Ushbu chipning paydo bo'lishi chip ishlab chiqish yo'nalishini o'zgartirdi!
1970-yillarning oxirlarida 8-bitli protsessorlar o'sha paytdagi eng ilg'or texnologiya edi va CMOS jarayonlari yarimo'tkazgichlar sohasida noqulay ahvolda edi. AT&T Bell Labs muhandislari kelajakka dadil qadam tashladilar, chip ishlashi bo'yicha raqobatchilardan ustun bo'lish maqsadida IBM va Inteldan o'zib ketish maqsadida zamonaviy 3,5 mikronli CMOS ishlab chiqarish jarayonlarini innovatsion 32-bitli protsessor arxitekturalari bilan birlashtirdilar.
Ularning ixtirosi bo'lgan Bellmac-32 mikroprotsessori Intel 4004 (1971-yilda chiqarilgan) kabi avvalgi mahsulotlarning tijorat muvaffaqiyatiga erisha olmagan bo'lsa-da, uning ta'siri juda katta edi. Bugungi kunda deyarli barcha smartfonlar, noutbuklar va planshetlardagi chiplar Bellmac-32 tomonidan ilgari surilgan qo'shimcha metall-oksid yarimo'tkazgich (CMOS) tamoyillariga tayanadi.
1980-yillar yaqinlashib kelayotgan edi va AT&T o'zini o'zgartirishga harakat qilardi. O'nlab yillar davomida "Mother Bell" laqabli telekommunikatsiya giganti Qo'shma Shtatlardagi ovozli aloqa biznesida hukmronlik qilgan va uning sho''ba korxonasi Western Electric Amerika uylari va ofislaridagi deyarli barcha oddiy telefonlarni ishlab chiqargan. AQSh federal hukumati monopoliyaga qarshi kurash asosida AT&T biznesini tarqatib yuborishga chaqirdi, ammo AT&T kompyuter sohasiga kirish imkoniyatini ko'rdi.
Kompyuter kompaniyalari bozorda allaqachon yaxshi o'rin egallaganligi sababli, AT&T ularga yetib olishda qiynaldi; uning strategiyasi sakrash edi va Bellmac-32 uning tramplini edi.
Bellmac-32 chip oilasi IEEE Milestone mukofoti bilan taqdirlandi. Ochilish marosimlari bu yil Nyu-Jersi shtatining Murray Hill shahridagi Nokia Bell Labs kampusida va Kaliforniyaning Mountain View shahridagi Kompyuter tarixi muzeyida bo'lib o'tadi.
NOYOB CHIP
AT&T rahbarlari 8-bitli chiplarning sanoat standartiga amal qilish o'rniga, Bell Labs muhandislarini inqilobiy mahsulotni ishlab chiqishga chaqirdilar: bitta soat siklida 32 bit ma'lumotni uzatishga qodir birinchi tijorat mikroprotsessor. Bu nafaqat yangi chipni, balki telekommunikatsiya kommutatsiyasini boshqaradigan va kelajakdagi hisoblash tizimlarining asosi bo'lib xizmat qiladigan yangi arxitekturani ham talab qildi.
"Biz shunchaki tezroq chip yaratmayapmiz", dedi Bell Labs kompaniyasining Nyu-Jersi shtatidagi Holmdel shahridagi arxitektura guruhiga rahbarlik qiluvchi Maykl Kondri. "Biz ovozli va hisoblashni qo'llab-quvvatlaydigan chipni loyihalashga harakat qilmoqdamiz."
O'sha paytda CMOS texnologiyasi NMOS va PMOS dizaynlariga istiqbolli, ammo xavfli alternativa sifatida qaralgan. NMOS chiplari butunlay tez, ammo energiya talab qiladigan N-tipdagi tranzistorlarga tayangan, PMOS chiplari esa juda sekin bo'lgan musbat zaryadlangan teshiklarning harakatiga tayangan. CMOS tezlikni oshirib, energiyani tejaydigan gibrid dizayndan foydalangan. CMOSning afzalliklari shunchalik jozibador ediki, sanoat tez orada ikki baravar ko'p tranzistorlar (har bir darvoza uchun NMOS va PMOS) talab qilsa ham, bunga arziydi, degan xulosaga keldi.
Mur qonuni bilan tasvirlangan yarimo'tkazgichlar texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan tranzistor zichligini ikki baravar oshirish xarajatlari boshqarilishi mumkin bo'lib qoldi va oxir-oqibat ahamiyatsiz bo'lib qoldi. Biroq, Bell Labs ushbu yuqori xavfli qimorni boshlaganida, keng ko'lamli CMOS ishlab chiqarish texnologiyasi isbotlanmagan va narxi nisbatan yuqori edi.
