इंटेल 4004: Difference between revisions

{{redirect|4004|4004 ईसा पूर्व विश्व की अनुमानित प्रारंभ के रूप में|अशर कालक्रम|अन्य सन्दर्भों में 4004 ई.पू|5वीं सहस्राब्दी ईसा पूर्व}}

|name          = इंटेल 4004

|caption        = ग्रे निशान के साथ सफेद सिरेमिक इंटेल C4004 माइक्रोप्रोसेसर

|data-width    = 4 बिट्स

|address-width  = 12 बिट्स (बहुसंकेतन)

|pack1          = 16-पिन [[डुअल इन-लाइन पैकेज|डीआईपी]]

|successor      = [[इंटेल  4040]]

|application    = बिज़िकॉम कैलकुलेटर, अंकगणितीय जोड़-तोड़

|sock1=[[डुअल इन-लाइन पैकेज|डीआईपी16]]

| support status = असमर्थित

'''[[Intel|इंटेल]]''' '''4004''' [[4-बिट कंप्यूटिंग]] [[सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट]] (सीपीयू) है। जिसे इंटेल कॉर्पोरेशन द्वारा 1971 में प्रमाणित किया गया था। Sold for US$60 (equivalent to $430 in 2022, $449.43 in 2023),<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]] में 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 तर्क 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 नई 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 परिवार 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 वास्तुकला 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]] द्वारा की गई थी, जिन्होंने वास्तुकला और पश्चात् में तर्क डिजाइन में योगदान दिया। पूरी तरह 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 बिक्री जुलाई 1971 से प्रारंभ हुई।

 

4004 डिज़ाइन को पश्चात् में 1974 में फागिन द्वारा [[Intel 4040|इंटेल 4040]] के रूप में सुधारा गया। और समान नामकरण के अतिरिक्त [[Intel 8008|इंटेल 8008]] और [[Intel 8080|इंटेल 8080]] असंबंधित डिज़ाइन थे।

अप्रैल 1969 में, [[Busicom|बिजनेसकॉम]] ने इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर के लिए नया डिज़ाइन तैयार करने के लिए इंटेल से संपर्क किया। उन्होंने अपना डिज़ाइन 1965 के ओलिवेटी प्रोग्राम 101 की वास्तुकला पर आधारित किया था, जो विश्व के पहले टेबलटॉप [[प्रोग्राम करने योग्य कैलकुलेटर]] में से है।<ref>{{cite web |url=https://www.oldcalculatormuseum.com/c-programma101.html |title=Olivetti Programma 101 Electronic Calculator |website=The Old Calculator Web Museum |quote=technically, the machine was a programmable calculator, not a computer.}}</ref><ref>{{Cite web

</ref> इसका मुख्य अंतर यह था कि बुसीकॉम डिजाइन 101 में महंगे विलंब-लाइन मेमोरी या मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव देरी लाइनों के अतिरिक्त भिन्न-भिन्न घटकों से भरे [[मुद्रित सर्किट]] बोर्डों और स्मृति के लिए ठोस-स्थान [[शिफ्ट का रजिस्टर|शिफ्ट का रजिस्टरों]] को परिवर्तित करने के लिए एकीकृत सर्किट का उपयोग करता हैं।

 

 

 

बिजनेसकॉम डिज़ाइन में प्रमुख अवधारणा यह थी कि प्रोग्राम नियंत्रण और ALU विशेष रूप से कैलकुलेटर बाज़ार पर लक्षित नहीं थे, यह ROM में 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]] 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 वास्तुकला 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

 

एक और विकास जिसने इस डिज़ाइन को व्यावहारिक बनाने की अनुमति दी, वह इंटेल का सबसे प्रारंभिक [[गतिशील रैम]] (डी रैम) चिप्स पर काम था। उस समय शिफ्ट रजिस्टर केवल कम निवेश वाले पढ़ने और लिखने वाले मेमोरी उपकरणों में से थे। वह रैंडम एक्सेस की अनुमति नहीं देते हैं, इसके अतिरिक्त, प्रत्येक घड़ी पल्स के साथ वह संग्रहीत डेटा को कोशिकाओं की श्रृंखला के साथ सेल में ले जाते हैं। किसी दिए गए डेटा को पुनर्प्राप्त करने का समय, उदाहरण के लिए बाइट, घड़ी की गति और श्रृंखला में कोशिकाओं की संख्या का कार्य है। यदि प्रोसेसर को रजिस्टर के माध्यम से प्रत्येक बिट के चक्र के लिए प्रतीक्षा करना पड़ता है तब परिणाम प्रभावी गति व्यावहारिक होने के लिए बहुत कम होगी। दूसरी ओर, डी रैम ने अपने द्वारा संग्रहीत किसी भी डेटा को रैंडम एक्सेस की अनुमति दी थी, जबकि इसकी क्षमता लगभग दोगुनी थी और इस प्रकार यह कम मूल्यवान था।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=12}}

 

