इंटेल 4004: Difference between revisions

'''[[Intel|इंटेल]]''' '''4004''' [[4-बिट कंप्यूटिंग]] [[सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट]] (सीपीयू) है। जिसे इंटेल कॉर्पोरेशन द्वारा 1971 में प्रमाणित किया गया था।और US$60 में बेचा गया। और (2022 में $430 के सामान्य ,2023 में $449.43) रखा गया था,<ref>{{cite web|url=https://arstechnica.com/information-technology/2011/11/the-40th-birthday-ofmaybethe-first-microprocessor/|title=The 40th birthday of—maybe—the first microprocessor, the Intel 4004|date=15 November 2011}}</ref> यह पहला व्यावसायिक रूप से निर्मित [[माइक्रोप्रोसेसर]] था,<ref>{{cite web |url=http://www.intel.co.uk/content/www/uk/en/history/museum-story-of-intel-4004.html |title=The Story of the Intel 4004 |website=Intel}}</ref> और [[इंटेल माइक्रोप्रोसेसरों की सूची|इंटेल माइक्रोप्रोसेसरों लिस्ट]] में यह प्रथम माइक्रोप्रोसेसर था ।  

4004 एमओएस सिलिकॉन गेट टेक्नोलॉजी (एसजीटी) की श्रेष्ठता का प्रदर्शन करते हुए बड़े पैमाने पर एकीकरण का पहला महत्वपूर्ण उदाहरण था। वर्तमान तकनीक की तुलना में, एसजीटी ही चिप क्षेत्र में ट्रांजिस्टर की संख्या से दोगुनी ऑपरेटिंग गति के साथ एकीकृत होती है। प्रदर्शन में इस स्टेप-फंक्शन वृद्धि ने उपिस्थित मल्टी-चिप सीपीयू की स्थान सिंगल-चिप सीपीयू को संभव बनाया था। अभिनव 4004 चिप डिजाइन सम्मिश्र लॉजिक और मेमोरी सर्किट के लिए एसजीटी का उपयोग करने के विधियों पर मॉडल के रूप में कार्य करता है, इस प्रकार विश्व के सेमीकंडक्टर उद्योग द्वारा एसजीटी को अपनाने में शीघ्रता लाता है। फेयरचाइल्ड में मूल एसजीटी के विकासकर्ता [[फेडेरिको फागिन]] थे जिन्होंने पहला वाणिज्यिक एकीकृत सर्किट (आईसी) डिजाइन किया था जिसने नवीन तकनीक का प्रयोग किया था, जो एनालॉग/डिजिटल अनुप्रयोगों (1968 में फेयरचाइल्ड 3708) के लिए अपनी श्रेष्ठता प्रमाणित करता है। इसके पश्चात् उन्होंने पहले सिंगल चिप माइक्रोप्रोसेसर बनाने के लिए आवश्यक अभूतपूर्व एकीकरण प्राप्त करने के लिए इंटेल में एसजीटी का उपयोग किया था।

यह परियोजना 1969 में अपने इतिहास का पता लगाती है, जब बिजनेसकॉम | बिजनेसकॉम कार्पोरेशन. ने [[इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर]] के लिए सात चिप्स के वर्ग को डिजाइन करने के लिए इंटेल से संपर्क किया, जिनमें से तीन ने भिन्न-भिन्न गणना मशीनों को बनाने के लिए विशेष रूप से सीपीयू का गठन किया। सीपीयू शिफ्ट-रजिस्टरों पर संग्रहीत डेटा और रोम (रीड ओनली मेमोरी) पर संग्रहीत निर्देशों पर आधारित था। तीन-चिप सीपीयू लॉजिक डिज़ाइन की सम्मिश्रता ने [[मार्सियन हॉफ]] को रैम (रैंडम एक्सेस मेमोरी) पर संग्रहीत डेटा के आधार पर अधिक पारंपरिक सीपीयू आर्किटेक्चर का प्रस्ताव दिया। यह आर्किटेक्चर बहुत सरल और अधिक सामान्य-उद्देश्य वाला था और यह संभावित रूप से चिप में एकीकृत किया जा सकता था, इस प्रकार निवेश कम करने और इसकी गति में सुधार हुआ था। डिजाइन की प्रारंभ अप्रैल 1970 में फेडेरिको फागिन के निर्देशन में [[मासाटोशी द्वीप|मासाटोशी शीमा]] द्वारा की गई थी, जिन्होंने आर्किटेक्चर और पश्चात् में लॉजिक डिजाइन में योगदान दिया। पूरी प्रकार से परिचालित 4004 की पहली डिलीवरी मार्च 1971 में बुसीकॉम को इसके 141-पीएफ प्रिंटिंग कैलकुलेटर इंजीनियरिंग प्रोटोटाइप (अब माउंटेन व्यू, कैलिफोर्निया में [[कंप्यूटर इतिहास संग्रहालय]] में प्रदर्शित) के लिए की गई थी।<ref>{{cite web|url=http://www.intel4004.com/proto_calc.htm|title=The Intel 4004 Microprocessor and the Silicon Gate Technology: The Busicom Engineering Prototype|website=Intel4004.com}}</ref> इसकी सामान्य सेल जुलाई 1971 से प्रारंभ हुई।

