А история создания этого микропроцессора началась задолго до 1971 года, когда он был официально анонсирован, и неразрывно связана с историей самой компании Intel.В 1955 году Уильям Брэдфорд Шокли, один из изобретателей биполярного транзистора, основал в США компанию и назвал ее в честь самого себя — Shockley Semiconductor Laboratory В компанию Шокли не удалось привлечь своих бывших сотрудников из Bell Labs, и он нанял группу молодых талантливых ученых, которые продолжили работу над так называемыми четырехслойными диодами.

В сентябре 1957 года из-за конфликта с Шокли, который решил прекратить дальнейшие исследования кремниевых полупроводников, восемь инженеров уволились из его компании и основали новую американскую компанию Fairchild Semiconductor.

Уже в 1959 году Роберт Нойс, один из восьми основателей Fairchild Semiconductor, и независимо от него Джек Килби из компании Texas Instruments предложили способ объединения большого числа транзисторов в одну интегральную схему. Нужно отметить, что способ Нойса отличался от способа Килби и оказался более подходящим для массового производства. Так в 1960 году компания Fairchild Semiconductor стала одним из ведущих поставщиков интегральных микросхем. Но к 1968 году из-за конфликтов с управляющей венчурной компанией, которой принадлежала компания Fairchild Semiconductor, сотрудники стали увольняться. Роберт Нойс и Гордон Мур, покинувшие компанию Fairchild Semiconductor, совместно с примкнувшим к ним менеджером Энди Гроувом основали новую компанию, которую первоначально решили назвать N M Electronics, но это название просуществовало недолго. Поняв его бесперспективность, они решили дать своему детищу имя Intel. Понятно, что любой новой компании нужен стартовый капитал. Первым инвестором Intel стал финансист Артур Крок. Первый бизнес-план компании состоял из одной страницы и был напечатан на пишущей машинке. Однако Артур Крок поверил в амбициозные планы основателей Intel и вложил в компанию 2,5 млн долл.

Первоначально компания Intel занималась производством микросхем оперативной памяти, однако прибыли этот бизнес не приносил.

 

В 1969 году небольшая японская компания NCM, занимавшаяся производством калькуляторов, заказала у Intel 12 микросхем. 32-летний М. Э. Хофф предлагает руководству Intel и Busicom уменьшить число микросхем, используя центральный процессор, который должен будет выполнять арифметические и логические функции, один вместо нескольких микросхем. Идея была принята руководством обеих фирм. В течение осени 1969 года Хофф с помощью С.Мэйзора предложил новую архитектуру микросхем, число которых было сокращено до 4, включая центральный процессор: 4-разрядный центральный процессор (ЦПУ), ПЗУ для хранения ПО и ОЗУ для хранения данных пользователя. Развитие микропроцессора началось только в апреле 1970 года, когда Ф. Фаджин, физик из Италии, начал работать в Intel главным проектировщиком семейства MCS-4. Фаджину удалось свести микропроцессор CPU в один-единственный чип. В 1968 году он также реализовал первую в мире коммерческую микросхему, которая использовала технологию кремниевых затворов.

Новый метод

 

В фирме Intel Фаджин разработал новый, до тех пор не существовавший метод проектирования схем произвольной логики и внёс свой вклад во многие нововведения по разработке процессов и микросхем, весьма важные для реализации микропроцессора в одном чипе. М. Сима, который работал инженером по программному обеспечению в фирме Busicom и не имел никакого опыта в конструировании устройств МОП, помог Фаджину в разработке MCS-4, а позже стал работать с ним в фирме Zilog, созданной в конце 1974 года Фаджином и Р. Унгерманном и полностью посвящённой микропроцессорам. Фаджин и Сима вместе разработали микропроцессор Zilog Z80, который производится до сих пор.

Почему 4004?

Дело всё в том, что каждой категории продукции было присвоено своё число. Первыми изделиями Intel стали микросхемы памяти (PMOS-чипы), которым была присвоена нумерация 1xxx. В серии 2xxx разрабатывались микросхемы NMOS. Биполярные микросхемы были отнесены к серии 3xxx. 4-разрядные микропроцессоры получили обозначение 4xxx. Микросхемы CMOS получили обозначение 5xxx, память на магнитных доменах — 7xxx, восьми- и более разрядные микропроцессоры и микроконтроллеры принадлежали к серии 8xxx. Серии 6xxx и 9xxx не использовались.

Вторая цифра обозначала тип продукции: 0 — процессоры, 1— микросхемы RAM, 2 — контроллеры, 3 — микросхемы ROM, 4 — сдвиговые регистры, 5 — микросхемы EPLD, 6 — микросхемы PROM, 7 — микросхемы EPROM, 8 — чипы наблюдения и схемы синхронизации в генераторах импульсов, 9 — чипы для телекоммуникаций.

Третья и четвёртая цифры соответствовали порядковому номеру изделия, а так как для работы первого процессора требовалось ещё три специализированные микросхемы (микросхемы ROM, RAM и расширитель ввода-вывода), которые были выпущены раньше, чем 4004, то микропроцессор получил имя 4004.

Дебют

15 ноября 1971 года выходит микросхема 4004 — первый микропроцессор, который при стоимости 200 долларов реализовывал на одном кристалле функции процессора большой ЭВМ. Первый в мире микропроцессор был анонсирован в ноябре 1971 года в журнале Electronic News. В 2006 году корпорация Intel отметила 35-летний юбилей одного из самых значительных достижений в истории технологий. Микропроцессор 4004 выпускался в 16-контактном корпусе типа DIP, размеры кристалла были 12 мм² (3×4 мм). Процессор мог выполнять 60 000 (в среднем; максимально — до 93 000) инструкций в секунду (для сравнения, один из первых полностью электронных компьютеров — американский ЭНИАК — выполнял только 5000 (максимально) инструкций в секунду с разрядностью 20 бит, занимал 280 м², весил 27 тонн и потреблял 174 кВт энергии). Фирма Intel предугадала решающее значение микропроцессоров в миниатюризации компьютеров и поэтому выкупила у фирмы Busicom авторские права на микропроцессор 4004 и его усовершенствованные версии за 60 000 долларов.