Kako je Zelenograd došao na ideju kopiranja mikrovezica, zašto nisu počeli razvijati svoje, domaće?
Prvi klonovi
Vrlo je jednostavno. Kako se sjećamo, u NII -35 na toplom mjestu načelnika sjedio je izvjesni BV Malin, čija je sva veličina, kao dizajner, ležala u njegovom ocu - VN Malinu, načelniku općeg odjela CK CPSU -a. Naravno, Shokin je toliko volio i cijenio korisnu osobu. I kao što se sjećamo, Malin je bila među sretnicima koji su prešli partijsku liniju u Sjedinjenim Državama na stažiranje u području mikroelektronike.
Obučavali su se do 1962. i rado bi nastavili barem do 1970., ali dogodila se kriza kubanske rakete i izgradnja Berlinskog zida. I odnosi između SSSR -a i SAD -a bili su potpuno uništeni. Malin je sa službenog putovanja vratio suvenir - dobio je šest rijetkih TI SN510. Budući da je centar Zelenograd već bio osnovan i bilo je potrebno brzo početi proizvoditi nešto (a dizajneri iz stranačkih šefova nekako nisu baš dobro funkcionirali), Malin je jednostavno pokazao Shokinu uzorke i on je naredio da ih odmah kopira.
Ustupimo riječ samom Malinu. Evo citata iz njegova osobnog izvješća Shokinu o rezultatima putovanja:
Poslušao je izvještaj, pogledao dijagram kroz mikroskop i rekao: reproducirajte bez ikakvih odstupanja, dajem vam rok od tri mjeseca.
U mladosti nisam mogao izdržati i nasmijao sam se.
- Zašto se smiješ, odviknuli smo se od našeg tempa tamo u Americi? Ja, član Centralnog komiteta, rekao sam: reproducirati znači reproducirati! A ti ćeš, da se ne smiješ, biti moj glavni dizajner i izvješćivat će me svaki mjesec na ploči.
Zatim, nakon što je malo razmislio, A. I. Shokin je ipak upitao - koliko mislite da vam treba?
Odgovorili smo da nam trebaju tri godine …
Operativne sheme iz NII-35 demonstrirane su Shokinu 1965. godine …
Serijska proizvodnja savladana je 1967. godine.
Osim potpuno tipične despotske grubosti karakteristične za sve tipove sovjetskih šefova (ne razumijem temu, ali član Centralnog komiteta!), Vidimo i njihovo tipično nerazumijevanje predmetnog područja. Serijska proizvodnja u malim serijama 1967. primjeraka američkih mikro krugova, izdanih 1962. godine i zastarjelih za pet godina … Bila je to presuda cijeloj domaćoj elektronici, od tog trenutka zauvijek smo postali autsajderi, a to je uz punu priliku da razvijajte neovisni razvoj! Malin se (iz nekog razloga ponosno) prisjeća:
Od 1959. razvoj domaćih silicijskih integriranih krugova zapravo je bio kontinuiran proces konkurentne dopisne borbe s Jackom Kilbyjem. Na snazi su bili koncepti ponavljanja i kopiranja američkog tehnološkog iskustva - metode takozvanog "obrnutog inženjeringa" IEP -a. Uzorci prototipa i uzorci proizvodnje silicijskih integriranih sklopova za reprodukciju dobiveni su iz Sjedinjenih Država, a njihovo kopiranje strogo je regulirano nalozima Ministarstva za gospodarski razvoj (ministar Shokin). Koncept kopiranja bio je pod strogim nadzorom ministra više od 19 godina, tijekom kojih je autor radio u sustavu MEP -a, do 1974. godine.
Zabijanje eksera u poklopac lijesa domaće mikroelektronike od 1962. do 1974. u obliku stvarne krađe američkih IC -ova koji su godinama zastarjeli, nimalo ne uzrujava "vodećeg inženjera".
Prvi klon proizveden u tvornici Fryazinsky prema projektu NII-35 bio je TS-100-potpuni analog TI SN510 (planarna silicijska tehnologija). S obzirom na to, objavljivanje nije postalo lako:
… tim od 250 ljudi sa znanstveno-tehnološkog odjela NII-35 i eksperimentalne radionice, posebno stvorene na odjelu, radio je na rješavanju ovog problema.
I to s Osokinovom postojećom i radnom tehnologijom! Nažalost, tvornica RZPP nije imala takvu političku težinu i tako moćne pokrovitelje.
Malin nije bio samo blizak Shokinu, on je blisko komunicirao s predsjednikom vojno-industrijskog kompleksa Smirnovom, predsjednikom Akademije znanosti Keldyshom i Kosiginom, koji je zamijenio Mikoyana na mjestu predsjednika Vijeća ministara SSSR-a, koji je zapravo upravljao paralelno s Hruščovom. Naravno, stanovnici Rige nisu imali ni trunke šanse nešto razviti u uvjetima ovako jakog natjecanja.
