Bericht Intel 4004: Die erste frei verkäufliche Serien-CPU hatte 0,75 MHz

[Foma]

Ich weiß nicht ob es schon gepostet wurde, auf YouTube gibt es ein Video die so einen Prozessor in Action zeigt. Ich finde es richtig krass was innerhalb eines Prozessors so abgeht. Leider gibt es solche Videos nicht von aktuellen Prozessoren oder hat da jemand zufällig einen Link?

YouTube

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[Tulol]

würde mich interessieren wie das lief dass die Rechte überhaupt erst dort lagen

Steht doch im Artikel.
Busicom gab den Chip bei intel in Auftrag.
Intel war also bloß der Auftragsentwickler. Gefertigt wurde er ja auch nicht bei Intel sondern bei MOS.

 

[Herdware]

Gefertigt wurde er ja auch nicht bei Intel sondern bei MOS.

Und für die, die sich nicht so mit "Computergeschichte" auskennen, aber der Name vielleicht irgendwie bekannt vorkommt:
MOS wurde später von Commodore gekauft und die von MOS entwicklete 6502-CPU bildete die Grundlage für Commodores berühmte 8Bit-Homecomputer.

 

[Tulol]

6502-CPU bildete die Grundlage für Commodores berühmte 8Bit-Homecomputer.

Und den Commodore PET(und spätere CBMs), die ganzen Commodore Diskettenlaufwerke, den Apple II, Atari VCS sowie die ganzen 8Bit Ataris(400er/800er), und unzählige andere 8Bit Geräte dieser Zeit die nicht den Z80 von Zilog oder den Motorola 6800er nutzen.

 

[4nanai]

Ja, hier ist leider viel Wissen verloren gegangen.

Wer mit wenig Volt arbeitet aber mit viel Ampere, hat das System von Stromfluss durch metallische Leitern nicht verstanden.

Mag vielleicht daran liegen, dass CPUs keine Gleichstrom-Hochspannungsleitungen sind und unter Effekten wie Gate Leakage und dynamischen Schaltverlusten (Pdyn = C*V²*f) leiden, bei denen der Strombedarf bei steigender Spannung extrem steigt.

https://tu-dresden.de/ing/elektrote...Vorlesung_Digitale_CMOS_Schaltungen_Power.pdf


Darüber hinaus und da sich Gates wie in #60 angemerkt wie Kondensatoren verhalten, lassen sich extreme Taktfrequenzen von mehreren GHz auch nur dann realisieren, wenn der Wechsel zwischen den Logikpegeln möglichst schnell erfolgt und das ist nur bei einem niedrigen Spannungsdelta zwischen High und Low möglich.

 

[andi_sco]

mit einer Taktfrequenz von 750 kHz und rund 2.300

Aus den weiten des Internets: schematische Darstellung des 4004

Interessantes Detail am Rande ist wohl, dass Intel einige Jahre später die Patentrechte daran von Busicom kaufen musste.. würde mich interessieren wie das lief dass die Rechte überhaupt erst dort lagen

Weil Busicom der Auftraggeber war und der 4004 nur das Endprodukt

Ja der fehlt noch in der Sammlung aber die Preise dafür sind wirklich abartig geworden. Da bin ich wohl 20 Jahre zu spät dran....

Leider gibt es nicht mal billige Kopien

"Wir haben hier einen Computer mit 73 Kilobyte. Wahnsinn oder"

Ja, schon krass, wie schnell die IBM 7090 waren und was trotzdem mit ihnen berechnet wurde

Das ist ein 75mm Wafer (ca. 3"), heute haben wir 300mm

Für den Videotext wurden also schon 150.000 Transistoren benötigt. Zur Zeiten der ersten CPU völlig utopisch.

Auch die Leistung ist heute unwahrscheinlich hoch:

 

[Stefan234]

Interessanter Ansatz.

Die Menge der Elektronen (Volt) ist für dich also komplizierter als der Antrieb der Elektronen (Ampere).

