40 år med mikroprocessorer

Introduktion

Vi skruer tiden nu tilbage til 1971. Det er 24 år siden den første prototype transistor så dagens lys på Bell laboratorierne i december 1947, og 13 år siden det allerførste integrerede kredsløb blev skabt af Texas Instruments i 1958. De første computere der kunne lægge to og to sammen med binære tal var baseret på radiorør der var store, tunge, strømslugende og skrøbelige. Transistorteknikken revolutionerede alle områder hvor radiorøret før blev brugt, og medførte samtidig at eks. radioer og fjernsyn blev markant mindre. Men der manglede stadig noget. Der manglede et integreret  kredsløb, der kunne konfigureres ved hjælp af software.

Helt grundlæggende består en mikroprocessor af en stribe logiske gates bygget af transistorer. En transistor i et digitalt kredsløb fungerer som en kontakt, der kan være tændt eller slukket, svarende til de binære tal 0 og 1, som er grundlaget i digitalteknik. 0 og 1 kan eks. være 0 og 5V for nu at skære det ud i pap. Man kan også sige at digitalteknik er analogteknik, hvor man har vedtaget nogle regneregler. Bygger man flere transistorer sammen, kan man få et kredsløb med flere input, der, alt efter tilstanden 0 eller 1 på indgangene, igen kan levere et 0 eller et 1 tal som følge af den logiske funktion. Dvs. hvis to ting er opfyldt i form af 0 eller 1, så giver jeg 0 eller 1 ud. Denne type kredsløb kaldes en gate, og de inddeles efter virkemåde. Nu bliver det teknisk og lidt mere nørdet, for man benytter såkaldt Boolsk algebra, matematik der er baseret på binære tal, til at strikke gates sammen til større logiske kredsløb. Det var her man var nået til med radiorørene, men hver gate fyldte som et mellemstort køleskab. For at det kan kaldes en processor skal man kunne ind- og udlæse data i form af instruktioner. Det kræver flere typer kredsløb, registre, databusser (ledninger), hukommelse osv., der alt sammen er lavet af transistorer, der kan skifte mellem 0 og 1. På radiorørs baserede maskiner sad der lange rækker af teknikere og indlæste nuller og et-taller direkte i registrene, for at få genereret logiske regnefunktioner. Et enormt arbejde for at lægge to og to sammen, og måske er det tankevækkende at den første computer, der fyldte en hel sportshal, var bygget af det amerikanske forsvar for at kunne beregne projektilbaner for artillerigranater.

Gennembruddet kom med udviklingen af nye transistortyper der kunne bruges til at bygge gate-kredsløb med - selve hjerteblodet i en processor. Intel havde til alt held ansat kredsløbsdesigneren Federico Faggin, der samtidig er var den mand på kloden, der vidste mest om den nye transistorteknik i 1971 - det var nemlig ham der havde udviklet den.

Så derfor kan Intel præsentere verden for et lille mirakel. En 4-bit CPU, der kan håndtere 8 bit instruktioner, og har en adressebus på 12 bit. Clockfrekvensen er 740KHz, eller 0,74 MHz. Den er skabt til brug i regnemaskiner, kasseapparater og lignende applikationer, og det hele klares med kun 46 instruktioner. I dag snakker vi om nanometer for størrelsen på transistorerne, men 4004's gates er produceret i 10 mikrometer, og hele herligheden kan håndtere 92.000 instruktioner per sekund, mod de milliarder vi er vant til i dag.

Udviklingen af 4004 satte gang i en lavine af teknologiske fremskridt efterhånden som mulighederne gik op for ingeniører og udviklere. Der sidder naturligvis mere end blot en CPU i regnemaskinen. Den skal også have nogle RAM, en IO funktion til at kommunikere med RAM, en IO funktion så man kan modtage input fra tastatur/tal og noget der kan sende data ud af systemet igen til brugeren. Alle disse funktioner har ligeledes gennemgået en enorm udvikling de seneste 40 år.

Den første egentlige PC kapable processor kom i 1978 i form af 8086 chippen, der bl.a blev brugt i enkelte primitive byg-selv computere, og året efter kom 8088 chippen med 8 bit databus, der fandt vej til den allerførste hjemmecomputer - IBM PC Model 5150 - i 1981.

Adskillige teknologiske landvindinger lå til grund for 5150'eren, der i udgangspunktet var en lidt forenklet forskercomputer, rettet mod hjemmebrugere med pengepungen i orden. Prisen var 1500 amerikanske dalere for en version uden floppydrev - endnu et af fremskridtene. Det var også her verden første gang stiftede bekendtskab med navnet Microsoft, der havde leveret DOS 1.0 styresystemet.