Osim toga, nismo zaboravili posuditi SLT-module, utjelovljene u poznatoj seriji GIS "Path", koja se koristila u ES EVM-u do sredine 1970-ih. Nažalost, za ljubitelje kopiranja SLT -ovi su se pojavili nakon što je stažiranje sovjetskih stručnjaka u Sjedinjenim Državama postalo nemoguće iz političkih razloga, a Amerikanci ne bi ni sanjali o prodaji živog glavnog računala S / 360 u SSSR -u u moru. Kao rezultat toga, inženjeri su postigli pravi uspjeh kopiranjem GIS -a bez izvora, doslovno sa fotografija. Evo što o tome kaže prvi direktor Zelenogradskog NIITT -a V. S. Sergeev:
U ovom području nije bilo tehničkih materijala i literature, imali smo samo fotografiju mikro sklopova proizvođača IBM. Tehnologija izrade otpornih, vodljivih i izolacijskih pasti posebno se tajila u inozemstvu. Sve radove započeli smo od nule: razvoj dizajna, materijala, tehnologije i opreme …
Već od prvih dana postojanja poduzeća, osim rada izravno korištenjem GIS tehnologije, obavljen je značajan rad na stvaranju i korištenju stakla, keramike, polimera, ljepila, izolacijskih materijala, galvanskim postupcima, zavarivanju, lemljenju, postizanju preciznosti alati (žigovi, kalupi), kemijsko glodanje, višeslojne polimerne i keramičke ploče i mnogi drugi procesi potrebni za razvoj tehnologije …
Prototipovi su bili spremni do 1964., ali proizvodnja je započela tek 1967., a posljednji poznati uzorci datiraju iz … 1991. (!).
Serija se sastojala od GIS 201LB1 (kasnije K2LB012, element NOT), K201LB4 (dva elementa NOT i dva 2OR-NOT), 201LB5 (kasnije K201LB6 i 201LB7, pet elemenata NOT), 201LS1 (dva elementa 2OR) i K2NT011 (kasnije K201NT1 i K201NT2, sklop četiri npn tranzistora). Kao zanimljiv spomen ove serije u današnjem životu - Jedinstvena tarifna i kvalifikacijska referentna knjiga poslova i zanimanja radnika iz 2007. (!), Struka „Retoucher za preciznu fotolitografiju. 4. kategorija :
Primjeri rada: Negativi i prozirnosti mikroveza tipa "Put", uklanjanje svih nedostataka.
Imajte na umu da se sovjetska industrija nije zamarala zasićenjem civilnog tržišta mikroelektronikom, od riječi uopće, nije se radilo o mikro sklopovima - čak ni mikro -sklopovi nisu bili ni ugodni. Mnoga su poduzeća bila prisiljena svladati svoj razvoj i proizvodnju sami, za određene proizvode, i to se nastavilo ne samo dugo, već i jako dugo. Na primjer, još 1993. godine Minska tvornica instrumenata proizvela je niz osciloskopa S1-114 / 1 za GIS vlastite izvedbe, a ti su GIS, monstruozno, nezamislivo zastarjeli, ukinuti tek 2000. godine!
Prema sjećanjima ljudi koji nemaju nikakve veze s vojnom tehnologijom, još početkom 90 -ih u obrazovnim i proizvodnim pogonima bili su prisiljeni prepoznati vrste svjetiljki prema njihovim karakterističnim značajkama (postojao je čak i standard - za identifikaciju iz dva metra).
Puštanje mikro sklopova trebalo je zatvoriti ukupni nedostatak stvarnih integriranih sklopova, koji je u 99% slučajeva otišao u vojnu industriju i razišao se na nekoliko istraživačkih instituta. Na mikro sklopovima proizvodili su kućanske aparate najviše klase (najniži na svjetiljkama) - na primjer, "elitne" radijske postaje "Eaglet", "Cosmos" i "Rubin".
U kućanskim aparatima nisu kopirane samo komponente, od ranih 1950 -ih postala je tradicija ne gubiti vrijeme na sitnice, već krasti cijeli proizvod u cjelini, pod uvjetom da je naša razina tehnologije dopuštala njegovo kopiranje. Na primjer, 1954. pojavio se zapanjujući radio Zvezda-54. Mediji su ovaj događaj opisali kao veliki sovjetski iskorak u dizajnerskom dizajnu i najnovijoj modi, zapravo, bio je apsolutna kopija francuskog Excelsior-52. Nije točno utvrđeno kako je prototip dospio u IRPA (Institut za radiodifuziju i akustiku). Prema nekim izvješćima, diplomati su ga donijeli, prema drugima, posebno je kupljen za kopiranje.
Također je postojao problem s tranzistorskim prijemnicima-jedan od prvih sovjetskih, "Lenjingrad", nastao je na temelju Trans-Oceanic Royal-1000 iz 1957. godine američke tvrtke Zenith, dok se proizvodio u maloj seriji, a montaža je bila ručna.
I na kraju, među raširenim mitovima može se spomenuti i činjenica da je navodno prvi funkcionalno cjelovit proizvod potrošačke mikroelektronike u svijetu bio upravo sovjetski radijski prijemnik "Micro" - prvi proizvod koji je proizveo Zelenograd 1964. godine.
