Fairchild 9440 - Википедия - Fairchild 9440

В Fairchild 9440 МИКРОФЛАЙМ, также известный как F9440 и μFLAME, был 16 бит микропроцессор представлен Fairchild Semiconductor в 1977 году. Модель 9440 реализовала Данные General Nova 2's Набор инструкций в однокристальном 40-контактном ОКУНАТЬ. Название «MICROFLAME» было частью более широкого фирменного стиля «FIRE», который представлял собой систему разработки программного обеспечения.

Обновленная версия, 9445, была анонсирована в 1978 году, но поступила на рынок только в конце 1981 года. К этому времени 16-битные конструкции уже превосходили 32-битный конструкции и гибриды, такие как Motorola 68000, и Fairchild начали обращать внимание на собственные 32-битные Фэйрчайлд Клипер дизайн. Базовое ядро ​​9445 также использовалось для реализации 9450, который использовал новый микрокод для реализации MIL-STD-1750A Набор инструкций.

9440 и 9445 были объектом постоянных судебных исков от Общие данные (DG), которые затянули обе компании. DG окончательно урегулировала все продолжающиеся судебные разбирательства в сентябре 1986 года, выплатив Fairchild более 52 миллионов долларов. Fairchild покупалась и продавалась несколько раз за этот период, в итоге National Semiconductor в 1987 году. National прекратил производство 9445, оставив нескольких пользователей в беде. Последняя версия, IDC9445, была представлена, чтобы удовлетворить эту потребность.

В Компания National Semiconductor IMP-16 и ШАГ были похожими реализациями на базе микросхем, вдохновленными Nova, но не вызвали гнева DG. Вероятно, это связано с тем, что Fairchild был основным поставщиком микросхем DG.

История

Новая звезда

В Данные General NOVA введен в 1969 г., реализован с использованием индивидуальных интегральные схемы (ИС) установлены на 15x15-дюймовом печатная плата. Чтобы снизить сложность конструкции и, следовательно, размер и стоимость платы, арифметико-логическое устройство (ALU) было всего 4 бита, реализовано с использованием одного 74181 IC. Это означало, что для выполнения 16-битной инструкции требовалось четыре машинных цикла, но это также позволяло системе быть намного дешевле, чем у конкурентов. миникомпьютеры из Корпорация цифрового оборудования (DEC) или Hewlett Packard. NOVA была очень успешной, продвинув DG на второе место после DEC на рынке мини-компьютеров в 1970-х годах.[1]

В 1970 году DG представила SuperNOVA, в которой использовался полный 16-битный ALU с четырьмя 74181 в бит-ломтик мода и, таким образом, работала примерно в четыре раза быстрее, чем оригинальная NOVA. Это было дополнительно усилено другими изменениями, в том числе более быстрыми основная память и необязательно полупроводниковая память, что делает SuperNOVA самым быстрым мини-устройством за какое-то время. Это также означало, что было два разных центральное процессорное устройство проекты, реализующие ту же основу архитектура набора команд (ЭТО). По мере продолжения разработки обоих проектов, они были модифицированы так, чтобы более быструю версию можно было использовать на существующих машинах, на которых изначально использовалось более низкоскоростное оборудование. Это привело к сериям NOVA 2, 3 и 4.

microNOVA

Улучшение производство полупроводников Процессы, особенно в 1970-е годы, оказали все большее давление на индивидуальные конструкции ЦП на ИС. Первоначально на одном кристалле можно было легко изготавливать только 4-битные, а затем 8-битные процессоры, но к середине 1970-х годов появились 16-битные конструкции. В 1973 г. National Semiconductor представил ИМП-16, который реализовал систему, подобную NOVA, в наборе всего из пяти микросхем. В следующем году их ШАГ уменьшил это до единственной микросхемы. В этот период появилось несколько подобных дизайнов, в том числе Инструменты Техаса TMS 9900, которые реализовали свои TI-990 миникомпьютер, и Интерсил 6100, однокристальная версия PDP-8.