प्रथम के कैलकुलेटर डिजाइनों के विपरीत, बुसिकॉम ने सामान्य-उद्देश्य प्रोसेसर अवधारणा विकसित की थी, जिसका लक्ष्य इसे कम-अंत वाले डेस्कटॉप प्रिंटिंग कैलकुलेटर में प्रस्तुत करना था, और फिर [[नकदी - रजिस्टर|कैश - रजिस्टर]] और स्वचालित टेलर मशीन जैसी अन्य भूमिकाओं के लिए उसी डिज़ाइन का उपयोग करना था। कंपनी ने पहले ही [[ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क|ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक]] [[छोटे पैमाने पर एकीकरण|लघु पैमाने पर एकीकरण]] लॉजिकआई सीका उपयोग करके कैलकुलेटर का उत्पादन किया था और इंटेल की [[मध्यम स्तर का एकीकरण]] (एमएसआई) तकनीकों का उपयोग करके इंटेल को चिप की संख्या कम करने में रुचि थी।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=10}}

इंटेल ने दो कंपनियों के मध्य संपर्क के रूप में कार्य करने के लिए वर्तमान में नियुक्त मार्सियन हॉफ, कर्मचारी संख्या 12 को नियुक्त किया। जून के अंत में, बिजनेसकॉम के तीन इंजीनियरों, मासाटोशी शिमा और उनके सहयोगियों मसुदा और ताकायामा ने डिजाइन प्रस्तुत करने के लिए इंटेल की यात्रा की थी। चूँकि उन्हें केवल इंजीनियरों के साथ संपर्क करने के लिए नियुक्त किया गया था, हॉफ ने अवधारणा का अध्ययन करना प्रारंभ किया। उनके प्रारंभिक प्रस्ताव में सात आईसी, कार्यक्रम नियंत्रण, अंकगणित इकाई (एएलयू), समय, कार्यक्रम रोम, अस्थायी मेमोरी, प्रिंटर नियंत्रक और इनपुट/आउटपुट नियंत्रण के लिए शिफ्ट रजिस्टर थे।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=11}}

बिजनेसकॉम डिज़ाइन में प्रमुख अवधारणा यह थी कि प्रोग्राम नियंत्रण और ALU विशेष रूप से कैलकुलेटर बाज़ार पर लक्षित नहीं थे, यह रोममें प्रोग्राम था जिसने इसे कैलकुलेटर में परिवर्तन कर दिया। मूल विचार यह था कि कंपनी ही चिप्स का उपयोग भिन्न-भिन्न मात्रा में शिफ्ट रजिस्टर रैम और प्रोग्राम रोम के साथ गणना मशीनों की श्रृंखला के उत्पादन के लिए कर सकती है। हॉफ इस बात से चकित थे कि बुसिकॉम के [[निर्देश सेट वास्तुकला|निर्देश सेट आर्किटेक्चर]] का सामान्य-उद्देश्य वाले कंप्यूटरों से कितना मेल खाता है। उन्होंने इस बात पर विचार करना प्रारंभ किया कि क्या वास्तव में सामान्य-उद्देश्य वाले प्रोसेसर को इतना सस्ता बनाया जा सकता है कि उसे कैलकुलेटर में प्रयोग किया जा सकता है।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=12}} जब इसके पश्चात् उनसे पूछा गया कि उन्हें पहले माइक्रोप्रोसेसर की आर्किटेक्चर के लिए विचार कहां से मिले, तब हॉफ ने बताया कि ब्रिटिश ट्रैक्टर कंपनी, [[प्लेसी]],<ref>Possibly he had confused the Plessey name with that of [[Massey Ferguson]], makers of agricultural machinery.</ref> [[स्टैनफोर्ड]] को मिनीकंप्यूटर दान किया था, और जब वह वहां थे तब उन्होंने इसके साथ खेला था। तदाशी सासाकी (इंजीनियर) ने कैलकुलेटर को चार भागों में विभाजित करने के विचार का श्रेय नारा महिला कॉलेज की अज्ञात महिला को दिया था, जो इंटेल के साथ अपनी पहली बैठक से पहले जापान में आयोजित विचार-मंथन बैठक में उपस्थित थी।<ref>{{cite web