Štoviše, postoje uporne glasine da je Hruščov poklonio te prijemnike čelnicima stranih država, a oni su u šoku govorili u duhu "kako nas je SSSR uspio prestići". Zapravo, od integrirane tehnologije u "Micro" postojala je samo raspršena ploča, poluvodiči su bili diskretni. Šest slojeva različitih materijala naneseno je na ploču sjedala kroz posebne šablone, tvoreći samo pasivne dijelove (štoviše, samo kapacitivne). Tranzistori u prijemniku bili su obični diskretni i jednostavno lemljeni na ploči, što je jasno vidljivo na otvorenom uređaju.
Kao rezultat toga, umjesto mitskih "prvih filmskih IC -ova na svijetu" dobivamo konvencionalnu tiskanu ploču, samo ne tradicionalno graviranu, već s vakuumskim taloženjem i u nekoliko slojeva - bez čuda. Prijemnici temeljeni na diskretnim tranzistorima do 1965. u SAD -u proizvodili su se u desecima tipova (od 1956. - jedan od prvih na svijetu bio je Admiralni tranzistor) nekoliko godina, a očito nisu mogli nikoga pogoditi (bilo ih je i ogroman broj od njih u Japanu i Europi).
Najkarakterističniji za to doba je jedinstveni dokument, jedan od rijetkih koji je preživio i koji je široko dostupan - "Preporuke za stvaranje čvorova i blokova na čvrstim dijagramima", objavljen za jedan od istraživačkih instituta u Voronežu 1964. u okviru određenog "reda 1168":
… Sastav komponenti i njihovi parametri za tri osnovna kristala 51, 52 i 53 tvrtke Texas Instruments, čiji su analozi predviđeni za reprodukciju u SSSR -u: komponente osnovnog kristala 51. serije… tranzistor A417 ili A400B (analogni 2N706A, 2N582), dioda B14A ili B14B (analogni 1N914) …
Slijedi velika tablica parametara mikro krugova za koje se razmatra moguća reprodukcija-planira se ukrasti gotovo sve, od Fairchild MA704 video pojačala i dvostupanjskog Darlingtonovog kruga Westinghouse WM1110 do okidača Motorola MK302G i 2OR-NOT Sylvania SNG2 logička vrata! Nakon toga slijedi oko 10 stranica shematskih dijagrama i opisa serije TI SN5xx, zajedno sa smjernicama za projektiranje IC -a.
Kao rezultat primjene ovih genijalnih metoda za razvoj domaće elektronike do 1970. godine, u zemlji nije ostalo nikakvog izvornog razvoja, osim Osokinovog IC germanija - svega što se moglo kopirati: od velikih kristala osnovne matrice do beznačajnih registara pomaka.
Također je smiješno da je primitivna hibridna filmska tehnologija bila iznimno popularna u SSSR -u čak i kad je ostatak svijeta već dugo prešao na IP. Činjenica je da je na sovjetskoj razini tehnološkog razvoja bilo vrlo teško izraditi sheme barem srednje integracije, pa su civilni proizvodi prikupljeni na čudovištima poput 230. serije. To su pravi IC-i, samo napravljeni kao "makro krug": hibridni dizajn, višeslojna tehnologija debelog filma, od kojih svaki sadrži do 40 logičkih elemenata tipa TTL, tvoreći ili brojače, ili registre, ili uređaje za balansiranje.
Dizajn serije je vrlo neobičan - višeslojna ploča s pravilnom strukturom i unutarnjom montažom na čip. Čudovišta tipa K2IE301B (primitivni četveroznamenkasti brojač, ali veći od kutije šibica) proizvodila su se u našoj zemlji do devedesetih godina prošlog stoljeća, ali sada su predmet lova na sakupljače mikroveza diljem svijeta, poput fosilnih kostiju mamuta.
Razinu ruske mikroelektronike tih godina dobro karakteriziraju ne oduševljena sjećanja na domoljube zasnovane na mitovima u stilu knjige "50 godina sovjetske mikroelektronike":
Prošlo je samo 20 -ak godina od pojave prvih IC -ova, a rezultati su bili fantastični …
I sasvim objektivno (budući da najviše rukovodstvo donosi strateške odluke na temelju ovih dokumenata), nedavno je skinuta oznaka tajnosti CIA -ovih izvješća o analizi domaće industrije (SSSR nastoji izgraditi naprednu poluvodičku industriju s zapadnim strojevima pod embargom). Jedno od izvješća, pripremljeno 1972., bilo je usredotočeno na postignuća Unije u proizvodnji integriranih sklopova, 1999. ovaj je dokument deklasificiran i kasnije objavljen u mrežnoj knjižnici agencije. Evo nekoliko odlomaka iz nje:
… Laboratorijska analiza dostupnih uzoraka, provedena u SAD -u, pokazala je da je njihov dizajn prilično primitivan, a kvaliteta uglavnom loša. Uzorci su očito lošiji od njihovih kolega proizvedenih u SAD -u. Čini se da su čak i proizvodi iz 1971. s tvorničkim oznakama prototipi … Ništa se ne zna o dostupnosti komercijalne opreme u SSSR-u koja bi koristila integrirane krugove … Ako je Unija stvorila veliku i održivu industriju mikro krugova, tada je njezin interes također je zbunjujući zbog velikih nabavki opreme i tehnologija sa Zapada za proizvodnju ovih proizvoda … SSSR je prekasno primio tehnologiju ravnog silicija i zbog stalnih poteškoća s proizvodnjom početnog silikonskog materijala u dovoljnim količinama, proizvodnja mikro kola u Uniji ipak su započela prilično nedavno i u vrlo malim količinama … Unija je 1968. godine ponudila prerađeni silicij na prodaju u Europi, međutim tvrtke koje su ga kupile žalile su se na lošu kvalitetu ovog materijala.
