Fairchild 9440 - Fairchild 9440 - Wikipedia

The Fairchild 9440 MICROFLAME, také známý jako F9440 a μFLAME, byl 16-bit mikroprocesor představil Fairchild Semiconductor v roce 1977. 9440 implementovalo Data General Nova 2's instrukční sada v jednočipovém 40kolíku DIP. Název „MICROFLAME“ byl součástí širšího cvičení značky „FIRE“, což byl vývojový softwarový systém.

Aktualizovaná verze 9445 byla oznámena v roce 1978, ale na trh se dostala až koncem roku 1981. Do této doby byly 16bitové designy překonány 32-bit designy a hybridy jako Motorola 68000 a Fairchild začal obracet svou pozornost na vlastní 32bitovou verzi Fairchild Clipper design. Základní jádro 9445 bylo také použito k implementaci 9450, který k implementaci používal nový mikrokód MIL-STD-1750A instrukční sada.

9440 a 9445 byly předmětem neustálých soudních sporů z Obecné údaje (DG), která táhla obě společnosti. DG konečně urovnalo všechny probíhající soudní spory v září 1986 výplatou Fairchild přes 52 milionů $. Fairchild byl během tohoto období několikrát zakoupen a prodán a skončil v National Semiconductor v roce 1987. Společnost National ukončila výrobu modelu 9445 a několik uživatelů zůstalo v klidu. K naplnění této potřeby byla zavedena finální verze IDC9445.

The National Semiconductor IMP-16 a TEMPO byly podobné implementace založené na čipech inspirované Novou, ale nevzbuzovaly zlobu DG. To je pravděpodobně způsobeno tím, že Fairchild byl primárním dodavatelem čipů DG.

Dějiny

Nova

The Data General NOVA byl představen v roce 1969, implementován pomocí individuálního integrované obvody (IC) namontované na 15x15 palcích tištěný spoj. Aby se snížila složitost designu, a tím i velikost a cena desky, aritmetická logická jednotka (ALU) byla široká pouze 4 bity, implementována pomocí jediného 74181 IC. To znamenalo, že k dokončení 16bitové instrukce bylo zapotřebí čtyř cyklů strojů, ale také to umožnilo systému být mnohem levnější než konkurenční minipočítače z Digital Equipment Corporation (DEC) nebo Hewlett Packard. NOVA byla velmi úspěšná a v 70. letech 20. století poslala DG na druhé místo za DEC na trhu minipočítačů.[1]

V roce 1970 představilo DG SuperNOVA, která obsahovala plnou 16bitovou ALU pomocí čtyř 74181 v kousek řezu móda, a tak běžel asi čtyřikrát rychleji než původní NOVA. To bylo dále podpořeno dalšími změnami, včetně rychlejších základní paměť a volitelné polovodičová paměť, díky čemuž je SuperNOVA po nějakou dobu nejrychlejší mini. To také znamenalo, že existují dva různé centrální procesorová jednotka návrhy implementující stejný podklad architektura sady instrukcí (JE). Jak vývoj obou designů pokračoval, oba byly upraveny tak, aby rychlejší verze mohla být upuštěna do stávajících strojů původně provozujících hardware s nižší rychlostí. To vedlo k sérii NOVA 2, 3 a 4.

microNOVA

Zlepšování výroba polovodičů procesy, zejména v sedmdesátých letech minulého století, vytvářely rostoucí tlak na návrhy procesorů individuálních IC. Zpočátku mohly být na jednom čipu snadno vyrobitelné pouze 4bitové a poté 8bitové procesory, ale v polovině 70. let se objevovaly 16bitové designy. V roce 1973 National Semiconductor představil IMP-16, který implementoval systém podobný NOVA v sadě pouze pěti IC. Příští rok jejich TEMPO snížil to na jediný IC. Během tohoto období se objevilo několik podobných návrhů, včetně Texas Instruments TMS 9900, které implementovaly své TI-990 minipočítač a Intersil 6100, jednočipová verze PDP-8.

DG potřebovalo reagovat na tyto systémy a zahájilo vývoj microNOVA mN601, jednočipového designu, který implementoval instrukční sadu NOVA 3.[1] Přidal také hardware s jednou přesností, násobení a dělení, dříve volitelný doplněk pro systémy NOVA. Bylo oznámeno počátkem roku 1976 a prodáno každému, kdo ho chtěl - lze je zakoupit jako jediný čip, kartu CPU s podpůrnými čipy nebo jako kompletní zabalený stroj NOVA. Jednotlivé čipy se prodávaly za 225 $ nebo 95 $ v mnoha 100.[2] Později však DG zastavilo přímé prodeje 601 ve prospěch prodeje kompletních systémů.[1]

