على 15 نوفمبر 1971أعلنت شركة إنتل عن أول معالج تجاري أحادي الشريحة، وهو Intel 4004، في إعلان نشرته في مجلة Electronic News. وبعد مرور خمسين عامًا، إليكم نظرة على إرثه وكيف يتفوق 4004 على معالجات إنتل الحديثة القوية.
أول معالج تجاري أحادي الشريحة
في عام 1969، قامت شركة يابانية لتصنيع الآلات الحاسبة تسمى بوسيكوم استأجرت شركة إنتل لإنشاء شرائح لآلة حاسبة صممها بوسيكوم. ابتكرت إنتل مجموعة شرائح (تسمى إم سي إس-4—اختصارًا لـ “نظام كمبيوتر صغير” يتألف من أربع دوائر متكاملة (ICs) عملت على تبسيط التصميم الداخلي للآلة الحاسبة بشكل كبير. وفي إطار تقديمها لحلها، طورت شركة إنتل أول معالج دقيق أحادي الشريحة في العالم، وهو Intel 4004، وقامت بتسويقها تجاريًا. كما صممت ثلاث شرائح داعمة: 4001 و4002 و4003. ومن بين هذه الشرائح، كانت شريحة 4002 عبارة عن شريحة ذاكرة عشوائية بسعة 40 بايت فقط.
تم إطلاق Intel 4004 لأول مرة كجزء من بوسيكوم 141-PF آلة حاسبة في منتصف عام 1971 (والتي يمكنك محاكاة على الانترنت بعد إعادة التفاوض على العقد مع Busicom، أصبحت شركة Intel حرة في بيع شريحة MCS-4 للآخرين. قدمت شركة Intel شريحة Intel 4004 إلى السوق العامة من خلال وضع إعلان في عدد 15 نوفمبر 1971 من مجلة Electronic News، والتي كانت مجلة صناعية بارزة في ذلك الوقت.
يعلن الإعلان الأصلي 4004 عن “عصر جديد من الإلكترونيات المتكاملة” — وهي واحدة من المرات النادرة التي لا تبالغ فيها نصوص الإعلانات. يظهر الرسم التوضيحي للإعلان شرائح MCS-4 الأربعة وهي تلوح في الأفق فوق شخصين يجلسان أمام جهاز كمبيوتر، ويعلن النص بخط عريض “كمبيوتر قابل للبرمجة على شريحة!”
قبل معالج Intel 4004، كانت وحدات المعالجة المركزية للحواسيب تتكون عادة من لوحة دوائر كهربائية واحدة أو عدة لوحات تحتوي على دوائر متكاملة ومكونات إلكترونية منفصلة. وبفضل الابتكارات التي قدمتها شركة Intel، أصبح من الممكن ضغط كل هذه الدوائر الكهربائية في قطعة واحدة من السيليكون أصغر من ظفر الإصبع. وقد أدى التصغير الجذري الذي مثله معالج Intel 4004 إلى جعل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة ممكنة وأجهزة الكمبيوتر المنزلية عملية على مدى العقد المقبل.
هل كان حقا أول معالج دقيق؟
بعض يوجد جدل على أي شريحة كانت في الواقع أول معالج دقيق، لذلك يضيف المؤرخون عمومًا عبارات مؤهلة مثل “شريحة واحدة” و”تجارية” للتركيز بشكل ضيق على إنجاز كل شركة.
في وقت ظهور Intel 4004 تجاريًا في منتصف عام 1971، كان هناك بالفعل معالج دقيق متعدد الشرائح الطيران في طائرة مقاتلة من طراز F-14 Tomcat تابعة للبحرية الأمريكية، والمنافسون مثل Texas-Instruments كانوا تطوير أنفسهم معالجات دقيقة أحادية الشريحة.
إن معالج Intel 4004 يحظى بشهرة خاصة لأنه كان بمثابة بداية أعمال Intel الطويلة والناجحة في مجال المعالجات الدقيقة، والتي شكلت بشكل كبير تطور أجهزة الكمبيوتر الشخصية وما زالت تعمل على تشغيل مليارات أجهزة الكمبيوتر اليوم. ولو كانت شركة Intel قد انهارت في أوائل سبعينيات القرن العشرين، فمن المرجح جدًا أن نحتفل بشريحة أولى لشركة أخرى باعتبارها لا تقل أهمية عن معالج Intel 4004. ولكن إذا نظرنا إلى الوراء، يمكننا أن نرى أن معالج Intel 4004 كان بمثابة بداية لشيء كبير جدًا.