Agent CIA -e (njegovo ime je uklonjeno iz izvještaja), koji je posjetio tvornicu u Bryansku, napisao je:
… Proizvodne tehnologije zaostaju 5-10 godina od onih koje se koriste u SAD-u. Zapadna oprema naširoko se koristi u tvornici. Čini se da neki od proizvoda u završnom testiranju nose zaštitni znak velikog američkog proizvođača integriranih krugova, iako agent nije uspio ispitati te uzorke izbliza kako bi potvrdio ovu sumnju.
Količine proizvodnje u tvornici u Lenjingradu ocijenjene su kao značajno niže nego u Bryansku. Isti ili drugi američki obavještajni agent koji je 1972. posjetio tvornicu Svetlana naveo je manje od 100.000 visokofrekventnih tranzistora mjesečno i napomenuo da postrojenje koristi i neku zapadnu opremu.
U izvješću se također napominje da je produktivnost proizvoda proizvedenih u ovoj tvornici niža od one koju je SSSR proglasio za ovu vrstu integriranih krugova prije tri godine. Kao rezultat svog posjeta tvornici u Voronežu, agent je primijetio prisutnost velikog broja difuzijskih peći na ovom mjestu - oko 80 komada, međutim, samo ih je 20 -ak stvarno korišteno u vrijeme njegova posjeta. Istodobno, u pogonu nije bilo mnogo instalacija za termokompresijsko zavarivanje žice. Za usporedbu, 1971. godine u Sjedinjenim Državama proizvedeno je više od 400 milijuna IC -a, navodi CIA.
Istodobno, slavni Koordinacijski odbor za multilateralnu izvoznu kontrolu (CoCom), osnovan 1949. godine i s povjerljivosti objavljen 1953. godine, osmišljen za kontrolu prometa opasnih tehnologija, trebao je spriječiti sovjetsku prijetnju svijetu, učinkovito ograničavajući vojni potencijal SSSR -a, oduzimajući mu pristup svim novim tehnologijama koje bi se mogle koristiti u vojne svrhe. No, sjećamo se da SSSR praktički nije imao ciljeve, osim vojske, a sve što je razvio bilo je 99% u vojno-industrijskom kompleksu, odnosno CoKom mu je blokirao pristup gotovo svim naprednim svjetskim tehnologijama.
Iznenađujuće, ovo je djelovalo iznimno učinkovito-na primjer, nismo mogli niti kupiti niti ukrasti pravi CDC 7600 (bio je grijeh zamijeniti ga BESM-6), a nismo mogli dobiti ni živi Cray-1 (koji je u budućnosti bio planirano objavljivanje kao BESM-10).
No, pravi je problem bio drugačiji - od početka šezdesetih godina navikli smo kopirati zapadne IC -ove, pa je za to bilo važno kopirati njihove proizvodne linije. Tu nas je čekala zasjeda - za Zelenograd smo, kako se sjećamo, uspjeli kupiti još nešto od Japanaca, Finaca i Švicarca (čak ni za valutu, već izravno za zlato), ali od sredine 1960 -ih taj tok počinje da se brzo osuši. Gotovo nijedno poduzeće - proizvođač precizne opreme za fotolitografiju, nije htjelo pasti pod sankcije 17 država odjednom, riskirajući gubitak cijelog poslovanja radi neznatne dobiti u SSSR -u, pogotovo nakon što je kompletna proizvodna linija s materijalima a dokumentacija je nebitan objekt za krijumčarenje.
Kao rezultat toga, nema IP -a bez alatnih strojeva, a mi smo imali samo tri načina, svaki sa svojim zamkama - raditi do kraja osamdesetih na opremi 1963. (oni su to učinili), pokušati razviti vlastiti (za dugo i ne uvijek uspješno) ili dobiti barem nešto putem neutralnih zemalja poput Švicarske. Posljednja je rijeka brzo presušila do potoka, iako se, primjerice, krajem 1980 -ih pokazalo da je Toshiba Machine Company od 1982. do 1984., zaobilazeći zabrane, SSSR -u ilegalno dobavljala opremu za preciznu obradu podmorskih propelera. Da nije bilo raspada Sovjeta i ublažavanja politike Odbora, ova bi priča za nju mogla završiti vrlo tužno.
Nakon toga, odlomci ruskog povjesničara elektronike, više puta spominjani u ovim člancima, Borisa Malaševiča, smatraju se nekom vrstom izopačene ironije:
Tada su postojale tri zemlje u svijetu koje su proizvodile, recimo, fotolitografsku opremu: SAD, Japan i Sovjetski Savez. Ovo je najpreciznija oprema među svim tehničkim uređajima: razina tehnologije u mikroelektronici ovisi o razini fotolitografije … Mora se imati na umu da je unatoč svim problemima s kojima se naša zemlja suočila, jedino Sovjetski Savez imao jedinu samodostatnu elektroniku u svijetu. U kojem je sve imalo svoje i koje je samo proizvodilo čitav niz elektroničkih proizvoda od radijskih cijevi do VLSI -ja. Imala je vlastitu znanost o materijalima, svoje strojarstvo - sve je bilo njezino.
