Bu çipiň gelmegi çipiň ösüşiniň ugruny üýtgetdi!
1970-nji ýyllaryň ahyrynda 8-bitli prosessorlar şol wagt iň ösen tehnologiýady we CMOS prosesleri ýarymgeçirijiler ulgamynda kynçylyk çekýärdi. AT&T Bell Labs-yň inženerleri çip öndürijiligi boýunça bäsdeşlerinden öňe geçip, IBM we Intel-den öňe geçmek üçin öňdebaryjy 3,5 mikronly CMOS önümçilik proseslerini innowasion 32-bitli prosessor arhitekturalary bilen birleşdirip, geljege batyrgaý ädim ätdiler.
Olaryň oýlap tapan Bellmac-32 mikroprosessory, 1971-nji ýylda çykarylan Intel 4004 ýaly öňki önümleriň täjirçilik üstünligini gazanyp bilmedik hem bolsa, onuň täsiri örän uly boldy. Häzirki wagtda diýen ýaly ähli smartfonlardaky, noutbuklardaky we planşetlerdäki çipler Bellmac-32 tarapyndan ilkinji gezek hödürlenen goşmaça metal-oksid ýarymgeçiriji (CMOS) ýörelgelerine daýanýar.
1980-nji ýyllar golaýlap gelýärdi we AT&T özüni özgertmäge synanyşýardy. Onýyllyklaryň dowamynda "Ene jaň" lakamly telekommunikasiýa ägirdi ABŞ-da sesli aragatnaşyk biznesinde agdyklyk edýärdi we onuň bölümi bolan Western Electric amerikan öýlerinde we ofislerinde ulanylýan ähli telefonlary diýen ýaly öndürýärdi. ABŞ-nyň federal hökümeti monopoliýa garşy göreş sebäpli AT&T-niň işini dargatmaga çagyrdy, ýöne AT&T kompýuter ulgamyna girmek üçin mümkinçilik gördi.
Kompýuter kompaniýalary bazarda eýýäm gowy ornaşanlygy sebäpli, AT&T kompaniýasyna ýetmek kyn boldy; onuň strategiýasy öňe çykmakdy we Bellmac-32 onuň tramplini boldy.
Bellmac-32 çip maşgalasy IEEE-niň Milestone baýragy bilen sylaglandy. Açylyş dabaralary şu ýyl Nýu-Jersi ştatynyň Murray Hill şäherindäki Nokia Bell Labs kampusynda we Kaliforniýanyň Mauntin-Wýu şäherindäki Kompýuter taryhy muzeýinde geçiriler.
ÜÝTGÜNLIK ÇIP
AT&T-niň ýolbaşçylary 8 bitli çipleriň senagat standartyna eýermegiň ýerine, Bell Labs inženerlerine rewolýusiýa önümini işläp düzmek üçin çagyryş berdiler: bir sagat siklinde 32 bit maglumaty geçirip bilýän ilkinji täjirçilik mikroprosessory. Bu diňe bir täze çip däl, eýsem täze arhitekturany hem talap etdi - telekommunikasiýa kommutasiýasyny dolandyryp biljek we geljekki hasaplaýyş ulgamlarynyň esasy bolup hyzmat edip biljek çip.
"Biz diňe has çalt çip gurmaýarys" diýip, Nýu-Jersi ştatynyň Holmdel şäherindäki Bell Labs kompaniýasynyň binagärlik toparyna ýolbaşçylyk edýän Maýkl Kondri aýtdy. "Biz ses we hasaplama ulgamlaryny goldap bilýän çip döretmäge synanyşýarys".
Şol wagtlar CMOS tehnologiýasy NMOS we PMOS dizaýnlaryna geljegi uly, ýöne töwekgelçilikli alternatiwa hökmünde görülýärdi. NMOS çipleri doly tiz, ýöne energiýany köp sarp edýän N-tipli tranzistorlara daýanýardy, PMOS çipleri bolsa örän haýal bolan oňyn zarýadly deşikleriň hereketine daýanýardy. CMOS energiýany tygşytlap, tizligi ýokarlandyrýan gibrid dizaýny ulandy. CMOS-yň artykmaçlyklary şeýle bir özüne çekijidi welin, senagat iki esse köp tranzistor (her bir derweze üçin NMOS we PMOS) talap etse-de, munuň gymmatdygyna gysga wagtyň içinde düşündi.
Mur kanuny bilen beýan edilýän ýarymgeçiriji tehnologiýasynyň çalt ösmegi bilen tranzistorlaryň dykyzlygyny iki esse artdyrmak çykdajylary dolandyryp bolýan we ahyrsoňy ujypsyz boldy. Şeýle-de bolsa, Bell Labs bu ýokary töwekgelçilikli kumarbazlyga başlanda, uly möçberli CMOS önümçilik tehnologiýasy subut edilmedik we bahasy deňeşdirme boýunça ýokarydy.
