビジコンに払い戻すことでインテルはチップの販売権を得て、 1971年11月15日に4004として出荷が開始された。
[編集] 特徴
- 最高動作周波数 741KHz。ただし、命令アドレス出力に3クロック、命令読み出しに2クロック、命令実行に3クロックの計8クロックを要する。
- プログラム格納域とデータ格納域の分離（ハーバード・アーキテクチャ）。一般にハーバード・アーキテクチャではバスを分離するが、4004ではピン数を節約する必要から、以下のバスは単一の4ビット物理バスを共用（多重化）している。
- 12ビットのアドレス
- 8ビットの命令
- 4ビットのデータ
- 命令セットには46種の命令がある（うち41種は8ビット長、5種は16ビット長）。
- 16個の4ビット長レジスタ
- 内部サブルーチンスタックは3段階の深さ
[編集] ファミリーとしてのMCS-4
当初の周辺チップとしては、容量2048bitのマスクROM Intel 4001、容量320bitのRAM Intel 4002、10bitシフトレジスタ兼10bit出力ポートのIntel 4003があった。
初期ファミリ内でのチップの組み合わせで、ROM 32768bit(2048bit×16)、RAM 1280bit(320bit×4)の構成が可能。
ビジコンで必要としていた電卓用途は下記の手順で実現可能。
- i4001に関数などのプログラムが格納されている
- i4003でキー入力をシフトしながらi4004へ渡す
- i4004で入力された数値(2進化10進数)をi4002に書き込む
- i4001にあるプログラムを使ってi4004で1桁ずつ演算を行い結果をi4002に書き込む
- i4004で(4bitの2進数になっている)結果を2進化10進数に変換する
- i4003でシフトしながら表示板に出力する
[編集] 脚注
- ^ Datasheet Intel 4004 (PDF)より:クロック周期最小1.35μsec（約741KHz）/最大2.0μsec（500KHz）
[編集] 関連項目
[編集] 外部リンク
- インテル博物館
- 嶋正利氏の4004開発回顧録
- 4004 Dr嶋 ブログ（リンク切れ）
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