Općenito, s čipovima je sve postalo jasno.
Sada nam preostaje razgovarati o sovjetskim mikroprocesorima i sigurno dovršiti temu razvoja sovjetske mikroelektronike.
Evolucija
Za razumijevanje daljnjeg teksta, spomenimo da su se mikroprocesori razvili na sljedeći način.
Prva generacija mikro kola, razvijena 1962.-1963., Bili su čipovi niske integracije. To je značilo da svaki mikrokrug sadrži samo najosnovnija logička vrata - elemente 2I -NOT, na primjer.
Svaki procesor (naglašavamo da to nije nužno mikroprocesor!) Sadrži tri glavne komponente (prirodno, u modernim čipovima to su daleko od takvih osnovnih jedinica kao u 1960 -ima; sada se, na primjer, ALU shvaća kao integralni element s registre vlastitog firmvera itd.).
Prva je aritmetička logička jedinica ili ALU, dizajnirana za izvođenje (obično) samo nekoliko osnovnih operacija - zbrajanje i logičko I, ILI, NE. Tradicionalni ALU -ovi nisu sadržavali sklopove hardverskog oduzimanja i nisu bili potrebni, oduzimanje se u pravilu zamjenjuje zbrajanjem s negativnim brojem. Naravno, ALU nisu sadržavali blokove hardverskog množenja, dijeljenja, vektorskih i matričnih operacija. ALU je također radio samo s cijelim brojevima, prije usvajanja standarda IEEE 754 - 1985. ostalo je još 20 godina, pa je apsolutno svaki proizvođač računala samostalno implementirao stvarnu aritmetiku, do mjere njegove perverznosti.
Da ste šezdesetih bili programeri, onda bi vas prava aritmetika mogla izludjeti. Nije bilo jedinstvenog standarda za predstavljanje brojeva, zaokruživanje niti za operacije s njima, pa su programi bili praktički ne prenosivi. Osim toga, različiti strojevi imali su svoje neobičnosti u ostvarenju stvarnih brojeva, pa ih je svakako trebalo znati i uzeti u obzir. Na nekim platformama određeni su brojevi bili nule za usporedbu, ali ne i za zbrajanje i oduzimanje, pa su zbog toga, za siguran rad, morali prvo pomnožiti s 1,0, a zatim u usporedbi s nulom.
Na drugim platformama isti je trik uzrokovao trenutačnu nedokumentiranu pogrešku prekoračenja, iako nije bilo stvarnog prekoračenja. Neka su računala, pokušavajući izvesti takvu operaciju, odbacila posljednja 4 bitna bita, većina strojeva vratila je nulti rezultat za razliku između X i Y, ako su X i Y mali, čak i ako nisu jednaki, a neki bi mogli iznenada dobiti nulu, čak i u slučaju velike razlike među njima, ako je samo jedan broj bio blizu nule. Zbog toga su se operacije "X = Y" i "X - Y = 0" sudarile i dovele do iznenađujućih pogrešaka. Na primjer, na superračunalima Cray, kako bi se to izbjeglo, prije svakog množenja i dijeljenja izvršena je ponovna dodjela "X = (X - X) + X". Anarhija među stvarnom aritmetikom nastavila se sve do 1985. godine, kada je konačno usvojen moderni standard s pomičnim zarezom.
Druga važna komponenta procesora bili su registri, koji su trebali pohranjivati obrađene brojeve i na njima izvršavati operacije pomaka.
Konačno, treća najvažnija komponenta bio je upravljački uređaj - dekoder strojnih uputa koje dolaze iz RAM -a, pokrećući izvršavanje određenih ALU funkcija nad brojevima u registrima.
Upravljački uređaji razlikovali su se po složenosti, širini bitova i vrstama uputa koje su mogli dekodirati, što je složeniji i sporiji UU, lakše je i praktičnije bilo pisati kôd, jer je mogao podržavati širok raspon složenih naredbi, čineći život lakšim za programere. UU je obično imao zaseban firmware, u kojem je bio popis podržanih naredbi, a bilo je moguće, u određenim granicama, promijeniti mogućnosti procesora promjenom čipova s ovim firmwareom, ovaj koncept se zvao mikroprogramiranje. Sadržaj firmvera činio je naredbeni sustav ovog procesora, očito je da su naredbeni sustavi različitih strojeva međusobno nekompatibilni.
U slučaju niske integracije, sve su ove komponente u pravilu bile implementirane na nekoliko ploča, a procesor je bio kutija koja je sadržavala desetke takvih ploča s nekoliko stotina mikro sklopova. Međutim, već 1964. godine pojavili su se čipovi srednje integracije, serija Texas Instruments SN7400. Godine 1970. u liniji se pojavio prvi punopravni ALU, 4-bitni mikro krug 74181, koji se mogao paralelno spojiti, dobivajući 8, 16 pa čak i 32-bitna računala (tzv. ALU s bit-slice-om).
