Пайдоиши ин чип самти таҳияи чипро дигаргун кард!
Дар охири солҳои 1970-ум, протсессорҳои 8-битӣ дар он замон пешрафтатарин технология буданд ва равандҳои CMOS дар соҳаи нимноқилҳо дар ҳолати номусоид қарор доштанд. Муҳандисони AT&T Bell Labs қадами ҷасуронае ба сӯи оянда гузоштанд ва равандҳои истеҳсолии пешрафтаи CMOS-и 3,5-микронро бо меъмории инноватсионии протсессорҳои 32-битӣ муттаҳид карданд, то аз рақибон дар иҷрои чипҳо пеш гузаранд ва аз IBM ва Intel пеш гузаранд.
Гарчанде ки ихтирои онҳо, микропротсессори Bellmac-32, ба муваффақияти тиҷоратии маҳсулоти қаблӣ, ба монанди Intel 4004 (ки соли 1971 бароварда шудааст), ноил нагардид, таъсири он амиқ буд. Имрӯз, чипҳои қариб ҳамаи смартфонҳо, ноутбукҳо ва планшетҳо ба принсипҳои нимноқилҳои оксиди металлӣ (CMOS), ки аз ҷониби Bellmac-32 пешбарӣ шуда буданд, такя мекунанд.
Солҳои 1980 наздик мешуданд ва AT&T кӯшиш мекард, ки худро дигаргун созад. Даҳсолаҳо боз, ин бузургҷуссаи телекоммуникатсионӣ, ки бо лақаби "Модар Занги" маъруф буд, тиҷорати алоқаи овозиро дар Иёлоти Муттаҳида бартарӣ дошт ва филиали он Western Electric қариб ҳамаи телефонҳои маъмулиро дар хонаҳо ва офисҳои амрикоӣ истеҳсол мекард. Ҳукумати федералии ИМА бо асосҳои зиддимонополӣ ба пароканда шудани тиҷорати AT&T даъват кард, аммо AT&T имкониятеро барои ворид шудан ба соҳаи компютерӣ дид.
Азбаски ширкатҳои компютерӣ аллакай дар бозор мавқеи хуб пайдо кардаанд, AT&T барои онҳо душвор буд, ки ба онҳо бирасанд; стратегияи он пешсаф будан буд ва Bellmac-32 асоси он буд.
Оилаи чипҳои Bellmac-32 бо ҷоизаи IEEE Milestone Award қадрдонӣ карда шуданд. Маросимҳои ифтитоҳи онҳо имсол дар шаҳраки Nokia Bell Labs дар Мюррей Хилл, Ню Ҷерсӣ ва дар Осорхонаи таърихи компютер дар Маунтин Вью, Калифорния баргузор мешаванд.
Чипи беназир
Роҳбарони AT&T ба ҷои пайравӣ аз стандарти саноатии чипҳои 8-битӣ, муҳандисони Bell Labs-ро барои таҳияи маҳсулоти инқилобӣ даъват карданд: аввалин микропротсессори тиҷоратӣ, ки қодир ба интиқоли 32 бит маълумот дар як давраи соат аст. Ин на танҳо чипи нав, балки меъмории навро низ талаб мекард - меъморие, ки метавонад коммутатсияи телекоммуникатсионӣро идора кунад ва ҳамчун сутуни системаҳои компютерии оянда хидмат кунад.
Майкл Кондри, ки гурӯҳи меъмории корхонаи Bell Labs дар Холмдел, Ню Ҷерсӣ, роҳбарӣ мекунад, гуфт: "Мо на танҳо як чипи тезтарро месозем. Мо кӯшиш мекунем, ки чиперо тарроҳӣ кунем, ки ҳам овоз ва ҳам ҳисобкуниро дастгирӣ кунад."
Дар он замон, технологияи CMOS ҳамчун алтернативаи умедбахш, вале хатарнок ба тарҳҳои NMOS ва PMOS ҳисобида мешуд. Чипҳои NMOS пурра ба транзисторҳои навъи N такя мекарданд, ки зуд, вале пурқувват буданд, дар ҳоле ки чипҳои PMOS ба ҳаракати сӯрохиҳои зарядноки мусбат, ки хеле суст буданд, такя мекарданд. CMOS аз тарҳи гибридӣ истифода мебурд, ки суръатро афзоиш медод ва ҳамзамон энергияро сарфа мекард. Бартариҳои CMOS он қадар ҷолиб буданд, ки саноат ба зудӣ дарк кард, ки ҳатто агар он ду баробар зиёд транзистор (NMOS ва PMOS барои ҳар як дарвоза) талаб кунад ҳам, он меарзад.
Бо рушди босуръати технологияи нимноқилҳое, ки тибқи Қонуни Мур тавсиф шудаанд, хароҷоти дучанд кардани зичии транзистор идорашаванда ва дар ниҳоят ночиз гардид. Аммо, вақте ки Bell Labs ба ин қиморбозии хатарнок шурӯъ кард, технологияи истеҳсоли CMOS-и миқёси калон исбот нашуда буд ва арзиши он нисбатан баланд буд.