Bu Bell Labs kompaniyasini qo'rqitmadi. Kompaniya Illinoys shtatining Xolmdel, Murray Hill va Naperville shaharlaridagi kampuslarining tajribasidan foydalanib, yarimo'tkazgich muhandislaridan iborat "orzu jamoasi"ni tuzdi. Jamoa tarkibiga Kondrey, chip dizaynida o'sib borayotgan yulduz Stiv Konn, yana bir mikroprotsessor dizayneri Viktor Xuang va AT&T Bell Labs kompaniyasining o'nlab xodimlari kirgan. Ular 1978-yilda yangi CMOS jarayonini o'zlashtira boshladilar va 32-bitli mikroprotsessorni noldan yaratdilar.
Dizayn arxitekturasidan boshlang
Kondri ilgari IEEE a'zosi bo'lgan va keyinchalik Intelning bosh texnologiya direktori bo'lib ishlagan. U boshchiligidagi arxitektura jamoasi Unix operatsion tizimi va C tilini mahalliy darajada qo'llab-quvvatlaydigan tizim yaratishga sodiq edi. O'sha paytda Unix ham, C tili ham hali boshlang'ich bosqichda edi, ammo ular ustunlik qilishlari kerak edi. O'sha paytda juda qimmatli kilobayt (KB) xotira chegarasini buzib o'tish uchun ular kamroq bajarish bosqichlarini talab qiladigan va vazifalarni bir soatlik siklida bajara oladigan murakkab ko'rsatmalar to'plamini taqdim etdilar.
Muhandislar shuningdek, taqsimlangan hisoblashni ta'minlaydigan va bir nechta tugunlarga ma'lumotlarni parallel ravishda qayta ishlash imkonini beruvchi VersaModule Eurocard (VME) parallel shinasini qo'llab-quvvatlaydigan chiplarni ishlab chiqdilar. VME bilan mos keladigan chiplar, shuningdek, ulardan real vaqt rejimida boshqarish uchun foydalanish imkonini beradi.
Jamoa Unixning o'z versiyasini yozdi va unga sanoat avtomatlashtirish va shunga o'xshash ilovalar bilan mosligini ta'minlash uchun real vaqt rejimida ishlash imkoniyatlarini berdi. Bell Labs muhandislari shuningdek, murakkab mantiqiy eshiklardagi kechikishlarni kamaytirish orqali ishlov berish tezligini oshiradigan domino mantig'ini ixtiro qilishdi.
Jen-Hsun Huang boshchiligidagi murakkab ko'p chipli tekshirish va sinov loyihasi bo'lgan Bellmac-32 moduli bilan qo'shimcha sinov va tasdiqlash texnikalari ishlab chiqildi va joriy etildi, bu murakkab chip ishlab chiqarishda nol yoki deyarli nolga teng nuqsonlarga erishildi. Bu juda katta miqyosli integral mikrosxemalar (VLSI) sinovlari dunyosida birinchi bo'ldi. Bell Labs muhandislari tizimli reja ishlab chiqdilar, hamkasblarining ishlarini bir necha bor tekshirdilar va oxir-oqibat bir nechta chip oilalari o'rtasida uzluksiz hamkorlikka erishdilar, natijada to'liq mikrokompyuter tizimi yaratildi.
Keyin eng qiyin qism keladi: chipni haqiqiy ishlab chiqarish.
"O'sha paytda, joylashtirish, sinovdan o'tkazish va yuqori mahsuldorlikdagi ishlab chiqarish texnologiyalari juda kam edi", deb eslaydi keyinchalik Koreya Ilg'or Fan va Texnologiya Instituti (KAIST) prezidenti va IEEE a'zosi bo'lgan Kang. Uning ta'kidlashicha, to'liq chipni tekshirish uchun CAD vositalarining yo'qligi jamoani katta o'lchamli Calcomp chizmalarini chop etishga majbur qildi. Ushbu sxemalar kerakli natijani berish uchun tranzistorlar, simlar va o'zaro bog'liqliklarni chip ichida qanday joylashtirish kerakligini ko'rsatadi. Jamoa ularni polga lenta bilan yig'ib, yon tomonida 6 metrdan ortiq ulkan kvadrat chizma hosil qildi. Kang va uning hamkasblari har bir sxemani rangli qalam bilan qo'lda chizib, uzilgan ulanishlarni va bir-birining ustiga chiqqan yoki noto'g'ri ishlangan o'zaro bog'liqliklarni qidirdilar.
Jismoniy dizayn tugallangandan so'ng, jamoa yana bir qiyinchilikka duch keldi: ishlab chiqarish. Chiplar Pensilvaniya shtatining Allentaun shahridagi Western Electric zavodida ishlab chiqarilgan, ammo Kangning eslashicha, hosildorlik darajasi (plastinkadagi chiplarning ishlash va sifat standartlariga javob beradigan foizi) juda past edi.