DG необходимо было реагировать на эти системы, и он начал разработку microNOVA mN601, однокристальной конструкции, в которой реализован набор команд NOVA 3.[1] Он также добавил аппаратное умножение и деление с одинарной точностью, которое ранее было необязательным дополнением для систем NOVA. Он был анонсирован в начале 1976 года и продан всем, кто хотел - их можно было приобрести в виде отдельного чипа, карты ЦП с поддерживающими чипами или полностью упакованной машины NOVA. Отдельные фишки продавались по 225 долларов или 95 долларов партиями по 100 долларов.[2] Позже, однако, DG прекратила прямые продажи 601 в пользу продажи комплектных систем.[1]

MN601 был реализован с использованием NMOS технологии, и, следовательно, требовалось четыре отдельных входных напряжения от источника питания.[1] В нем также отсутствовали внутренние часы, и для его управления требовалось, чтобы система обеспечивала двухфазный тактовый сигнал. Он работал на довольно низких скоростях, обычно используя тактовую частоту 240 нс (~ 4,2 МГц), выполняя инструкции за 2,4–10 мкс.[3] Это, наряду с ограничениями на производительность шины, означало, что система работала примерно вдвое медленнее, чем оригинальная Nova.[3]

На протяжении всей эволюции линейки Nova системы создавались в основном с использованием дискретных ИС от Fairchild Semiconductor, лидер в области проектирования микросхем в 1960-х годах. Эти отношения закончились созданием microNOVA, созданного на новом заводе, принадлежащем DG, в г. Саннивейл, Калифорния.[2]

9440

По причинам, не зафиксированным в исторических документах, Fairchild решила создать собственную однокристальную реализацию дизайна NOVA без одобрения Data General. Суды уже решили, что набор команд ЦП не подлежит авторскому праву, и это было несколько раз проверено компаниями, внедрившими IBM мэйнфрейм совместимые системы, использующие различные внутренние реализации. DG также ничего не сделал с внедрением IMP-16 и PACE. У Фэирчайлда было достаточно оснований полагать, что новая реализация Nova будет законной.[4]

К удивлению Fairchild, DG подала в суд на Fairchild в 1977 году, но не за нарушение дизайна, а за то, что Fairchild склоняла клиентов DG к нарушению их лицензионных соглашений. В них оговаривалось, что программное обеспечение DG может работать только на оборудовании DG. В следующем году Fairchild подала встречный иск, утверждая, что лицензирование DG нарушает антиконкурентные законы.[3]

9440 был намного дороже, чем mN601; первый был продан за 395 долларов партиями по 100 штук, включая пакет программного обеспечения,[5] в то время как последняя стоила 95 долларов за такое же количество. Сочетание более высоких цен и судебных исков сделало 9440 медленным продавцом, и ни один из нормальных партнеров Fairchild не выбрал его в качестве вторичного источника.[4]

9445

Кристалл процессора 9445

Обновленная версия 9445 была анонсирована в 1978 году. Используя новый 2-микронный процесс, 9445 реализовал набор команд NOVA 3 в микрокод, добавлены встроенные аппаратные средства умножения и деления, а также добавлена ​​адресация до 128 слов. В отличие от 9440, который работал примерно на той же скорости, что и оригинальный NOVA, 9554 был довольно быстрым; Fairchild утверждал, что он будет работать в десять раз быстрее, чем настоящая NOVA 3.[4]

Проблемы с производством сильно задержали выход на рынок. Это был один из крупнейших биполярных процессоров, которые когда-либо использовались. 9445, наконец, начал поставки в конце 1981 года на частоте 16 МГц, а затем был улучшен до 20 и 24 МГц. К этому времени на рынок выходили первые 32-битные микропроцессоры, и все машины на базе Nova устарели.[4]

DG снова подал иск, и в конечном итоге в производстве было одиннадцать исков. Schlumberger первоначально нефтесервисная компания, но стремящаяся к расширению, купила Fairchild в 1979 году. Это означало, что Fairchild была хорошо капитализирована, и они продолжали бороться с судебными исками. В 1986 году, когда рынок мини-компьютеров рухнул из-за появления новых IBM PC проекты начали завоевывать их рынок, DG решила уладить дело. В сентябре 1986 года DG согласился выплатить Fairchild 52,5 миллиона долларов. К этому времени линия NOVA больше не производилась, и интерес к 9445 был давно угас.[4]

Schlumberger решила выйти из бизнеса, и в 1987 году они продали Fairchild компании National Semiconductor, который немедленно прекратил производство линии.[4]

ICD9445

Компания Strobe Data, которая сделала платы расширения для ПК на основе 9445, заключила контракт с IC Designs на продолжение производства того, что стало ICD9445. Эта версия была изготовлена ​​с размером 1,25 мкм. CMOS form и начала поставки в 1990 году. Эта версия работала примерно в два раза быстрее, чем 9445, что делало ее самой быстрой Nova за всю историю.[4]