Čipovi srednje integracije sadržavali su nekoliko stotina tranzistora, za razliku od nekoliko desetaka u prethodnoj generaciji. TI SN74181 našao je široku primjenu i postao jedan od najpoznatijih čipova u povijesti, posebno na njemu su sastavljeni procesori ranih računala Data General NOVA i neke serije DEC PDP-11 (za njih su sastavili i periferne procesore primjer, KMC11 i njihova implementacija stvarne aritmetike-slavni FPP-12), Xerox Alto, iz kojeg je Steve Jobs istrgnuo ideju o mišu i grafičkom sučelju, prvi DEC VAX (model VAX-11/780), Wang 2200, Texas Instruments TI-990, Honeywell opcija 1100 Znanstveni je koprocesor za njihova glavna računala H200 / H2000 i mnoge druge strojeve.
Čipovi srednje integracije, zbog svoje nevjerojatne jeftinoće i jednostavnosti, zadržali su se na tržištu do 1980 -ih, čak i kad su se već pojavili mikroprocesorski sustavi. Za sastavljanje procesora obično su bile potrebne 1-2 ploče i nekoliko desetaka mikro krugova.
Kasnih 1960 -ih napredak fotolitografije dosegao je razinu od nekoliko tisuća logičkih vrata po čipu, a pojavile su se i velike integracijske sheme. Obično su uključivali ALU sa svim uprtačima i registrima, što je omogućilo sastavljanje procesora od samo 2-10 čipova. Takozvani BSP (bit-slice procesor, izraz nema uspostavljen prijevod, obično se kaže "sekcijski").
Ideja iza BSP-a bila je da se paralelno povežu snažni čipovi koji sadrže sve potrebne komponente (samo je UU napravljen zasebno), te da se tako prikupi dugačak procesor iz mikro-krugova malih bitova (postojale su varijante do 64 bita!). BSP -ove su proizvodili mnogi, uključujući National Semiconductor (IMP, 1973), Intel (3000, 1974), AMD (Am2900, 1975), Texas Instruments (SBP0400, 1975), Signetics (8X02, 1977), Motorola (M10800, 1979) i mnogi drugi. Vrhunac razvoja bili su 16-bitni AMD Am29100 i Synopsys 49C402, proizvedeni do sredine 1980-ih, te monstruozni 32-bitni AMD Am29300, objavljeni 1985. godine.
BSP ima tri vrlo značajne prednosti.
Prvi je da se ALU -i mogu koristiti u horizontalnim konfiguracijama za izradu računala koja mogu obraditi vrlo velike podatke u jednom ciklusu takta.
Druga prednost BSP-a je ta što dizajn s dva čipa dopušta ECL logiku, koja je vrlo brza, ali zauzima puno prostora i odvodi mnogo topline. Rani MOS čipovi, poput PMOS -a ili NMOS -a, izvorno su se smatrali procesorima za kalkulatore i terminale, jer je njihova brzina bila znatno niža od ECL logike, samo se smatralo da je prikladna za izgradnju ozbiljnih računala. Tek nakon što je izum CMOS procesora poprimio izgled koji imaju sada, prije nego što su sekcijski ECL čipovi zavladali. Prije CMOS-a vjerovalo se da je općenito nemoguće stvoriti procesor s jednim čipom prihvatljivih performansi.
Treća prednost BSP -a bila je mogućnost stvaranja prilagođenih skupova uputa, koji bi se mogli stvoriti za oponašanje ili poboljšanje postojećih procesora, poput 6502 ili 8080, ili za stvaranje jedinstvenog skupa uputa posebno prilagođenog za maksimiziranje performansi određene aplikacije. Kombinacija brzine i fleksibilnosti učinila je BSP vrlo popularnom arhitekturom.
Otac mikroprocesora
Na kraju, razgovarajmo o tome tko je stvorio prvi mikroprocesor.
U kratkom razdoblju između 1968. i 1971. godine za njegovu je ulogu predstavljeno nekoliko kandidata, od kojih je većina odavno zaboravljena. Zapravo, ideja o stvaranju mikroprocesora nije bila ni približno revolucionarna kao tranzistor ili čak ravni proces. Doslovce je bilo u zraku, a tri godine je ogroman broj programera na ovaj ili onaj način pristupio implementaciji računala s jednim čipom.
Strogo govoreći, pitanje "tko je izumio mikroprocesor" nema smisla, osim čisto legalnog. Krajem 1960 -ih bilo je očito da će procesor na kraju biti smješten na jednom čipu, a bilo je samo pitanje vremena kada će se gustoća MOS čipova povećati do točke u kojoj je to bilo praktično. Zapravo, mikroprocesor nije bio revolucija, samo je došao u vrijeme kada su se poboljšanja MOS -a i marketinške potrebe isplatile.
Ne postoji službena definicija mikroprocesora.
Razni izvori ga opisuju u rasponu od jednog čipa do ALU-a s više čipova. U osnovi, mikroprocesor je marketinški izraz vođen potrebom da Intel i Texas Instruments označe svoje nove proizvode.