Buni hal qilish uchun Kang va uning hamkasblari har kuni Nyu-Jersi shtatidan zavodga mashinada kelishdi, yenglarini shimarib, do'stona munosabatlarni o'rnatish va barchani zavod ishlab chiqarishga harakat qilgan eng murakkab mahsulotni u yerda ishlab chiqarish mumkinligiga ishontirish uchun pollarni supurish va sinov uskunalarini kalibrlash kabi zarur ishlarni qilishdi.
“Jamoa tuzish jarayoni muammosiz oʻtdi”, dedi Kang. “Bir necha oydan soʻng Western Electric talabdan oshib ketadigan miqdorda yuqori sifatli chiplar ishlab chiqara oldi.”
Bellmac-32 ning birinchi versiyasi 1980-yilda chiqarilgan, ammo u kutilgan natijalarga erisha olmadi. Uning maqsadli ishlash chastotasi 4 MGts emas, balki atigi 2 MGts edi. Muhandislar o'sha paytda foydalanayotgan eng zamonaviy Takeda Riken sinov uskunasida nuqsonlar borligini, zond va sinov boshi orasidagi uzatish liniyasi effektlari noto'g'ri o'lchovlarga olib kelishini aniqladilar. Ular Takeda Riken jamoasi bilan birgalikda o'lchov xatolarini tuzatish uchun tuzatish jadvalini ishlab chiqish ustida ishladilar.
Ikkinchi avlod Bellmac chiplarining takt chastotasi 6,2 MGts dan oshdi, ba'zan esa 9 MGts gacha yetdi. Bu o'sha paytda juda tez hisoblangan. IBM 1981-yilda o'zining birinchi kompyuterida chiqargan 16-bitli Intel 8088 protsessorining takt chastotasi atigi 4,77 MGts edi.
Nima uchun Bellmac-32 bunday qilmadi'asosiy oqimga aylanmaydi
Va'da qilinganiga qaramay, Bellmac-32 texnologiyasi keng tijorat maqsadlarida qo'llanila olmadi. Kondrining so'zlariga ko'ra, AT&T 1980-yillarning oxirlarida uskunalar ishlab chiqaruvchi NCR kompaniyasiga e'tibor qaratishni boshlagan va keyinchalik sotib olishlarga o'tgan, bu esa kompaniyaning turli chip mahsulotlarini qo'llab-quvvatlashni tanlaganini anglatadi. O'sha paytga kelib, Bellmac-32 ning ta'siri o'sishni boshlagan edi.
“Bellmac-32 dan oldin NMOS bozorda ustunlik qilar edi”, dedi Kondri. “Ammo CMOS vaziyatni oʻzgartirdi, chunki u uni fabrikada amalga oshirishning samaraliroq usuli ekanligi isbotlandi.”
Vaqt o'tishi bilan bu tushuncha yarimo'tkazgichlar sanoatini o'zgartirdi. CMOS zamonaviy mikroprotsessorlar uchun asos bo'lib, ish stoli kompyuterlari va smartfonlar kabi qurilmalarda raqamli inqilobni keltirib chiqardi.
Bell Labs kompaniyasining sinovdan o'tmagan ishlab chiqarish jarayonidan foydalangan va chip arxitekturasining butun avlodini qamrab olgan dadil tajribasi texnologiya tarixidagi muhim bosqich bo'ldi.
Professor Kang ta'kidlaganidek: “Biz mumkin bo'lgan narsalarning boshida edik. Biz shunchaki mavjud yo'ldan borayotgan emas, balki yangi yo'lni bosib o'tayotgan edik.” Keyinchalik Singapur Mikroelektronika Instituti direktorining o'rinbosari bo'lgan va IEEE a'zosi bo'lgan professor Xuang qo'shimcha qiladi: “Bu nafaqat chip arxitekturasi va dizaynini, balki keng ko'lamli chip tekshiruvini ham o'z ichiga olgan - CAD yordamida, lekin bugungi raqamli simulyatsiya vositalari yoki hatto non taxtalarisiz (elektron tizimning sxema dizaynini sxema komponentlari bir-biriga doimiy ravishda ulanmasdan oldin chiplardan foydalangan holda tekshirishning standart usuli).”
Kondri, Kang va Xuang o'sha vaqtni mehr bilan eslashadi va Bellmac-32 chiplar oilasini yaratishga imkon bergan ko'plab AT&T xodimlarining mahorati va fidoyiligiga qoyil qolishlarini bildiradilar.
Nashr vaqti: 2025-yil 19-may