अंत में, हॉफ ने देखा कि प्रोग्राम कंट्रोल चिप की अधिकांश सम्मिश्रता प्रत्येक निर्देश के भिन्न-भिन्न प्रयुक्त होने के कारण थी। उन्होंने सुझाव दिया कि चिप इसके अतिरिक्त उपनेमका कॉल का समर्थन करता है और निर्देश जहां संभव हो उपनेमका के रूप में प्रयुक्त किया जाना चाहिए। एप्लिकेशन ने स्वाभाविक रूप से 4-बिट डिज़ाइन का सुझाव दिया, क्योंकि यह कैलकुलेटर द्वारा उपयोग किए जाने वाले [[बाइनरी कोडेड दशमलव]] (बीसीडी) मानों के सीधे हेरफेर की अनुमति देता है। हॉफ ने जुलाई और अगस्त 1969 तक समग्र डिजाइन अवधारणा पर काम किया था, किन्तु पाया कि बुसिकॉम के अधिकारी उनके प्रस्ताव में रुचि नहीं ले रहे थे।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=12}}

 

हॉफ के लिए अनजान, बुसिकॉम टीम उनके प्रस्ताव में बेहद दिलचस्पी ले रही थी। हालाँकि, अनेक विशिष्ट मुद्दे थे जिनके बारे में वह चिंतित थे। प्रमुख मुद्दा यह था कि दशमलव एडजस्टमेंट और कीबोर्ड हैंडलिंग जैसे कुछ रूटीन सबरूटीन्स के रूप में प्रयुक्त होने पर बड़ी मात्रा में ROM स्पेस का उपयोग करेंगे। दूसरा यह था कि डिज़ाइन में किसी प्रकार की रुकावट नहीं थी इसलिए वास्तविक समय की घटनाओं से निपटना मुश्किल होगा। अंत में, 4-बिट बीसीडी के रूप में संख्याओं को संग्रहीत करने के लिए साइन और दशमलव स्थान को स्टोर करने के लिए अतिरिक्त मेमोरी की आवश्यकता होगी।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=13}}

सितंबर 1969 में, [[स्टेनली मेजर]] फेयरचाइल्ड से इंटेल में सम्मिलित हुए। हॉफ और मजोर जल्दी ही बुसिकॉम चिंताओं के समाधान के साथ सामने आए। उपनेमकाओं की सम्मिश्रता को संबोधित करने के लिए, मूल रूप से बाइट [[macbook]] और सम्मिश्रडिकोडर सर्किटरी का उपयोग करके बुसिकॉम के डिजाइन में हल किया गया, मजोर ने 20-बाइट लंबा [[दुभाषिया (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 खाली करने के लिए ब्रांच बैक (सबरूटीन से वापसी) निर्देश को भी संशोधित किया।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=14}}

Intel और बिजनेसकॉम के मध्य विचार-विमर्श का परिणाम आर्किटेक्चर था जिसने 7-चिप बिजनेसकॉम डिज़ाइन को सीपीयू, ROM, RAM और I/O (इनपुट-आउटपुट) उपकरणों से बना 4-चिप Intel प्रस्ताव में घटा दिया। इस तरह का प्रस्ताव अक्टूबर 1969 में बुसिकॉम के अधिकारियों की विजिटिंग टीम के सामने प्रस्तुत किया गया था। वह सहमत थे कि नई अवधारणा बेहतर थी, और इंटेल को विकास प्रारंभ करने की अनुमति दी। हॉफ यह जानने के लिए परेशान था कि अनुबंध ने डिजाइन के सभी अधिकार बुसिकॉम को सौंपे, इसके अतिरिक्त कि यह पूरी तरह से इंटेल के भीतर डिजाइन किया गया था। इसके पश्चात् टीम जापान के लिए रवाना हो गई, किन्तु शिमा दिसंबर तक कैलिफ़ोर्निया में रहीं, अनेक सबरूटीन्स का विकास किया।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=15}}

एप्लिकेशन रिसर्च ग्रुप में काम करने वाले न तब हॉफ और न ही मजोर को वास्तविक सिलिकॉन डिजाइन करने का अनुभव था, और डिजाइन समूह पहले से ही मेमोरी उपकरणों के विकास के साथ काम कर रहा था। अप्रैल 1970 में, एमओएस डिजाइन समूह चलाने वाले लेस्ली एल. वदास्ज़|लेस्ली वदास्ज़ ने परियोजना को संभालने के लिए फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर से फेडेरिको फागिन को काम पर रखा था।{{sfn|Faggin|Hoff|Mazor|Shima|1996|p=16}} Faggin ने पहले से ही MOS सिलिकॉन गेट प्रौद्योगिकी के संपूर्ण विकास और इसके साथ बने पहले वाणिज्यिक एकीकृत सर्किट (IC) के डिजाइन का नेतृत्व करके अपना नाम बना लिया था। नई तकनीक पूरे सेमीकंडक्टर बाजार को परिवर्तित वाली थी।

इंटीग्रेटेड सर्किट में ट्रांजिस्टर और रेसिस्टर्स जैसे अनेक भिन्न-भिन्न घटक होते हैं जो अंतर्निहित सिलिकॉन को डोपेंट के साथ मिलाकर उत्पादित किए जाते हैं। यह आमतौर पर चिप को रासायनिक गैस की उपस्थिति में गर्म करके पूरा किया जाता है, जो सतह में फैल जाती है। पहले, सतह पर जमा [[अल्युमीनियम]] तारों का उपयोग करके सर्किट बनाने के लिए भिन्न-भिन्न घटकों को साथ जोड़ा गया था। चूंकि एल्युमीनियम 600 डिग्री पर और सिलिकॉन 1000 डिग्री पर पिघलता है, निशानों को आमतौर पर अंतिम चरण के रूप में जमा करना पड़ता है, जो अक्सर उत्पादन चक्र को सम्मिश्रबनाता है।