Ин ширкати Bell Labs-ро натарсонд. Ширкат аз таҷрибаи кампусҳои худ дар Холмдел, Мюррей Хилл ва Нейпервилл, Иллинойс истифода бурд ва "дастаи орзуҳо"-и муҳандисони нимноқилро ташкил дод. Дар ин даста Кондрей, Стив Конн, ситораи рӯ ба инкишоф дар тарроҳии чип, Виктор Хуанг, як тарроҳи дигари микропротсессор ва даҳҳо корманди AT&T Bell Labs буданд. Онҳо соли 1978 ба азхуд кардани раванди нави CMOS шурӯъ карданд ва аз сифр як микропротсессори 32-битӣ сохтанд.
Бо меъмории тарроҳӣ оғоз кунед
Кондрей узви собиқи IEEE буд ва баъдтар ҳамчун директори технологии Intel кор кардааст. Гурӯҳи меъморие, ки ӯ роҳбарӣ мекард, ба сохтани системае саъй мекард, ки системаи амалиётии Unix ва забони C-ро аз ҷиҳати табиӣ дастгирӣ мекард. Дар он вақт, ҳам Unix ва ҳам забони C ҳанӯз дар навзодии худ буданд, аммо бояд бартарӣ медоштанд. Барои он ки аз ҳадди ниҳоят арзишманди хотираи килобайт (KB) дар он замон гузаранд, онҳо маҷмӯи дастурҳои мураккаберо муаррифӣ карданд, ки қадамҳои камтари иҷроро талаб мекарданд ва метавонистанд вазифаҳоро дар давоми як давраи соат иҷро кунанд.
Муҳандисон инчунин чипҳоеро тарҳрезӣ карданд, ки автобуси параллелии VersaModule Eurocard (VME)-ро дастгирӣ мекунанд, ки ҳисоббарории тақсимшударо имкон медиҳад ва ба гиреҳҳои сершумор имкон медиҳад, ки маълумотро ба таври мувозӣ коркард кунанд. Чипҳои мувофиқ бо VME инчунин имкон медиҳанд, ки онҳоро барои идоракунии вақти воқеӣ истифода бурдан мумкин аст.
Даста версияи худро дар Unix навишта, ба он имкониятҳои вақти воқеӣ дод, то мутобиқатро бо автоматикунонии саноатӣ ва барномаҳои шабеҳ таъмин кунад. Муҳандисони Bell Labs инчунин мантиқи доминоро ихтироъ карданд, ки суръати коркардро тавассути кам кардани таъхирҳо дар дарвозаҳои мантиқи мураккаб афзоиш дод.
Усулҳои иловагии санҷиш ва тасдиқ бо модули Bellmac-32, як лоиҳаи мураккаби санҷиш ва озмоиши бисёрчипӣ, ки таҳти роҳбарии Ҷен-Хсун Хуанг анҷом дода шуд ва камбудиҳои сифр ё қариб сифрро дар истеҳсоли чипҳои мураккаб ба даст овард, таҳия ва ҷорӣ карда шуданд. Ин аввалин дар ҷаҳон озмоиши микросхемаҳои интегралии миқёси хеле калон (VLSI) буд. Муҳандисони Bell Labs як нақшаи систематикӣ таҳия карданд, кори ҳамкорони худро борҳо тафтиш карданд ва дар ниҳоят ба ҳамкории бефосила дар байни оилаҳои сершумори чипҳо ноил шуданд, ки дар ниҳоят ба як системаи пурраи микрокомпютерӣ оварда расонд.
Баъдан қисми душвортарин меояд: истеҳсоли воқеии чип.
«Дар он вақт, технологияҳои истеҳсолӣ бо тарҳбандӣ, озмоиш ва ҳосили баланд хеле камёб буданд», - ба ёд меорад Канг, ки баъдтар президенти Институти пешрафтаи илм ва технологияи Корея (KAIST) ва узви IEEE шуд. Ӯ қайд мекунад, ки набудани асбобҳои CAD барои тасдиқи пурраи чип дастаро маҷбур кард, ки расмҳои калонҳаҷми Calcomp-ро чоп кунад. Ин схемаҳо нишон медиҳанд, ки чӣ гуна транзисторҳо, симҳо ва пайвасткунакҳои пайваст бояд дар дохили чип ҷойгир карда шаванд, то натиҷаи дилхоҳ дода шавад. Даста онҳоро бо лента дар рӯи фарш ҷамъ кард ва як чоркунҷаи бузургеро ташкил дод, ки дар як тараф беш аз 6 метр расм кашидааст. Канг ва ҳамкоронаш ҳар як схемаро бо қаламҳои ранга дастӣ кашида, пайвасткунакҳои шикаста ва пайвасткунакҳои пайвастшаванда ё нодуруст коркардшударо ҷустуҷӯ мекарданд.