Die Übersprungshandlung der Elektronen auf den Bahnen passiert also durch die Menge, nicht den Antrieb.

Interessant.

Puh, bitte noch mal Spannung bei Wiki lesen, es ist genau anders rum. Spannung = Antrieb (Wenn mans einem Kind erklärt, komplett richtig ist auch das nicht, es ist kein Wasserrohr!)
Einfach auch daran zu erkennen, dass eine Spannung ohne Strom (nennt sich Potential) vorhanden sein kann. Strom aber nicht ohne Spannung.

Du musst bei der aktuellen Packdichte einige Milliarden Transistoren verdrahten, zum einen die Leiterbahnen zueinander isolieren, zum anderen die Via/Metal Layer zueinander. Wir haben aktuell ca. 10 Metal layer, teils auch ein paar mehr bei den CPUs
Wenn man überall ein paar µm mehr braucht um das zu isolieren wird der Chip riesig, bei 15V passt das nicht mal mehr auf den Wafer.
Ein weiterer Grund sind übrigens die Transistoren, willst du mit 15V schalten brauchst du Transistoren die das aushalten (Gateoxid-Dicke), kein Problem, aber die wären dabei aber alles andere als schnell (Frequenz). Wir sind da schon weit unter 10nm. Wenn die CPU auch nur mal 2V sieht wars das auch an der Stelle.
https://www.halbleiter.org/lexikon/G/Gateoxid/
Das ist übrigens der Grund warum Server langsamer Takten, dort macht man zu Gunsten der Haltbarkeit das Gate Oxid dicker. (Zumindest wenn der Hersteller eine eigene Fab hat und es beeinflussen kann, ob das bei den TSMC gefertigten CPU auch so ist weiß ich nicht)

@zonedriver
Höhere Ströme machen erst mal eins, Wärme.
Du kannst ohne größere Probleme höhere Ströme durch eine kleine Leitung bringen, wenn du es denn kühlen kannst. Genau das macht man bei den CPU. Dort fließen teils Ströme >100A, kurzzeitig, kontrolliert nach Temperatur. Wirds zu warm geht die Leistung runter. Alles kein Problem.

Man denkt hier schnell das ist wie mit einem Wasserrohr, aber ganz so einfach ist es nicht , die Mathematik dahinter ist komplexer, nicht nur U*I. U*I geht nur bei reinen ohmschen Verbrauchern, ist die CPU aber nicht und das macht heut zu Tage richtig Probleme. Leiterbahn neben Leiterbahn mit Isolator dazwischen = Kondensator. Induktion ist auch ein Thema, also das ist fast Zauberei was da gemacht wird. Die Komplexität ist für einen einzelnen Menschen nicht mehr zu fassen.

 

[PietVanOwl]

Danke für den schönen Retro Artikel, sehr interessant. Und auch der Vergleich mit Alder Lake ist eine echt nette idee.
MFG Piet

 

[Die wilde Inge]

mein erster PC (Weihnachten '99) hatte immerhin schon 450Mhz und die erste Aufrüstung waren dann 900Mhz ein paar Jahre später.

 

[Herdware]

und unzählige andere 8Bit Geräte dieser Zeit die nicht den Z80 von Zilog oder den Motorola 6800er nutzen.

Und da schließt sich auch wieder ein gewisser Kreis, bzw. zwei.

Der Zilog Z80 wurde ebenfalls vom in der News-Meldung erwähnten Federico Faggin entwickelt und war binärkompatibel zu Intels 8Bit-CPU 8080, der wiederum der Nachfolger des 8008 war, der auf den 4004 folgte.

Und der 6502 von MOS war gewissermaßen eine abgespeckte Sparversion des vom selben Team entwickelten Motorola 6800 und die ursprüngliche Variante 6501(?) war sogar so weit (Pin-)kompatibel, dass man sie einfach als Drop-in-Ersatz zum viel teureren 6800 ins Mainboard stecken/löten konnte.
Das ging Motorola dann aber doch zu weit und sie drohten zu klagen, weshalb MOS die nicht Pin-kompatible Variante 6502 bringen musste.