MN601 byl implementován pomocí NMOS technologie, a proto vyžadovala čtyři samostatná vstupní napětí ze zdroje napájení.[1] Také postrádal interní hodiny a vyžadoval, aby systém poskytoval dvoufázový hodinový signál k jeho řízení. Běžel poměrně nízkými rychlostmi, obvykle s hodinami 240 ns (~ 4,2 MHz), přičemž pokyny dokončil za 2,4 až 10 µs.[3] To spolu s omezeními výkonu sběrnice znamenalo, že systém fungoval zhruba o polovinu rychleji než původní Nova.[3]

Během vývoje řady Nova byly systémy budovány primárně pomocí diskrétních integrovaných obvodů z Fairchild Semiconductor, lídr v oblasti IC designu v šedesátých letech. Tento vztah skončil microNOVA, která byla vyrobena v nové továrně ve vlastnictví DG v Sunnyvale, Kalifornie.[2]

9440

Z důvodů, které nejsou zaznamenány v historickém záznamu, se Fairchild rozhodl vyrobit vlastní jednočipovou implementaci designu NOVA bez souhlasu Data General. Soudy již rozhodly, že instrukční sada CPU nepodléhá autorským právům, a to bylo několikrát testováno společnostmi, které implementovaly IBM mainframe kompatibilní systémy využívající různé interní implementace. DG se zavedením IMP-16 a PACE nic neudělalo. Fairchild měl dostatečný důvod se domnívat, že nová implementace Novy bude právně v pořádku.[4]

K Fairchildovu překvapení DG v roce 1977 žalovalo Fairchild, ne kvůli porušení designu, ale tvrzením, že Fairchild lákal zákazníky DG na porušení licenčních dohod. Tito stanovili, že software DG smí běžet pouze na hardwaru DG. Příští rok Fairchild podal žalobu a prohlásil, že licence GŘ porušily protisoutěžní zákony.[3]

9440 byl mnohem dražší než mN601; první se prodával za 395 dolarů ve spoustě 100, včetně softwarového balíčku,[5] zatímco později to bylo 95 $ za stejné množství. Kombinace vyšších cen a soudního řízení způsobila, že 9440 byl pomalý prodejce, a nebyl vybrán pro druhý zdroj žádným z normálních partnerů Fairchild.[4]

9445

Die procesoru 9445

Aktualizovaná verze 9445 byla ohlášena v roce 1978. Použitím nového 2 mikronového procesu implementovala 9445 instrukční sadu NOVA 3 v mikrokód, přidán vestavěný hardware pro násobení a dělení a přidáno adresování až pro 128 kWordů. Na rozdíl od 9440, který běžel přibližně stejnou rychlostí jako původní NOVA, byl 9554 docela rychlý; Fairchild tvrdil, že poběží desetkrát rychleji než skutečná NOVA 3.[4]

Problémy s výrobou značně zpozdily uvedení na trh. To byl jeden z největších bipolárních procesorů, o které se doposud pokusili. 9445 konečně zahájila dodávky koncem roku 1981 na 16 MHz a později se zlepšila na 20 a 24 MHz. Do této doby přicházely na trh první 32bitové mikroprocesory a všechny stroje založené na Nova byly zastaralé.[4]

DG znovu zažalovalo a nakonec probíhalo jedenáct soudních sporů. Schlumberger, původně společnost poskytující ropné služby, ale hledající pobočku, koupila Fairchild v roce 1979. To znamenalo, že Fairchild byl dobře kapitalizován a oni pokračovali v boji proti soudním sporům. V roce 1986 se trh minipočítačů zhroutil jako novější IBM PC vzory začaly převzít jejich trh, DG se rozhodlo usadit. V září 1986 se DG zavázalo vyplatit Fairchildu 52,5 milionů dolarů. Do této doby již linka NOVA nebyla vyrobena a zájem o 9445 byl dlouho mrtvý.[4]

Schlumberger se rozhodl ukončit podnikání a v roce 1987 prodali Fairchild společnosti National Semiconductor, který okamžitě ukončil výrobu linky.[4]

ICD9445

Společnost Strobe Data, která vyrobila přídavné desky pro PC na 9445, uzavřela smlouvu s IC Designs, aby pokračovala ve výrobě toho, co se stalo ICD9445. Tato verze byla vyrobena v 1,25 μm CMOS se začala dodávat v roce 1990. Tato verze běžela zhruba dvakrát rychleji než 9445, což z ní dělá nejrychlejší novinku vůbec.[4]