Bu “Bell Labs” kompaniýasyny gorkuzmady. Kompaniýa Holmdel, Murray Hill we Naperville, Illinoýs şäherindäki kampuslarynyň tejribesine daýandy we ýarymgeçiriji inženerlerinden ybarat “arzuw toparyny” döretdi. Toparyň düzümine Kondri, çip dizaýnynda ösýän ýyldyz Stiw Konn, başga bir mikroprosessor dizaýneri Wiktor Huang we AT&T Bell Labs-dan onlarça işgär girdi. Olar 1978-nji ýylda täze CMOS prosesini özleşdirmäge we 32 bitlik mikroprosessory başdan gurmaga başladylar.
Dizayn arhitekturasyndan başlaň
Kondri öňki IEEE agzasydy we soňra Intel-iň baş tehnologiýa direktory bolup işledi. Onuň ýolbaşçylyk edýän arhitektura topary Unix operasiýa ulgamyny we C dilini asyl goldaýan ulgamy döretmäge ygrarlydy. Şol wagt Unix we C dili heniz başlangyç döwründedi, ýöne agalyk etmäge niýetlendi. Şol wagtky örän gymmatly kilobaýt (KB) ýat çägini geçmek üçin, olar az ýerine ýetiriş ädimlerini talap edýän we bir sagat sikliniň içinde işleri ýerine ýetirip bilýän çylşyrymly görkezmeler toplumyny hödürlediler.
Inženerler şeýle hem paýlanan hasaplamalary amala aşyrmaga mümkinçilik berýän we birnäçe düwünleriň maglumatlary parallel işlemäge mümkinçilik berýän VersaModule Eurocard (VME) parallel şinasyny goldaýan çipleri işläp düzdüler. VME bilen utgaşykly çipler olary real wagt dolandyryşy üçin hem ulanmaga mümkinçilik berýär.
Topar Unix-iň öz wersiýasyny ýazdy we senagat awtomatlaşdyrmasy we şuňa meňzeş programmalar bilen utgaşyklylygy üpjün etmek üçin oňa real wagt mümkinçiliklerini berdi. Bell Labs inženerleri şeýle hem çylşyrymly logika derwezelerinde gijikmeleri azaltmak arkaly işleme tizligini ýokarlandyrýan domino logikasyny oýlap tapdylar.
Jen-Hsun Huang tarapyndan ýolbaşçylyk edilýän we çylşyrymly çip öndürmekde nol ýa-da nola golaý kemçilikleri gazanýan çylşyrymly köp çipli barlag we synag taslamasy bolan Bellmac-32 moduly bilen goşmaça synag we barlag usullary işlenip düzüldi we ornaşdyryldy. Bu taslama çylşyrymly çip öndürmekde nol ýa-da nola golaý kemçilikleri gazandy. Bu dünýäde ilkinji gezek örän uly möçberli integral mikrosxema (VLSI) synagy boldy. Bell Labs inženerleri ulgamlaýyn meýilnama işläp düzdüler, kärdeşleriniň işlerini gaýta-gaýta barladylar we ahyrsoňy köp çip maşgalalarynda üznüksiz hyzmatdaşlyga ýetdiler we bu bolsa doly mikrokompýuter ulgamy bilen tamamlandy.
Indiki iň kyn bölek gelýär: çipiň hakyky önümçiligi.
“Şol döwürde gurluş, synag we ýokary öndürijilikli önümçilik tehnologiýalary örän azdy” diýip, soňra Koreýanyň Öňdebaryjy Ylym we Tehnologiýa Institutynyň (KAIST) prezidenti we IEEE-niň agzasy bolan Kang ýatlaýar. Ol doly çip barlagy üçin CAD gurallarynyň ýoklugynyň topary uly ölçegli Calcomp çyzgylaryny çap etmäge mejbur edendigini belleýär. Bu shemalar tranzistorlaryň, simleriň we özara baglanyşyklaryň islenýän netijäni bermek üçin çipde nähili ýerleşdirilmelidigini görkezýär. Topar olary polda lenta bilen ýygnady we gapdalynda 6 metrden gowrak ägirt uly kwadrat çyzgy emele getirdi. Kang we onuň kärdeşleri her bir zynjyry reňkli galamlar bilen el bilen çyzdylar, döwülen baglanyşyklary we üst-üste düşýän ýa-da nädogry işlenen özara baglanyşyklary gözlediler.
Fiziki dizaýn tamamlanandan soň, topar başga bir kynçylyk bilen ýüzbe-ýüz boldy: önümçilik. Çipler Pensilwaniýa ştatynyň Allentaun şäherindäki Western Electric zawodynda öndürildi, ýöne Kang çykyş derejesiniň (waferdäki çipleriň öndürijilik we hil standartlaryna laýyk gelýän göteriminiň) örän pes bolandygyny ýatlaýar.