Die damaligen CPUs waren also fast alle irgendwie miteinander verwandt. 😁

 

[mibbio]

@Die wilde Inge Ja, damals waren die Sprünge beim Takt noch richtig groß und gab nicht selten eine Verdopplung (oder mehr) zwischen den Generationen.

 

[Fakechaser]

Der 4004 ist wieder ein Paradebeispiel für Ami-Propaganda.
Federico Faggin hat den 4004 praktisch komplett alleine entwickelt und das weiß Intel auch.
Aber da er es gewagt hatte Intel zu verlassen um Zilog zu gründen (weil Intel nicht geschnallt hat, was der 4004 eigentlich alles kann) haben sie Ted Hoff zum "Erfinder" gemacht. Dabei hatte er einfach nur eine Idee und ansonsten nichts, was Faggin nicht sowieso schon erfunden hatte.
Masatoshi Shima hat damals Faggin tatkräftig assistiert und ihm hat Faggin auch viel zu verdanken. Deshalb hat er ihn auch zu Zilog geholt.

Btw. haben die Intel Gründer selbst ihren eigenen Prof. "verraten" und ihr eigenes Unternehmen gegründet. Aber wehe dem, der es ihnen nachmachte. Intel war und ist schon immer ein unglaublich schäbiger und unsympathischer Laden gewesen.

Und wie so oft lässt sich wieder zusammenfassen:
Die wirklichen Meilensteine der Wissenschaft kommen entweder aus Europa oder von Europäern. Und in der heutigen IT ist die Brutstätte eher in Asien zu finden.
In den USA werden jedoch die Firmen gegründet, die Leute aus aller Welt angeworben etc.
Es ist das Herz des Turbo-Kapitalismus und der Vermarktung, aber nicht das Gehirn der Welt.

 

[cbtestarossa]

Dem Prozessor wurden die Schaltkreise damals noch in einer Presse reingestanzt.
Entworfen wurde das Teil sicher noch am Reißbrett und mit echter Tusche gemalt.
War halt noch viel Feinmechanik und Handarbeit gefragt damals.

p.s. Texas Instruments war scheinbar noch früher dran, aber eventuell noch keine Serienprodukion
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikroprozessor

pps. @Fakechaser
Joa Wirtschaft war schon immer ein schmutziges Geschäft.
Gibt gerade jetzt wieder auf glaub ZDFinfo/neo gute Dokus über Erfinder.
Da geht/ging es so dreckig zu dass man gar nichts mehr erfinden möchte.
Patente geben einem dann sowieso meist den Rest.
Und selbst wenn alle Hürden genommen wurden dann scheitert es oft noch an Politik und Wirtschaft,
die sich in der Zwischenzeit auf andere Lösungen verständigt haben.
Was bleibt sind noch kleine Nischen oder Dinge wie der Fischer Dübel.
Und ich denke dass das alles heute auch nicht mehr so einfach ist wie früher.
Globale Player usw.

 

[Weyoun]

Einfach auch daran zu erkennen, dass eine Spannung ohne Strom (nennt sich Potential) vorhanden sein kann. Strom aber nicht ohne Spannung.

Grundsätzlich hast du recht, wenn man die Supraleiter ausklammert. Denn dort fließt Strom ohne Widerstand und somit ohne Spannung.

 

[marcel151]

Ja, hier ist leider viel Wissen verloren gegangen.

Wer mit wenig Volt arbeitet aber mit viel Ampere, hat das System von Stromfluss durch metallische Leitern nicht verstanden.