Kad bi bilo potrebno odabrati jednog oca koncepta mikroprocesora, to bi bio Lee Boysel. Tijekom rada u Fairchildu došao je na ideju o računalu temeljenom na MOS krugu, kao i postojećim komponentama - ROM -u (izumljeno 1966.) i DRAM -u (nastalo 1968.). Kao rezultat toga, prvi je objavio nekoliko utjecajnih članaka o MOS čipovima, kao i manifest iz 1967. koji objašnjava kako se MOS može koristiti za izgradnju računala usporedivog s IBM 360.
Boysel je napustio Fairchild i u listopadu 1968. osnovao Four-Phase Systems za izgradnju svog MOS sustava, 1970. demonstrirao je System / IV, moćno 24-bitno računalo. Procesor je koristio 9 mikro krugova: tri 8-bitna ALU AL1, tri ROM-a za mikrokod i tri mikro kruga upravljačkog uređaja izgrađenog na nepravilnoj logici (slučajna logika (RL)-metoda implementacije kombinatornih sklopova sintezom prema opisu na visokoj razini, a, budući da se sinteza odvija automatski, tada se raspored elemenata i njihovih spojeva na prvi pogled čini proizvoljnim, gotovo svi suvremeni upravljački uređaji sintetizirani su metodom RL). Čipset se dobro prodavao, a Four-Phase je dospio u Fortune 1000 prije nego je Motorola preuzeta 1981. godine. Međutim, AL1 nije mogao raditi u načinu rada s jednim čipom i trebao mu je vanjski kontroler i ROM s mikrokodom.
Druga gotovo zaboravljena tvrtka bio je Viatron, osnovan 1967., a već su 1968. predstavili svoj System 21, 16-bitni na prilagođenim MOS čipovima. Nažalost, izvođači su ih iznevjerili kvalitetom čipsa, pa je 1971. Viatron bankrotirao.
Viatron je doslovce skovao izraz "mikroprocesor" - upotrijebili su ga u svojoj najavi još 1968. godine, ali to nije bio jedan čip, tako su nazvali cijeli terminal. Unutar kućišta mikroprocesora nalazilo se hrpa ploča - sam procesor se sastojao od 18 prilagođenih MOS čipova na 3 ploče.
Ray Holt, koji nam je već poznat, dizajnirao je poznati F-14 CADC 1968.-1970. Za američko zrakoplovstvo. Zahvaljujući kasnijim odnosima s javnošću, mnogi ga smatraju ocem tehnologije mikroprocesora, no CADC se sastojao od 4 zasebna čipa vrlo originalne arhitekture.
Konačno, posljednja 3 kandidata su pravi SoC -ovi.
Godine 1969. Datapoint je sklopio ugovor s Intelom o razvoju verzije svog procesora s jednim čipom za terminal Datapoint 2200, koji je zauzeo cijelu ploču. Smiješno je da su osnivač tvrtke Gus Roche, njihov inženjer Jack Frassanito i Intelov stručnjak Stanley Mazor predložili ovu ideju Robertu Noyceu, osnivaču Intela, no on ju je najprije napustio jer nije vidio široke komercijalne izglede.
Gotovo u isto vrijeme, mala japanska tvrtka, Nippon Calculating Machine Ltd, obratila se Intelu za razvoj 12 novih kalkulacijskih mikrokruga. Drugi Intelov inženjer, Edward Hoff (Marcian Edward Ted Hoff Jr.), sličan Stanu, dolazi na ideju da ih zamijeni jednim kristalom. Kao rezultat toga, njih dvoje počinju voditi oba projekta: veći čip - Intel 8008, i manji - Intel 4004.
Nakon što su čuli za projekt, sveprisutni Texas Instruments obraća se Datapointu i iskušava ih da sudjeluju u razvoju. Datapoint im daje specifikacije, a oni proizvode treću verziju pravog mikroprocesora - TI TMX 1795. Istina, ovdje nije bilo puno neovisnosti, u mjeri u kojoj je čip ponovio ranu Intelovu pogrešku s rukovanjem prekidima.
U ovom trenutku Datapoint izmišlja sklopno napajanje, što dovodi do dramatičnog smanjenja potrošnje energije i zagrijavanja njihovog terminala, te poništava njihov ugovor. Intel zamrzava razvoj na nekoliko mjeseci, dok se TI nastavlja, pa je kao rezultat toga njihova najava održana nešto ranije od komercijalnog izdanja Intela 4004, što ga formalno čini prvim mikroprocesorom u povijesti.
Drski TI nastavio je tužiti (kao u situaciji s prvim integriranim krugom) sve, sve do 1995. godine, kada je lukavi Lee Boysel uvjerio sud da je izumio prvi procesor i da su patenti Texas Instruments poništeni. Daljnja povijest poznata je svima - čipovi iz TI -a praktički se nisu prodavali, dok je Intel dovršio oba procesora, i velike i male, i tako postavio temelje svoje slave i bogatstva za desetljeća koja dolaze.
