Qhov tuaj txog ntawm lub chip no tau hloov pauv txoj kev loj hlob ntawm lub chip!
Thaum xyoo 1970s lig, cov processors 8-bit tseem yog cov thev naus laus zis siab tshaj plaws thaum lub sijhawm ntawd, thiab cov txheej txheem CMOS tsis zoo hauv thaj chaw semiconductor. Cov engineers ntawm AT&T Bell Labs tau ua ib kauj ruam loj mus rau yav tom ntej, sib txuas cov txheej txheem tsim khoom CMOS 3.5-micron nrog cov qauv tsim processor 32-bit tshiab hauv kev siv zog los ua kom zoo dua cov neeg sib tw hauv kev ua haujlwm ntawm lub chip, dhau IBM thiab Intel.
Txawm hais tias lawv qhov kev tsim kho tshiab, Bellmac-32 microprocessor, tsis tau ua tiav kev lag luam zoo li cov khoom ua ntej xws li Intel 4004 (tso tawm xyoo 1971), nws lub hwj chim tau tob heev. Niaj hnub no, cov chips hauv yuav luag txhua lub xov tooj ntse, laptops, thiab ntsiav tshuaj vam khom cov ntsiab cai complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) uas Bellmac-32 tau tsim.
Xyoo 1980s tab tom los txog, thiab AT&T tab tom sim hloov nws tus kheej. Tau ntau xyoo, lub tuam txhab loj hauv kev sib txuas lus hu ua "Mother Bell" tau tswj hwm kev lag luam sib txuas lus hauv Tebchaws Meskas, thiab nws lub tuam txhab me Western Electric tau tsim yuav luag txhua lub xov tooj uas siv hauv tsev thiab chaw ua haujlwm hauv Asmeskas. Tsoomfwv Meskas tau hais kom AT&T txoj kev lag luam tawg vim yog kev tiv thaiv kev sib tw, tab sis AT&T pom lub sijhawm nkag mus rau hauv kev lag luam computer.
Vim tias cov tuam txhab computer twb tau tsim tsa zoo hauv kev ua lag luam lawm, AT&T pom tias nws nyuaj rau caum cuag; nws txoj kev npaj yog dhia hla, thiab Bellmac-32 yog nws lub caij nplooj ntoo hlav.
Tsev neeg Bellmac-32 chip tau txais txiaj ntsig los ntawm IEEE Milestone Award. Cov kev ua koob tsheej qhib yuav muaj nyob rau xyoo no ntawm Nokia Bell Labs tsev kawm ntawv hauv Murray Hill, New Jersey, thiab ntawm Computer History Museum hauv Mountain View, California.
CHIP tshwj xeeb
Es tsis txhob ua raws li tus qauv kev lag luam ntawm 8-bit chips, cov thawj coj ntawm AT&T tau sib tw nrog Bell Labs engineers los tsim ib yam khoom tshiab: thawj lub microprocessor lag luam uas muaj peev xwm xa 32 bits ntawm cov ntaub ntawv hauv ib lub voj voog moos. Qhov no tsis yog tsuas yog xav tau ib lub chip tshiab xwb tab sis kuj yog ib lub architecture tshiab - ib qho uas tuaj yeem tswj kev sib txuas lus thiab ua haujlwm ua tus txha nqaj qaum ntawm cov txheej txheem suav yav tom ntej.
"Peb tsis yog tsuas yog tsim ib lub chip ceev dua xwb," Michael Condry, uas yog tus thawj coj ntawm pawg architecture ntawm Bell Labs 'Holmdel, New Jersey, hais. "Peb tab tom sim tsim ib lub chip uas tuaj yeem txhawb nqa ob qho tib si lub suab thiab kev suav."
Lub sijhawm ntawd, CMOS thev naus laus zis tau pom tias yog lwm txoj hauv kev zoo tab sis muaj kev pheej hmoo rau NMOS thiab PMOS tsim. NMOS chips vam khom tag nrho rau N-hom transistors, uas ceev tab sis siv hluav taws xob ntau, thaum PMOS chips vam khom kev txav mus los ntawm cov qhov them hluav taws xob zoo, uas qeeb dhau. CMOS siv tus qauv tsim sib xyaw uas ua rau ceev dua thaum txuag hluav taws xob. Qhov zoo ntawm CMOS yog qhov txaus nyiam heev uas kev lag luam sai sai paub tias txawm tias nws xav tau ob npaug ntawm ntau transistors (NMOS thiab PMOS rau txhua lub rooj vag), nws tsim nyog nws.
Nrog rau kev txhim kho sai ntawm cov thev naus laus zis semiconductor uas tau piav qhia los ntawm Moore's Law, tus nqi ntawm kev ua kom ob npaug ntawm transistor density tau dhau los ua qhov tswj tau thiab thaum kawg tsis tseem ceeb. Txawm li cas los xij, thaum Bell Labs pib qhov kev pheej hmoo siab no, cov thev naus laus zis tsim khoom CMOS loj tsis tau ua pov thawj thiab tus nqi kuj siab heev.