Пас аз анҷоми тарҳи ҷисмонӣ, даста бо як мушкили дигар рӯбарӯ шуд: истеҳсол. Чипҳо дар корхонаи Western Electric дар Аллентаун, Пенсилвания истеҳсол карда шуданд, аммо Канг ба ёд меорад, ки сатҳи ҳосилнокӣ (фоизи чипҳо дар пластинае, ки ба стандартҳои иҷро ва сифат ҷавобгӯ буданд) хеле паст буд.
Барои ҳалли ин масъала, Канг ва ҳамкоронаш ҳар рӯз аз Ню Ҷерсӣ бо мошин ба корхона мерафтанд, остинҳояшонро печонда, ҳар кори заруриро мекарданд, аз ҷумла фаршҳоро рӯфта, таҷҳизоти озмоиширо калибр мекарданд, то рафоқат эҷод кунанд ва ҳамаро бовар кунонанд, ки мураккабтарин маҳсулотеро, ки корхона то кунун кӯшиши истеҳсоли онро кардааст, дар он ҷо истеҳсол кардан мумкин аст.
Канг гуфт: «Раванди ташкили даста бе мушкилӣ гузашт. Пас аз чанд моҳ, ширкати Western Electric тавонист чипҳои баландсифатро бо миқдори аз талабот зиёдтар истеҳсол кунад».
Нусхаи аввали Bellmac-32 соли 1980 бароварда шуд, аммо он ба интизориҳо ҷавобгӯ набуд. Басомади мақсадноки иҷрои он танҳо 2 МГц буд, на 4 МГц. Муҳандисон муайян карданд, ки таҷҳизоти муосири санҷишии Takeda Riken, ки онҳо дар он вақт истифода мебурданд, нуқсондор буд ва таъсири хатти интиқол байни зонд ва сари санҷиш боиси нодурустии андозагирӣ мешуд. Онҳо бо дастаи Takeda Riken ҳамкорӣ карда, ҷадвали ислоҳро барои ислоҳи хатогиҳои андозагирӣ таҳия карданд.
Суръати такт чипҳои насли дуюми Bellmac аз 6,2 МГц, баъзан то 9 МГц, зиёдтар буд. Ин дар он замон хеле зуд ҳисобида мешуд. Протсессори 16-битии Intel 8088, ки IBM дар аввалин компютери худ дар соли 1981 бароварда буд, суръати такт ҳамагӣ 4,77 МГц дошт.
Чаро Bellmac-32 ин корро накард?'ба ҷараёни асосӣ табдил наёбед
Бо вуҷуди ваъдаҳои худ, технологияи Bellmac-32 ба таври васеъ дар тиҷорат қабул нашуд. Ба гуфтаи Кондрей, AT&T дар охири солҳои 1980-ум ба истеҳсолкунандаи таҷҳизот NCR таваҷҷӯҳ зоҳир кард ва баъдтар ба харидҳо рӯ овард, ки ин маънои онро дошт, ки ширкат интихоб кард, ки хатҳои гуногуни маҳсулоти чипро дастгирӣ кунад. То он вақт, нуфузи Bellmac-32 афзоиш ёфта буд.
Кондри гуфт: «Пеш аз Bellmac-32, NMOS дар бозор ҳукмронӣ мекард. Аммо CMOS манзараро тағйир дод, зеро он роҳи самараноктари татбиқи онро дар корхона исбот кард».
Бо гузашти вақт, ин дарк саноати нимноқилҳоро аз нав шакл дод. CMOS асоси микропротсессорҳои муосир гардид ва инқилоби рақамиро дар дастгоҳҳо ба монанди компютерҳои рӯимизӣ ва смартфонҳо тақвият дод.
Таҷрибаи ҷасуронаи Bell Labs — бо истифода аз раванди истеҳсолии санҷиданашуда ва тамоми насли меъмории чип — як марҳилаи муҳим дар таърихи технология буд.
Чунон ки профессор Канг мегӯяд: «Мо дар сафи пеши он чизе будем, ки имконпазир буд. Мо на танҳо роҳи мавҷударо пайгирӣ мекардем, балки роҳи наверо мекушодем». Профессор Хуанг, ки баъдтар муовини директори Институти микроэлектроникаи Сингапур шуд ва инчунин узви IEEE мебошад, илова мекунад: «Ин на танҳо меъморӣ ва тарҳрезии чип, балки инчунин санҷиши чипҳои миқёси калонро дар бар мегирифт - бо истифода аз CAD, аммо бе асбобҳои рақамии симулятсия ё ҳатто тахтаҳои нон (роҳи стандартии санҷиши тарҳрезии схемаи системаи электронӣ бо истифода аз чипҳо пеш аз пайваст шудани доимии ҷузъҳои схема)».
Кондри, Канг ва Хуанг бо меҳр ба он замон нигоҳ мекунанд ва ба маҳорат ва садоқати бисёре аз кормандони AT&T, ки талошҳои онҳо оилаи чипҳои Bellmac-32-ро имконпазир гардонд, изҳори сипос мекунанд.
Вақти нашр: 19 майи соли 2025