Nevjerojatno je da je, kao i u slučaju Osokina, SSSR razvio vlastitu, potpuno neovisnu verziju mikroprocesora, za koju vrlo malo ljudi zna! U izvornoj verziji, međutim, radilo se o BSP-u s tri čipa, no posao je dovršen 1976., nije bilo kasno i nitko se nije potrudio nadograditi ga na punopravnu arhitekturu s jednim čipom.
Kao rezultat toga, kao i uvijek, na području čisto inženjerskih prioriteta, kao i u slučaju tranzistora i mikro sklopova, otišli smo gotovo u rang sa Zapadom i pokazali visoku znanstvenu razinu razvoja, no njihova je provedba u konačnici bila noćna mora.
Prvi domaći mikroprocesor nije uzletio zbog toga što mu je kum - nitko drugi do Davlet Gireevich Yuditsky! Čini se da su Shokin i Kalmykov mrzili sve koji su se bavili barem nečim originalnim: Kartsev, Staros, Yuditsky - i namjerno pritiskali sav njihov razvoj.
Kako je Yuditsky, otac modularnih superračunala, došao do razvoja procesora?
O tome ćemo govoriti u sljedećim dijelovima, ovdje ćemo samo primijetiti da je početkom 1973. godine on, u to vrijeme direktor Zelenogradskog SVC-a, okupio kompaktnu radnu skupinu za razvoj arhitekture novog mini-računala (nije temeljeno na DEC i HP strojevima, poput računala SM) - "Electronics -NTs", modularno i prilično originalno. Iste godine Yuditsky je naložio omladinskom timu laboratorija V. L. Dshkhunyana da radi na razvoju pristupa izgradnji mikroprocesora - prvom u SSSR -u.
Nakon što su analizirali ono što je proizvedeno na Zapadu, za osnovu su odabrali BSP, a 1976. stvorili su procesor serije 587 na tri čipa - IK1, IK2, IK3, jedan od rijetkih koji nemaju izravan zapadni pandan (sada njihov vrlo prvo izdanje također je krajnji san mnogih kolekcionara). Nakon toga ova se serija razvila u 588 (5 čipova), a početkom 1980-ih stručnjaci iz SVC-a htjeli su je konačno implementirati u dizajn s jednim čipom, no na zahtjev Ministarstva elektroničke industrije Shoki, izvorna arhitektura bila je napušten u korist PDP-11.
Ostali programeri nisu stajali po strani, VNIIEM je kupio čipove Intel 8080, sve periferne uređaje, razvojni komplet Intel Intellec-800 za ovu arhitekturu i oduševljeno se bavio obrnutim inženjeringom. Procesor iz 1974. rastavljen je do 1978., a krajem 1970 -ih lansiran je u seriju kao 580IK80.
Od tog trenutka počinje era kopiranja mikroprocesora. Suprotno uvriježenom mišljenju, Sovjeti su ukrali ne samo tri Intelova čipa (8080, 8085, 8086), poznati DEC LSI-11, utjelovljen u naših desetak oblika, i Zilog Z80. U SSSR -u je proizvedeno mnogo analoga svih vrsta procesora.
Jedini procesor s ovog popisa nije ukraden, već reproduciran pod licencom - 1876VM1, pogon Angstrem, 1990. Proizveden (i opisan iz nekog razloga kao vlastiti razvoj, iako je konzorcij MIPS pružio sve specifikacije i dokumente za ovu arhitekturu), on je i dalje "14 MHz 32 -bitni RISC procesor", unatoč činjenici da je njegov prototip - izvorni R3000 je radio na 40 MHz još 1988. godine. Godine 1999. u NIISI -u je overklokiran na 33 MHz i objavljen kao 1890VM1T "Komdiv" - "najnoviji domaći razvoj". Nešto progresivniji 1892VM5Â otporan na zračenje od 120 MHz sastavljen je na temelju nešto manje drevnog MIPS -a R4000 + DSP na FPGA -u (!) Proizvođača Elvisa.
Izlaz
Ukratko rezimirajmo.
Ova tablica ne pokriva čak 1/10 svih klonova, također su neki od ovih čipova proizvedeni u iznimno ograničenim izdanjima (na primjer, cijena od 1810VM87 u dobrom stanju lako doseže od sakupljača do 200-300 USD, tako su rijetki), mnogi su se proizvodili samo u zemljama SIE (Bugarska i druge) - u samom SSSR -u razina proizvodnje bila je preniska.
U Intelovoj liniji procesori 8088, 80186 i 80188 preskočeni su, posljednja dva - zbog njihove niske rasprostranjenosti općenito, 80286 sa sovjetskom kulturom proizvodnje uopće nije savladana, kopirana je i puštena u iznimno malim količinama u DDR -u (barem autor nije uspio pronaći mitsku kopiju čisto sovjetskog KR1847VM286 ni u jednoj manje ili više ozbiljnoj zbirci procesora u svijetu).
Procesor 8086 objavljen je oko godine kada se 80386 pojavio u SAD -u i bio je posljednji od sovjetskih klonova.
Sada smo naoružani svim potrebnim znanjem kako bismo se ponovno sastali s našim herojem - Davletom Yuditsky, koji je upravo krenuo u Zelenograd kako bi razvio mikroveze za svoje nadolazeće superračunalo za obranu od projektila. O njemu će priča biti u sljedećem broju.