Bu meseläni çözmek üçin Kang we onuň kärdeşleri her gün Nýu-Jersi ştatyndan zawoda awtoulag bilen baryp, ýeňlerini çyzyp, gerek bolan ähli işleri etdiler, şol sanda pollary süpürdiler we synag enjamlaryny kalibrlediler, bu bolsa dostlugy ýola goýmak we zawodyň öndürmäge synanyşan iň çylşyrymly önüminiň hakykatdanam şol ýerde öndürilip bilinjekdigine hemmeleri ynandyrmak üçin edildi.
“Topar gurmak prosesi gowy geçdi” diýip, Kang aýtdy. “Birnäçe aýdan soň, “Western Electric” kompaniýasy islegden has köp mukdarda ýokary hilli çipleri öndürip bildi”.
Bellmac-32-niň ilkinji wersiýasy 1980-nji ýylda çykaryldy, ýöne ol garaşylýanlary ödemedi. Onuň maksatly iş ýygylygy 4 MHz däl-de, diňe 2 MHz boldy. Inženerler şol wagt ulanýan iň döwrebap Takeda Riken synag enjamlarynyň kemçiliklidigini, zond bilen synag kellesiniň arasyndaky geçirijilik liniýasynyň täsirleriniň ölçegleriň nädogry bolmagyna sebäp bolandygyny anykladylar. Olar ölçeg ýalňyşlyklaryny düzetmek üçin düzediş tablisasyny işläp düzmek üçin Takeda Riken topary bilen bilelikde işlediler.
Ikinji nesil Bellmac çipleriniň takt tizligi 6,2 MGs-den ýokary, käte 9 MGs-e çenli ýetýärdi. Bu şol wagt örän çalt hasaplanýardy. IBM-iň 1981-nji ýylda ilkinji kompýuterinde çykaran 16 bitli Intel 8088 prosessorynyň takt tizligi diňe 4,77 MGs boldy.
Bellmac-32 näme üçin şeýle etmedi'esasy akyma öwrülmeýär
Wadasyna garamazdan, Bellmac-32 tehnologiýasy giňden täjirçilik taýdan ornaşdyrylmady. Kondriniň sözlerine görä, AT&T 1980-nji ýyllaryň ahyrynda enjam öndüriji NCR kompaniýasyna göz aýlap başlady we soňra satyn alyşlara geçdi, bu bolsa kompaniýanyň dürli çip önüm liniýalaryny goldamagy saýlamagyny aňladýardy. Şol wagta çenli Bellmac-32-niň täsiri artyp başlady.
“Bellmac-32-den öň NMOS bazarda agdyklyk edýärdi” diýip, Kondri aýtdy. “Emma CMOS peýzažy üýtgetdi, sebäbi ony fabrikada ornaşdyrmagyň has netijeli usuly bolup çykdy”.
Wagtyň geçmegi bilen bu düşünje ýarymgeçirijiler senagatyny täzeden şekillendirdi. CMOS häzirki zaman mikroprosessorlarynyň esasyna öwrülip, stoluň üstünde işleýän kompýuterler we smartfonlar ýaly enjamlarda sanly rewolýusiýany güýçlendirdi.
“Bell Labs” kompaniýasynyň synagdan geçirilmedik önümçilik prosesini ulanyp we çip arhitekturasynyň tutuş bir neslini öz içine alýan batyrgaý tejribesi tehnologiýanyň taryhyndaky möhüm tapgyr boldy.
Professor Kangyň aýtmagyna görä: “Biz mümkin bolan zatlaryň öň hatarynda durduk. Biz diňe bar bolan ýoly yzarlaman, täze ýol açýardyk”. Soňra Singapur Mikroelektronika institutynyň direktorynyň orunbasary bolan we şeýle hem IEEE agzasy bolan professor Huang şeýle goşýar: “Bu diňe çip arhitekturasyny we dizaýnyny däl, eýsem giň möçberli çip barlagyny hem öz içine alýardy - CAD ulanyp, ýöne häzirki sanly simulýasiýa gurallary ýa-da hatda çörek tagtasy bolmazdan (elektron ulgamyň zynjyrynyň dizaýnyny çyzgy bölekleri hemişelik birikdirilmezden öň çipleri ulanyp barlamagyň standart usuly).”
Kondri, Kang we Huang şol döwürleri mähirli ýatlaýarlar we Bellmac-32 çip maşgalasyny döretmäge mümkinçilik beren tagallalary bilen AT&T-niň köp sanly işgärleriniň başarnygyna we yhlaslylygyna haýran galdyklaryny bildirýärler.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 19-njy maýy