Popis

9440

Na rozdíl od NMOS mN601, Fairchildův design 9440 byl vyroben pomocí Fairchildova vlastního 3 mikronu bipolární tranzistor Proces isoplanární integrované injekční logiky, I3L. To byl a logika tranzistor-tranzistor (TTL) systém, takže výsledný čip vyžadoval pouze jedno + 5V napájení namísto čtyřúrovňového napájení mN601. Proces také umožňoval jeho rychlejší běh, až 12 MHz; vzhledem k tomu, že model mN601 běžel přibližně o polovinu rychleji než původní Nova, model 9440 běžel zhruba o rychlost Nova 1200. Integrovali také generátor hodin a oscilátor, čímž odstranili potřebu další podpory externích hodin, i když mohl číst externí hodiny, pokud jeden byl poskytnut. Dodáváno ve stejném 40kolíkovém konektoru DIP jako mN601.[6]

Interně byl systém odlišný od NOVA 2; jak uvádí datový list: „Přestože je 9440 strukturně odlišný od CPU řady minipočítačů Data General NOVA, nabízí srovnatelný výkon a provádí stejnou sadu instrukcí.“[7] To bylo možné, protože sada instrukcí byla v mikrokód,[8] což umožňuje CPU (teoreticky) mít jakýkoli design.

ΜFLAME se mírně odlišoval od mN601 v programovacím modelu, protože jeho instrukční sada byla založena na NOVA 2, nikoli NOVA 3, a tak postrádal hardware zásobník který byl představen na 3. Také mu chybělo hardwarové násobení a dělení mN601, i když by to mohlo být přidáno s volitelnou jednotkou 9443 Special Function. Řídicí jednotka paměti (MCU) 9441 a řídicí jednotka I / O 9442 doplnila celý systém. Fairchild, který konkrétně nesouvisí s 9440, také prodával vhodné dynamická RAM čipy (DRAM), 4 kB 93481 a 16 kB 93483.[9]

Mezi mN601 a 9440 existují dva další hlavní rozdíly. Zatímco model 9440 je v ceně přímý přístup do paměti (DMA) signály indikující začátek a konec procesu DMA, když je přijal, jednoduše se pozastavil a uvolnil systémovou sběrnici. Bylo na externím hardwaru, aby skutečně přesunul data do paměti.[3] Naproti tomu NOVA provedla volitelné přerušení, které umožnilo samotnému procesoru přesouvat data, skákat přes adresu v paměti 0001.[10] Kromě toho měl mN601 interní obnovovací systém DRAM, který prováděl aktualizaci každých 20 000 interních cyklů. 9440 to interně postrádalo a ponechalo to na 9441.[11]

Fairchild také nabídl vývojovou sadu pro systém, balíček FIRE.[6]

9445

9445, který již není označován jako MICROFLAME, byl velkým pokrokem na 9440. Jednou významnou změnou byl přechod od 3-mikronové do 2-mikronové velikosti funkcí, což umožnilo konstrukci více bran na čipu bez ovlivnění výtěžku, a umožnění zvýšení operační rychlosti na 24 MHz, což je dvojnásobek rychlosti 9440.[12]

9445 plně implementovala instrukční sadu NOVA3 a přidala registry SP (ukazatel zásobníku) a FP (ukazatel rámce) na podporu hardwarového zásobníku. 9445 také podporoval nový paměťový systém NOVA3 přepínaný na banky, který rozšířil adresní prostor z 32 kWord na 128. Tato změna také vyžadovala přidání tří nových režimů adresování NOVA3, tedy celkem jedenáct. Přidalo to 16bitové násobení a dělení založené na hardwaru, které bylo vynecháno z 9440, což eliminovalo potřebu 9443. Kromě toho přidala sadu nových opcodes pomoci plovoucí bod matematika, která by mohla fungovat na 8, 16 nebo 32 bitových datech.[12] ALU byla rozšířena ze 4 bitů na plnou 16bitovou implementaci, což výrazně zlepšilo celkový výkon.[13]

9450

Fairchild použil stejný základní procesorový procesor 9445 s odlišným mikrokódem k výrobě 9450. To poskytlo MIL-STD-1750A instruktážní sada místo Nova. To se dostalo na trh v roce 1985 a nabízí zabudovaný matematický procesor, volitelný externí čip u většiny ostatních implementací 1750A.[4]

Reference

Citace

  1. ^ A b C d Osborne 1981, str. 4.1.
  2. ^ A b mNOVA 1976, str. 4.
  3. ^ A b C d Osborne 1981, str. 4.2.
  4. ^ A b C d E F G h MicroFlame 2017.
  5. ^ "9440". CPU Shack.
  6. ^ A b 9440 1978, str. 1.
  7. ^ 9440 1978, str. 2.
  8. ^ 9440 1978, str. 3.
  9. ^ 9440 1978, str. 10.
  10. ^ Osborne 1981, str. 4.30.
  11. ^ Osborne 1981, str. 4.4.
  12. ^ A b 9445, str. 6.51.
  13. ^ 9445, str. 6.52.

Bibliografie