=== मेजर सम्मिलित ===

सितंबर 1969 में, [[स्टेनली मेजर]] फेयरचाइल्ड से इंटेल में सम्मिलित हुए। हॉफ और मजोर शीघ्र ही बुसिकॉम चिंताओं के समाधान के साथ सामने आए। उपनेमकाओं की सम्मिश्रता को संबोधित करने के लिए, मूल रूप से बाइट [[macbook|मैकबुक]] और सम्मिश्र डिकोभय सर्किटरी का उपयोग करके बुसिकॉम के डिजाइन का समाधान किया गया, मजोर ने 20-बाइट लंबा [[दुभाषिया (कंप्यूटिंग)|इंटरप्रेटर (कंप्यूटिंग)]] विकसित किया जो समान मैक्रोइन्स्ट्रक्शन को निष्पादित करता था। शिमा ने नया व्यवधान जोड़ने का सुझाव दिया जो पिन द्वारा ट्रिगर किया जाएगा, जिससे कीबोर्ड को बाधित करने की अनुमति मिलेगी। उन्होंने एक्युमुलेटर (कंप्यूटिंग) को रिक्त करने के लिए ब्रांच बैक (सबरूटीन से परिवर्तित) निर्देश को भी संशोधित किया हैं।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=14}}

मूल्य लक्ष्यों तक पहुंचने के लिए, यह महत्वपूर्ण था कि चिप जितना संभव हो उतना छोटा हो और कम से कम संख्या में लीड का उपयोग करे। चूंकि डेटा 4-बिट्स का था और [[पता स्थान|एड्रेस स्पेस]] 12-बिट्स (4096 बाइट्स) था, लगभग 24-पिनों से कम किसी भी चीज़ के साथ सीधी पहुंच की व्यवस्था नहीं की जा सकती थी। यह काफी छोटा नहीं था, इसलिए डिजाइन 16-पिन दोहरे [[दोहरी इन-लाइन पैकेज|डुअल इन-लाइन पैकेज]] डीआईपी) लेआउट का उपयोग करेगा और 4 लाइनों के सेट के [[बहुसंकेतन|मल्टीप्लेक्सिंग]] का उपयोग करेगा। इसका अर्थ यह निर्दिष्ट करना था कि रोम में किस पते को आवश्यक तीन घड़ी चक्रों तक पहुंचना है, और अन्य दो इसे स्मृति से पढ़ने के लिए। 1 मेगाहर्ट्ज पर चलने से यह लगभग 80 माइक्रोसेकंड प्रति अंक पर बीसीडी मानों पर गणित करने की अनुमति देता हैं।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=15}}

1967 में, [[बेल लैब्स]] ने एमओएस ट्रांजिस्टर बनाने के बारे में पेपरप्रयुक्त किया जिसमें धातु के अतिरिक्त सिलिकॉन से बने स्व-संरेखित द्वार थे। चूँकि, यह डिवाइस प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट थे और इनका उपयोग आई सी बनाने के लिए नहीं किया जा सकता था। फागिन और [[टॉम क्लेन]] ने जिज्ञासा को लिया और विश्वसनीय आईसी बनाने के लिए आवश्यक पूरी प्रक्रिया प्रौद्योगिकी विकसित की थी। फागिन ने फेडरिको फागिन या फेयरचाइल्ड 3708 का डिज़ाइन और निर्माण भी किया था,<ref>{{cite web |url=http://www.intel4004.com/images/elect_cov_pg1.jpg |title=A faster generation of MOS devices with low thresholds is riding the crest of the new wave, silicon-gate IC's |last=Faggin |first=Federico |access-date=3 June 2017}}</ref> एसजीटी के साथ बनाया गया पहला आईसी, पहली बार 1968 के अंत में बेचा गया, और इलेक्ट्रॉनिक्स के कवर पर चित्रित किया गया (29 सितंबर 1969) है।<ref>{{cite web |url=http://www.intel4004.com/papers.htm |title=''Earliest Published Papers'' |last=Faggin |first=Federico |access-date=3 June 2017}}</ref> {{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=16}} सिलिकॉन गेट तकनीक ने लीकेज करंट को 100 गुना से अधिक कम कर दिया, जिससे डीरैम्स (डायनेमिक रैंडम एक्सेस मेमोरी) जैसे परिष्कृत डायनेमिक सर्किट संभव हो गए थे। इसने फाटकों के लिए उपयोग किए जाने वाले अत्यधिक डोप्ड सिलिकॉन को इंटरकनेक्शन बनाने की अनुमति दी हैं, जिससे माइक्रोप्रोसेसरों जैसे यादृच्छिक-लॉजिक आईसी के सर्किट घनत्व में काफी सुधार हुआ हैं।