Описание

9440

В отличие от NMOS mN601, конструкция Fairchild 9440 была создана с использованием запатентованной Fairchild 3-микронной биполярный транзистор Процесс Isoplanar Integrated Injection Logic, I3L. Это был транзисторно-транзисторная логика (TTL), поэтому для полученной микросхемы потребовался только один источник питания + 5 В вместо четырехуровневого источника питания mN601. Процесс также позволил ему работать быстрее, до 12 МГц; в то время как mN601 работал примерно вдвое медленнее оригинальной Nova, 9440 работал примерно со скоростью Nova 1200. Они также интегрировали тактовый генератор и осциллятор, устраняя необходимость в дополнительной внешней поддержке тактовой частоты, хотя он мог читать внешние часы, если бы один был предоставлен. Поставляется в том же 40-контактном ОКУНАТЬ как mN601.[6]

Внутренне система отличалась от NOVA 2; как сказано в паспорте: «Несмотря на то, что 9440 конструктивно отличается от процессоров линейки миникомпьютеров Data General NOVA, он предлагает сопоставимую производительность и выполняет тот же набор команд».[7] Это было возможно, потому что набор инструкций был в микрокод,[8] позволяя процессору (теоретически) иметь любую конструкцию.

ΜFLAME немного отличался от mN601 по модели программирования, так как его набор команд был основан на NOVA 2, а не на NOVA 3, и, следовательно, не имел аппаратного обеспечения. куча который был представлен на 3. В нем также не было аппаратного умножения и деления, как у mN601, хотя его можно было добавить с помощью дополнительного блока специальных функций 9443. Блок управления памятью (MCU) 9441 и блок управления вводом-выводом 9442 завершают всю систему. Не относящийся конкретно к 9440, Fairchild также продавал подходящие динамическое ОЗУ микросхем (DRAM), 4 КБ 93481 и 16 КБ 93483.[9]

Есть два других основных различия между mN601 и 9440. В то время как 9440 включает прямой доступ к памяти (DMA) сигналы, указывающие на начало и конец процесса DMA, когда он их получил, он просто приостановил и освободил системную шину. Фактическое перемещение данных в память зависело от внешнего оборудования.[3] Напротив, NOVA выполняла необязательное прерывание, которое позволяло самому процессору перемещать данные, перескакивая через адрес в ячейке памяти 0001.[10] Кроме того, mN601 имел внутреннюю систему обновления DRAM, которая выполняла обновление каждые 20 000 внутренних циклов. У 9440 этого не хватало внутренне, и оставил это 9441.[11]

Fairchild также предложил пакет для разработки системы - пакет FIRE.[6]

9445

Модель 9445, больше не именуемая MICROFLAME, была большим шагом вперед по сравнению с 9440. Одним из значительных изменений стал переход от 3-микронных к 2-микронным размерам элементов, что позволило разместить на кристалле больше затворов без снижения производительности. и позволяет увеличить рабочие скорости до 24 МГц, что вдвое больше, чем у 9440.[12]

В 9445 полностью реализован набор команд NOVA3, добавлены регистры SP (указатель стека) и FP (указатель кадра) для поддержки аппаратного стека. 9445 также поддерживает новую систему памяти NOVA3 с переключением банков, которая расширила адресное пространство с 32 кВт до 128. Это изменение также потребовало добавления трех новых режимов адресации NOVA3, всего их одиннадцать. Он добавил аппаратное 16-битное умножение и деление, которое было исключено из 9440, устраняя необходимость в 9443. Сверху он добавил набор новых коды операций помочь с плавающая точка math, который может работать с 8-, 16- или 32-битными данными.[12] ALU был расширен с 4-битной до полной 16-битной реализации, что значительно улучшило общую производительность.[13]

9450

Fairchild использовала тот же базовый процессор, что и 9445, с другим микрокодом, чтобы произвести 9450. Это обеспечило MIL-STD-1750A набор инструкций вместо Nova. Он появился на рынке в 1985 году, предлагая встроенный математический процессор, дополнительный внешний чип для большинства других реализаций 1750A.[4]

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ а б c d Осборн 1981, п. 4.1.
  2. ^ а б мНОВА 1976, п. 4.
  3. ^ а б c d Осборн 1981, п. 4.2.
  4. ^ а б c d е ж грамм час MicroFlame 2017.
  5. ^ "9440". CPU Shack.
  6. ^ а б 9440 1978, п. 1.
  7. ^ 9440 1978, п. 2.
  8. ^ 9440 1978, п. 3.
  9. ^ 9440 1978, п. 10.
  10. ^ Осборн 1981, п. 4.30.
  11. ^ Осборн 1981, п. 4.4.
  12. ^ а б 9445, п. 6.51.
  13. ^ 9445, п. 6.52.

Библиография