古老CPU啟示錄

h0ping 2021-11-20

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可以說沒有這顆芯片的成功，Intel不會發(fā)展那么順利，其中尤其需要指出這款芯片的設計師-費德里科·法金（《IC人物志-費德里科·法金（Federico Faggin）》），一個偉大的設計師“拯救”了Intel。今天我就來看下這款對Intel來說意義重大的CPU-i8008。

第一個 8 位微處理器 Intel 8008 (i8008) 在Intel 4004發(fā)布 5 個月后發(fā)布，這個編號（8008）正好是4004的兩倍，這應該是英特爾刻意為之，因為8008芯片的規(guī)格和性能差不多也是4004的兩倍。

Intel 8008為世界上「第一款」八位元處理器。由Intel從1972年中到1983年推出，共有兩種速度，0.5 Mhz以及0.8 Mhz，雖然比4004的工作時脈慢，不過因為是八位元處理器（比起4004的四位元），整體效能要比4004好上許多。8008可以支援到16KB的內(nèi)存。C8008是比較珍貴的紫色陶瓷鍍金接腳版本，D8008則是后期出的量產(chǎn)版。

8008是1972 年 4 月生產(chǎn)發(fā)布，由設計師泰德·霍夫、斯坦·馬佐、哈爾·菲尼、費德里科·法金設計。8008 最初的代號為 1201。Intel 8008 是一種微處理器，設計用作 Control Terminal Corporation (CTC) 的終端控制器。8008 是 CTC 的 CPU 設計的單芯片版本，作為 TTL 邏輯芯片實現(xiàn)。8008 的工作在 4004 之前就開始了，如果情況不同，8008 可能是第一個微處理器而不是 4004。8008 在架構(gòu)上與 4004 非常不同。

8008 是英特爾非常重要的過渡 CPU。8008 上的成功促成了強大的 8080（包括 8008 指令集）的創(chuàng)建。8008 系列也稱為MCS -8。

8008 有兩種速度等級 - 500 KHz 和 800 KHz。由于 CPU 執(zhí)行每條指令需要 5 到 8 個周期，因此指令執(zhí)行的有效速率為：

Intel 8008 每秒 45,000 至 100,000 條指令
Intel 8088-1 每秒 72,000 至 160,000 條指令

這些數(shù)字假設 CPU 使用快速內(nèi)存并且不需要等待狀態(tài)來訪問內(nèi)存。雖然8008微處理器每秒的有效指令速度有時低于4004 CPU的有效速度，但由于部分指令的有效速度更快，8位架構(gòu)和更高效的指令集，i8008的整體性能更高。8008 與 4004 相比還有其他優(yōu)勢：

處理器支持 16 KB 內(nèi)存（ROM 和 RAM 組合）。
內(nèi)部 CPU 堆棧的大小為 7 級，而 i4004 為 3 級堆棧。
Intel 8008 可以處理中斷。

Intel 8008 的缺點之一是沒有直接內(nèi)存尋址。要訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，內(nèi)存地址必須存儲在 H 和 L 寄存器中，只有這樣處理器才能間接訪問內(nèi)存。這個限制在Intel 8080 中被移除了。

英特爾 8008 微處理器用于 Mark-8 計算機，這被認為是第一臺個人計算機。

歷史

8008 是計算機終端公司（后來更名為 Datapoint 公司）要求英特爾（和德州儀器）構(gòu)建的芯片架構(gòu)。

TMX 1795，3078個晶體管

8008，3098個晶體管

當時，CTC 是英特爾最大的客戶，將他們的 1103移位寄存器 RAM 用于 Datapoint 3300-一種玻璃電傳打字機。由于 3300 必須在工廠針對所需的通信協(xié)議（IBM、DEC、Univac 等控制代碼）進行硬件定制，因此 CTC 打算在軟件中處理這些不同的協(xié)議。他們的芯片處理器的架構(gòu)設計，例如：A、B、C、D、E、H、L 寄存器是 Victor Poor 和 Harry Pyle 在感恩節(jié)周末在 Vic 位于馬里蘭州弗雷德里克斯堡的家中開發(fā)的。

英特爾和 TI 表示他們將在一年內(nèi)制造該芯片，成本約為 100,000 美元，但未能如愿。CTC（Datapoint）要求他們退款，并允許他們盡其所能。一年后，英特爾繼續(xù)生產(chǎn)了他們命名為 8008 的產(chǎn)品。TI 放棄了該項目。

CTC 改用 Gary Asbell 的 MSI 設計，該版本作為 Datapoint 2200 發(fā)布，比 8008 投入生產(chǎn)的時間早一年。這個最初的 Datapoint 2200（有一個版本 II）與 8008 完全二進制兼容。2200 對 CTC 來說非常成功，他們更名為 Datapoint。

1971 年在 Federico Faggin（4004的設計者）的幫助下進行了重新設計，修改后的芯片再次交付給 CTC。到那時，CTC 已完全轉(zhuǎn)向Datapoint 2200 II。1201 不再適合他們的產(chǎn)品。CTC 決定放棄 1201 的想法，將設計的知識產(chǎn)權留給英特爾。英特爾將 1201 更名為 1201 8008，最終取得了巨大的成功。

順便說一句：根據(jù) Harry Pyle 的說法，英特爾對架構(gòu)設計有兩個投入，都要求節(jié)省晶體管。首先，字節(jié)順序從大端轉(zhuǎn)換為小端，其次，像分支一樣，使子程序調(diào)用和返回指令有條件。（例如：如果設置了進位標志，它是一個單字節(jié)指令，有條件地返回。）

主要指標[td]

Type

Data Word

Address Space

Clock

Instructions

Assists

Reg’s GP

Reg’s Math

Reg’s Index

IO Ports

Stack