Qhov no tsis ua rau Bell Labs ntshai. Lub tuam txhab tau siv kev txawj ntse ntawm nws cov tsev kawm ntawv hauv Holmdel, Murray Hill, thiab Naperville, Illinois, thiab tau sib sau ua ke "pab neeg npau suav" ntawm cov kws ua haujlwm semiconductor. Pab neeg no suav nrog Condrey, Steve Conn, ib lub hnub qub nce hauv kev tsim chip, Victor Huang, lwm tus tsim microprocessor, thiab ntau tus neeg ua haujlwm los ntawm AT&T Bell Labs. Lawv tau pib ua tus tswv ntawm CMOS txheej txheem tshiab hauv xyoo 1978 thiab tsim 32-bit microprocessor los ntawm kos.
Pib nrog kev tsim qauv vaj tsev
Condrey yog ib tug qub IEEE Fellow thiab tom qab ntawd ua haujlwm ua tus thawj coj ntawm Intel's Chief Technology. Pab pawg architecture uas nws coj tau cog lus los tsim ib lub system uas txhawb nqa Unix operating system thiab C language. Lub sijhawm ntawd, Unix thiab C language tseem nyob rau hauv lawv cov menyuam yaus, tab sis lawv tau raug xaiv los ua tus thawj coj. Txhawm rau kom tawg dhau qhov kev txwv ntawm lub cim xeeb muaj nqis heev ntawm kilobytes (KB) thaum lub sijhawm ntawd, lawv tau qhia txog cov lus qhia nyuaj uas xav tau tsawg dua cov kauj ruam ua tiav thiab tuaj yeem ua tiav cov haujlwm hauv ib lub voj voog moos.
Cov kws ua haujlwm kuj tsim cov chips uas txhawb nqa VersaModule Eurocard (VME) lub tsheb npav sib luag, uas ua rau muaj kev suav lej faib tawm thiab tso cai rau ntau lub nodes ua cov ntaub ntawv sib luag. Cov chips sib xws nrog VME kuj ua rau lawv siv tau rau kev tswj hwm lub sijhawm tiag tiag.
Cov pab neeg tau sau nws tus kheej version ntawm Unix thiab muab nws lub peev xwm tiag tiag los xyuas kom meej tias muaj kev sib raug zoo nrog kev lag luam automation thiab cov ntawv thov zoo sib xws. Bell Labs engineers kuj tau tsim domino logic, uas ua kom ceev nrooj ua tiav los ntawm kev txo qhov qeeb hauv cov rooj vag logic nyuaj.
Cov txheej txheem kuaj thiab pov thawj ntxiv tau tsim thiab qhia nrog Bellmac-32 module, ib qho kev kuaj xyuas thiab kuaj ntau lub chip nyuaj uas Jen-Hsun Huang coj uas tau ua tiav xoom lossis ze li xoom qhov tsis zoo hauv kev tsim cov chip nyuaj. Qhov no yog thawj zaug hauv ntiaj teb ntawm kev sim loj heev (VLSI). Cov engineers Bell Labs tau tsim ib txoj kev npaj ua haujlwm, rov xyuas lawv cov npoj yaig txoj haujlwm, thiab thaum kawg tau ua tiav kev koom tes tsis muaj kev sib txuas ntawm ntau tsev neeg chip, ua rau muaj lub kaw lus microcomputer tiav.
Tom ntej no yog qhov nyuaj tshaj plaws: qhov kev tsim khoom tiag tiag ntawm lub nti.
"Lub sijhawm ntawd, kev tsim qauv, kev sim, thiab cov thev naus laus zis tsim khoom siab tsis tshua muaj," Kang rov qab hais, uas tom qab ntawd tau los ua tus thawj tswj hwm ntawm Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) thiab yog ib tug tswv cuab ntawm IEEE. Nws sau tseg tias qhov tsis muaj cov cuab yeej CAD rau kev txheeb xyuas tag nrho-chip yuam kom pab pawg luam tawm cov duab kos Calcomp loj heev. Cov duab qhia no qhia txog yuav ua li cas transistors, xov hlau, thiab kev sib txuas yuav tsum tau teeb tsa hauv ib lub chip kom muab cov zis xav tau. Pab pawg tau sib sau ua ke rau hauv pem teb nrog daim kab xev, tsim ib lub duab plaub fab loj uas kos ntau dua 6 meters ntawm ib sab. Kang thiab nws cov npoj yaig tau kos txhua lub voj voog nrog cov cwj mem xim, nrhiav kev sib txuas tawg thiab kev sib tshooj lossis kev sib txuas tsis raug.
Thaum tsim lub cev tiav lawm, pab neeg tau ntsib lwm qhov teeb meem: kev tsim khoom. Cov chips tau tsim tawm ntawm lub Hoobkas Western Electric hauv Allentown, Pennsylvania, tab sis Kang nco qab tias qhov feem pua ntawm cov chips ntawm wafer uas ua tau raws li kev ua tau zoo thiab cov qauv zoo) yog qis heev.