ثم والآن: معالج Intel 4004 مقابل معالج Intel Core i9-12900K
لقد تغيرت تقنية المعالجات الدقيقة بشكل كبير منذ عام 1971، عندما كان معالج Intel 4004 يعمل بتردد 740 كيلوهرتز فقط ويحتوي على 2250 ترانزستور فقط باستخدام عملية 10 ميكرومتر. ولإظهار مدى التغيير الكبير الذي حدث، قمنا بمقارنة 4004 بأحدث معالج سطح مكتب من Intel، وهو Intel Core i9-12900K الذي تم الإعلان عنه مؤخرًا. وإليك نظرة على المواصفات جنبًا إلى جنب:
نموذج وحدة المعالجة المركزية | إنتل 4004 (1971)* | معالج إنتل كور i9-12900K (2021)* |
|---|---|---|
تاريخ الإعلان العلني | 15 نوفمبر 1971 | 27 أكتوبر 2021* |
السعر (دولار 2021) | 401.41 دولار | 589.00 دولار |
السعر(1971 دولار) | 60.00 دولار* | 87.82 دولار |
الحد الأقصى لسرعة الساعة | 0.00074 جيجاهرتز (740 كيلوهرتز) | 5.20 جيجاهرتز (5,200,000 كيلوهرتز) |
حجم الكلمة | 4 بت | 64 بت |
النوى | 1 | 16 |
الخيوط | 1 | 24 |
حد الذاكرة | 0.000004 جيجابايت(4 كيلوبايت) | 128 جيجابايت (134,217,728 كيلوبايت) |
استهلاك الطاقة | 1 وات | 125-241 واط |
حجم العملية | 10000 نانومتر (10 ميكرومتر) | 10 نانومتر (0.010 ميكرومتر) |
حجم القالب | 12 مم² (4 مم × 3 مم) | 215.25 مم² (20.5 مم × 10.5 مم)* |
عدد الترانزستورات | 2,250 | ~21,700,000,000 |
من بين هذه الإحصائيات، هناك إحصائية واحدة تبرز حقًا وهي الفارق المذهل في عدد الترانزستورات على كل شريحة – 2250 مقابل ما يقدر بنحو 21.7 مليار. (حسبنا تقدير ترانزستور Core i9 بناءً على مساحة سطح الشريحة مضروبة في كثافة الترانزستور في عملية Intel 7إن الزيادة الهائلة في عدد الترانزستورات ممكنة بسبب حجم العملية الأصغر بشكل كبير (7 نانومتر مقابل 10 ميكرومتر)، مما يسمح بميزات أصغر بكثير على الشريحة، مما يترجم إلى كثافة هائلة من الترانزستورات في كل مليمتر مربع.
كما أن شريحة إنتل الحديثة تحتوي على الكثير من الميزات أكثر من مجرد وحدة معالجة مركزية. فهي تتضمن وحدة تحكم في الذاكرة عالية السرعة، ووحدة معالجة رسومية كاملة الميزات، والكثير من الميزات المدمجة في حزمة واحدة. لقد قطعنا بالتأكيد شوطًا طويلاً.
تطبيقات Intel 4004
نظرًا لقدراتها المحدودة – وسرعان ما تفوقت عليها شرائح أكثر قوة مثل Intel 8008 – لم يتم استخدام 4004 على نطاق واسع مقارنة بشرائح Intel ذات 8 بت التي تلتها. ومع ذلك، إليك قائمة ببعض المنتجات التي تضمنت وحدة معالجة مركزية 4004. لقد قمت بسحب العديد من هذه الأمثلة من قطعة عن 4004 لقد كتبت في Technologizer منذ 10 سنوات:
- الآلة الحاسبة المكتبية Busicom 141-PF (1971)
- نظام تطوير Intel SIM-4 (1972)
- نظام تطوير Intel Intellec 4 (1973)
- جهاز محاكاة البولينج في صالة ألعاب Bally Alley (1974)
- نموذج أولي لآلة البينبول Bally Flicker (1974)
- معالج النصوص وانج 1222 (1975)
- آلة التصويت المحوسبة من إنتاج شركة Compuvote (1976)
إرث Intel 4004
بعد خمسة أشهر فقط من إعلان شركة إنتل عن معالجها 4004 في مجلة Electronic News، قامت الشركة بشحن معالجها 4004 إلى الأسواق. إنتل 8008، أول معالج دقيق 8 بت. أطلق 8008 عصرًا من أجهزة الكمبيوتر المنزلية للهواة مثل مارك-8، الذي أدى ظهوره على غلاف مجلة Radio-Electronics في عام 1974 إلى تحفيز صناعة أجهزة الكمبيوتر الشخصية.
بعد 8008، تابعت إنتل مع 8 بت 8080، ال 16 بت 8086، وما بعد ذلك، مع تبني العديد من أجهزة الكمبيوتر الشخصية لكل طراز على طول الطريق. سرعان ما ترك هذا الارتفاع السريع في قوة المعالجات الدقيقة المعالج 4004 رباعي البتات في الغبار، لكن التأثير الثقافي للرقاقة كان قد تحقق بالفعل.
وباعتباره أول معالج دقيق تجاري على الإطلاق، فإن إرث المعالج الدقيق 4004 هائل. ففي السنوات الخمسين الماضية، أثرت المعالجات الدقيقة بشكل جذري على كل الصناعات تقريبًا، وأعادت تشكيل اقتصادات العالم، وحولت الحضارة. ومن الصعب المبالغة في أهمية المعالج الدقيق، الذي قد يُعتبر يومًا ما بنفس أهمية إتقان الإنسان للنار. فبينما سمحت لنا النار بتغيير المادة المادية والتلاعب بها، تسمح لنا المعالجات الدقيقة بالتلاعب بالمعلومات حسب الرغبة.
ولم يتوقف تصغير حجم التكنولوجيا عند اختراع المعالج الدقيق. فاليوم تواصل الشركات دمج الميزات والوظائف التي كانت متاحة في السابق على هيئة شرائح منفصلة في حزم من شرائح مفردة تعرف باسم “النظام على الشريحة”، مثل سلسلة M1 من إنتاج شركة أبل. وهذا يجعل شركة إنتل في حالة تأهب، والقصة لم تنته بعد. ولكننا جميعاً نعلم أين بدأت القصة ـ في عام 1971.
عيد ميلاد سعيد لـ Intel 4004!