1 Watt, 15 Volt, 0.06 Ampere. Klingt vernünftig.

300 Watt, 1.2 Volt, 250 Ampere....nicht lustig.

Aber so ist die heutige Zeit. Man betrachtet die Pioniere als Anfänger und versteht nicht, wie die heutige Zeit leider Gottes in die falsche Richtung läuft und wir Mädchen wie Greta brauchen, um dem letzten Realschüler zu erklären, das es nicht gut läuft.

Wieso hast Du Dich eigentlich noch nicht bei Intel beworben wenn Du es besser weißt? Es gibt sicher Gründe für die 1,2V. Oder meinst Du den tausenden von Ingenieuren ist das nicht bewusst bei Intel? Einiges wurde hier im Thread ja genannt.

 

[Stefan234]

Grundsätzlich hast du recht, wenn man die Supraleiter ausklammert. Denn dort fließt Strom ohne Widerstand und somit ohne Spannung.

Ein Supraleiter abseits des absoluten Nullpunkts bzw. Bei für Menschen angenehmen Temperaturen, ist aber auch so was wie der heilige Grad der E-Technik. Das würde nicht nur CPU revolutionieren. Interessant auf jeden Fall in der Theorie.
Ich denke aber der nächste echte große Sprung in der Prozessortechnik (wie die CPU im Titel vor 50 Jahren) wird in eine ganz andere Richtung gehen.

 

[[wege]mini]

Wenn sich Ladungsträger bewegen, dann hat man die Stromstärke, die in Ampere gemessen wird.

So kann man die Tatsache des Ladungsausgleiches natürlich auch interpretieren.

Die Bewegung ergibt den Antrieb......Interessant.

Bleiben wir doch beim Thema. 750 Khz und 2500 Transistoren sind damals wirklich Weltklasse gewesen. Die Jungs hatten mehr Ahnung, als verbildete Hochschuljünger im aktuellen Jahrtausend. Diese bauen nur Dinge, die von der Industrie und den Wirtschaftswissenschaftlern gewünscht werden.

Wieso hast Du Dich eigentlich noch nicht bei Intel beworben wenn Du es besser weißt?

Man gibt den Menschen keine Technik in die Hand, die von ihnen missbraucht wird und meistens nur für Waffen benutzt wird.

mfg

p.s.

eine unserer grundsätze besagt, ich darf jedem erzählen, was ich gesehen habe. ← das unterscheidet sich elementar zu dem, was mir gezeigt wurde.

Die Wissenden versuchen die Welt zu gestalten. Zum Wohle der Unwissenden. Nur Kapitalisten beuten Unwissende zu ihrem eigenen Nutzen aus. Ich versuche die Welt zu verbessern.

 

[testwurst200]

@Forum-Fraggle
Es dürfte mit das aufschlussreichste Video sein, wenn auch schon ein paar Tage alt. (oder gerade deshalb)

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Habe trotzdem nur sehr wenig verstanden 🙈

 

[cbtestarossa]

750 Khz und 2500 Transistoren sind damals wirklich Weltklasse gewesen. Die Jungs hatten mehr Ahnung, als verbildete Hochschuljünger im aktuellen Jahrtausend. Diese bauen nur Dinge, die von der Industrie und den Wirtschaftswissenschaftlern gewünscht werden.

Naja ich denke die haben damals auch schon auf Wirtschaftlichkeit, Einsatzgebiete,
Machbarkeit und Gewinnmaximierung geschaut.

TI hatte ja schon bedeutend mehr Transistoren (siehe obigen Link)
Habs mir aber noch nicht genau noch durchgelesen.

Aber Ingeneure tendieren sicher mal dazu das Bestmögliche zu entwickeln.
Eingebremst werden sie dann oft von anderen Dingen.

 

[testwurst200]

Die Wissenden versuchen die Welt zu gestalten. Zum Wohle der Unwissenden. Nur Kapitalisten beuten Unwissende zu ihrem eigenen Nutzen aus. Ich versuche die Welt zu verbessern.

Habe einen Buchtipp für dich
https://www.amazon.de/Kapitalismus-nicht-Problem-sondern-Lösung/dp/3959720882

:d