Yuav kom daws qhov teeb meem no, Kang thiab nws cov npoj yaig tau tsav tsheb mus rau lub Hoobkas los ntawm New Jersey txhua hnub, dov lawv lub tes tsho thiab ua txhua yam tsim nyog, suav nrog kev ntxuav hauv pem teb thiab calibrate cov khoom siv kuaj, los tsim kev sib raug zoo thiab yaum txhua tus neeg tias cov khoom nyuaj tshaj plaws uas lub Hoobkas tau sim tsim tau yeej tuaj yeem ua nyob ntawd.
"Cov txheej txheem tsim pab pawg tau mus zoo heev," Kang hais. "Tom qab ob peb lub hlis, Western Electric tau tsim cov chips zoo hauv qhov ntau uas ntau tshaj qhov xav tau."
Thawj qhov version ntawm Bellmac-32 tau tso tawm xyoo 1980, tab sis nws tsis ua tau raws li qhov xav tau. Nws lub hom phiaj ua haujlwm zaus tsuas yog 2 MHz, tsis yog 4 MHz. Cov engineers pom tias cov khoom siv kuaj Takeda Riken uas lawv siv thaum lub sijhawm ntawd muaj qhov tsis zoo, nrog rau cov kab xa hluav taws xob ntawm lub probe thiab lub taub hau kuaj ua rau kev ntsuas tsis raug. Lawv tau ua haujlwm nrog pab pawg Takeda Riken los tsim ib lub rooj kho kom raug los kho qhov yuam kev ntsuas.
Cov chips Bellmac tiam thib ob muaj lub moos ceev tshaj 6.2 MHz, qee zaum siab txog 9 MHz. Qhov no suav tias yog ceev heev thaum lub sijhawm ntawd. Lub processor 16-bit Intel 8088 uas IBM tso tawm hauv nws thawj lub PC xyoo 1981 muaj lub moos ceev tsuas yog 4.77 MHz xwb.
Vim li cas Bellmac-32 thiaj tsis ua li ntawd't dhau los ua neeg tseem ceeb
Txawm hais tias nws tau cog lus tias yuav ua tau zoo los xij, Bellmac-32 thev naus laus zis tsis tau txais kev siv dav dav hauv kev lag luam. Raws li Condrey, AT&T tau pib saib lub tuam txhab tsim khoom siv NCR thaum xyoo 1980s thiab tom qab ntawd tig mus rau kev yuav khoom, uas txhais tau tias lub tuam txhab tau xaiv los txhawb cov kab khoom sib txawv. Thaum ntawd, Bellmac-32 lub hwj chim tau pib loj hlob.
"Ua ntej Bellmac-32, NMOS tau tswj hwm kev ua lag luam," Condry hais. "Tab sis CMOS tau hloov pauv thaj av vim nws tau ua pov thawj tias yog ib txoj hauv kev zoo dua los siv nws hauv lub Hoobkas."
Raws li lub sijhawm dhau los, qhov kev paub no tau hloov pauv lub lag luam semiconductor. CMOS yuav dhau los ua lub hauv paus rau cov microprocessors niaj hnub, txhawb nqa kev hloov pauv digital hauv cov khoom siv xws li desktop computers thiab smartphones.
Bell Labs qhov kev sim ua siab loj - siv cov txheej txheem tsim khoom tsis tau sim thiab nthuav dav thoob plaws ib tiam neeg ntawm cov qauv chip - yog ib qho tseem ceeb hauv keeb kwm ntawm thev naus laus zis.
Raws li Xibfwb Kang hais tias: "Peb nyob rau pem hauv ntej ntawm qhov ua tau. Peb tsis yog tsuas yog ua raws li txoj kev uas twb muaj lawm, peb tab tom ua ib txoj kev tshiab." Xibfwb Huang, uas tom qab ntawd tau los ua tus lwm thawj coj ntawm Singapore Institute of Microelectronics thiab kuj yog IEEE Fellow, ntxiv tias: "Qhov no tsis yog tsuas yog suav nrog cov qauv tsim thiab kev tsim qauv ntawm cov chips xwb, tab sis kuj suav nrog kev txheeb xyuas cov chips loj - siv CAD tab sis tsis muaj cov cuab yeej digital simulation niaj hnub no lossis txawm tias cov breadboards (ib txoj hauv kev txheem los xyuas qhov kev tsim qauv ntawm lub voj voog ntawm lub kaw lus hluav taws xob siv cov chips ua ntej cov khoom sib txuas ua ke tas mus li)."
Condry, Kang thiab Huang rov qab saib lub sijhawm ntawd nrog kev hlub thiab qhia kev qhuas rau cov txuj ci thiab kev mob siab ntawm cov neeg ua haujlwm AT&T uas lawv cov kev siv zog ua rau tsev neeg Bellmac-32 chip ua tau.
Lub sijhawm tshaj tawm: Tsib Hlis-19-2025