[[File:Unicom 141P Calculator 3.jpg|thumb|right|यूनिकोम 141पी, बिजनेसकॉम 141-पी एफ का [[मूल उपकरण निर्माता]] संस्करण है।]]उस समय इंटेल की चिप-नामकरण योजना प्रत्येक घटक के लिए चार अंकों की संख्या का उपयोग करती थी। पहला अंक उपयोग की गई प्रक्रिया प्रौद्योगिकी को इंगित करता है, दूसरा अंक सामान्य कार्य को इंगित करता है, और अंतिम दो अंक उस घटक प्रकार के विकास में अनुक्रमिक संख्या निर्दिष्ट करते हैं। इस परिपाटी का उपयोग करते हुए, चिप्स को 1302, 1105, 1507, और 1202 के रूप में जाना जाता था। फागिन ने अनुभव किया कि यह इस तथ्य को अस्पष्ट कर देगा कि उन्होंने सुसंगत सेट का गठन किया, और उन्हें 4000 वर्ग के रूप में नाम देने का निर्णय किया हैं।<ref name="FFsign">{{cite web |title=Federico Faggin's Signature |publisher=Intel4004.com |url=http://www.intel4004.com/sign.htm |access-date=2012-08-21}}</ref> चार चिप्स निम्नलिखित थे: 4001, 256-बाइट 4-बिट रोम; 4002, डीआरएएम चार 20-निबल रजिस्टरों के साथ; 4003, I/O सीरियल और समानांतर आउटपुट के साथ 10-बिट स्टैटिक शिफ्ट रजिस्टर के साथ; और 4004 सीपीयू थे । पूर्णता से विस्तारित सिस्टम कुल 4 kB रोम के लिए 16 4001, रैम के कुल 1,280 निबल्स (640) बाइट्स के लिए 16 4002 और 4003 की असीमित संख्या का समर्थन कर सकती है। यह 4003 4001 पर प्रोग्राम करने योग्य इनपुट और आउटपुट पिन से जुड़े थे और 4002 पर आउटपुट पिन से सीधे सीपीयू से नहीं जुड़े थे। {{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=11}}

शिमा के आते ही फागिन इन चिप्स के प्रतिरूप भेज रहे थे। अप्रैल में, उन्हें पता चला कि कैलकुलेटर प्रोटोटाइप चालू था। उस महीने के पश्चात् में, शिमा ने इंटेल को 4001 रोम के लिए अंतिम मास्क भेजा, डिजाइन अब पूरा हो गया था। इसमें 4004, दो 4002, तीन 4003 और चार 4001 चिप्स सम्मिलित थे। अतिरिक्त 4001 ने वैकल्पिक वर्गमूल फलन प्रदान किया। फागिन को 4001 में निराशाजनक समस्या मिलने के पश्चात् अंतिम परिवर्तन जोड़ा गया, जो केवल तब हुआ जब चिप्स गर्म थे। नया रजिस्टर डिकोभय सर्किट जोड़ना फागिन का समाधान था। 4002 में भी यही समस्या देखी गई थी और उसी समाधान का उपयोग किया गया था। अगस्त 1971 में मात्रा में उत्पादन प्रारंभ हुआ था।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=17}}

इंटेल प्रबंधन को संदेह था कि उनकी सेल टीम अपने ग्राहकों को उत्पाद के बारे में बता सकती है। जैसा कि इंटेल अब मेमोरी मार्केट में सफल था, वह चिंतित थे कि 4004 मार्केट को भ्रमित कर सकता है और इसे विज्ञापित करने में संकोच कर रहा था।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=17}} उन्हें भय था कि वर्तमान इंटेल ग्राहक नए उत्पाद को प्रतियोगिता के रूप में देख सकते हैं, इसके अतिरिक्त प्रतिस्पर्धियों से मेमोरी खरीद सकते हैं।<ref>{{Cite web |date= |title=Intel 4004 Microprocessor 35th Anniversary |website=[[YouTube]] |url=https://www.youtube.com/watch?v=j00AULJLCNo |url-status=live}}</ref> हॉफ और मेजर भी चिंतित हैं कि डिजाइन की सीमाएं उन उपयोगकर्ताओं के लिए कम अनुभव होंगा जो उस समय मार्केट में प्रवेश करने वाले नए 16-बिट [[मिनी कंप्यूटर]] के प्रवृत्त थे।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=18}}