Intel 4004

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Microprocesador Intel 4004

El Intel 4004 (i4004), un CPU de 10bits, fue el primer microprocesador en un simple chip, así como el primero disponible comercialmente. Aproximadamente al mismo tiempo, algunos otros diseños de CPU en circuito integrado, tales como el militar F14 CADC de 1970, fueron implementados como chipsets, es decir constelaciones de múltiples chips.

[editar] Historia y descripción

El 4004 fue lanzado en un paquete de 16 pines CERDIP el 15 de noviembre de 1971. El 4004 fue el primer procesador de computadora diseñado y fabricado por el fabricante de chips Intel, quien previamente hacía semiconductores de chips de memoria. Los principales diseñadores del chip fueron Marcian "Ted" Hoff y Federico Faggin de Intel y Masatoshi Shima de Busicom (posteriormente de ZiLOG).

Originalmente diseñado para la compañía japonesa Busicom para ser usado en su línea de calculadoras, el 4004 también fue proporcionado con una familia de chips de soporte especialmente diseñados para él. Por ejemplo, cada "ROM de programa" internamente guardaba para su propio uso los 12 bit de dirección de programa del 4004, lo que permitía, si las 16 ROM fueron instaladas, acceso de 4 KB de memoria desde el bus de direcciones de 4 bits. El circuito 4004 fue construido con 2.300 transistores, y fue seguido el año siguiente por el primer microprocesador de 8 bits, el 8008, que contenía 3.300 transistores, y el 4040, que era una versión revisada del 4004.

Como su cuarta entrada en el mercado de microprocesadores, Intel lanzó el CPU que comenzó la revolución del microcomputador, el 8080, usado en el Altair 8800.

[editar] Especificaciones técnicas

Microprocesador de 4 bits
Contiene 2.300 transistores
Encapsulado CERDIP de 16 pines
Máxima velocidad del reloj 740 KHz
Usa Arquitectura Harvard, es decir, almacenamiento separado de programas y datos. Contrario a la mayoría de los diseños con arquitectura de Harvard, que utilizan buses separados, el 4004, con su necesidad de mantener baja la cuenta de pines, usaba un bus de 4 bits multiplexado para transferir:
- 12 bits de direcciones (direccionando hasta 4 KB)
- Instrucciones de 8 bits de ancho, que no deben ser colocadas en la misma memoria de
- Datos de 4 bits de ancho
El conjunto de instrucciones está formado por 46 instrucciones (de las cuales 41 son de 8 bits de ancho y 5 de 16 bits de ancho)
16 registros de 4 bits cada uno
Stack interno de llamadas a subrutinas de tres niveles de profundidad
Chipset (circuitos auxiliares) para crear sistemas basados en el 4004

[editar] Microarquitectura y patillaje

Haga clic en las imágenes para ver una versión de tamaño completo.

Intel 4004 diagrama arquitectónico de bloque

Intel 4004 DIP chip pinout

[editar] Chips de soporte (chipset)

4001: ROM de 256 bytes (256 instrucciones de programa de 8bits), y un puerto incorporado de I/O de 4 bits*
4002: RAM de 40 bytes (80 palabras de datos de 4 bits), y un puerto de salida incorporado de 4 bits. La porción de RAM del chip está organizada en cuatro "registros" de veinte palabras de 4 bits:
- 16 palabras datosc (usadas para los dígitos de mantisa en el diseño original de la calculadora)
- 4 palabras de estado (usadas para los dígitos de exponente en el diseño original de la calculadora)
4003: shift register (registro de desplazamiento) de salida paralela de 10 bits para explorar teclados, pantallas, impresoras, etc.
4008: latch de 8 bits de dirección para acceso a chips de memoria estándar, y un chip incorporado de 4 bits de selección y puerto de I/O*
4009: programa y convertidor de acceso I/O a memoria estándar y a chips de I/O*

(*) Nota: una chip de 4001 ROM + I/O no se puede utilizar en un sistema junto con un par 4008/4009.

[editar] Aplicaciones

El diseño del i4004 era muy eficaz para ser empleado en calculadoras y dispositivos de control. Existen incluso unos pocos viejos sistemas de control de semáforos en uso construidos con el i4004.

[editar] Artículo de colección

El Intel 4004, naturalmente, es uno los chips coleccionables/antiguos más codiciados del mundo. De valor más alto están los 4004 de color oro y blanco, con los llamados 'trazos grises' visibles en su porción blanca (el tipo original del paquete). En el 2004, cada uno de esos chips alcanzaron alrededor de US$400 en eBay. Los levemente menos valiosos chips de color blanco y oro sin rastros grises alcanzan típicamente $200 a $300. Esos chips sin un 'código de fecha' debajo son versiones anteriores, y por lo tanto valen un poco más. Otras chips valiosos incluyen el Intel 4040.