Dh’atharraich teachd a’ chip seo cùrsa leasachadh chip!
Aig deireadh nan 1970an, b’ e pròiseasairean 8-bit an teicneòlas as adhartaiche aig an àm, agus bha pròiseasan CMOS ann an suidheachadh mì-fhàbharach ann an raon nan leth-chonnsadairean. Ghabh innleadairean aig AT&T Bell Labs ceum dàna a-steach don àm ri teachd, a’ cothlamadh phròiseasan saothrachaidh CMOS 3.5-micron ùr-nodha le ailtireachd pròiseasar 32-bit ùr-ghnàthach ann an oidhirp gus a bhith nas fheàrr na farpaisich ann an coileanadh sliseagan, a’ dol thairis air IBM agus Intel.
Ged nach do shoirbhich leis an innleachd aca, am meanbh-phròiseasar Bellmac-32, an aon soirbheachas malairteach ri toraidhean na bu thràithe leithid an Intel 4004 (a chaidh fhoillseachadh ann an 1971), bha buaidh mhòr aige. An-diugh, tha na sgoltagan anns cha mhòr a h-uile fòn cliste, coimpiutair-uchd agus tablaid an urra ri prionnsapalan leth-chonnsair meatailt-ocsaid co-phàirteach (CMOS) air an cruthachadh leis a’ Bellmac-32.
Bha na 1980an a’ tighinn dlùth, agus bha AT&T a’ feuchainn ri cruth-atharrachadh a dhèanamh air fhèin. Airson deicheadan, bha am fuamhaire cian-chonaltraidh leis an fhar-ainm “Mother Bell” air a bhith os cionn gnìomhachas conaltraidh gutha anns na Stàitean Aonaichte, agus bha a fo-chompanaidh Western Electric a’ dèanamh cha mhòr a h-uile fòn cumanta ann an dachaighean agus oifisean Ameireaganach. Dh’ iarr riaghaltas feadarail nan SA briseadh suas gnìomhachas AT&T air adhbharan an-aghaidh earbsa, ach chunnaic AT&T cothrom a dhol a-steach do raon a’ choimpiutaireachd.
Le companaidhean coimpiutaireachd stèidhichte sa mhargaidh mu thràth, bha e duilich dha AT&T grèim fhaighinn air; b’ e an ro-innleachd aca leum thairis air a’ mhargaidh, agus b’ e am Bellmac-32 am bòrd-tòiseachaidh aca.
Chaidh Duais Chlach-mhìle IEEE a thoirt don teaghlach sliseagan Bellmac-32. Thèid cuirm foillseachaidh a chumail am-bliadhna aig àrainn Nokia Bell Labs ann am Murray Hill, New Jersey, agus aig Taigh-tasgaidh Eachdraidh Coimpiutaireachd ann am Mountain View, California.
SLIS SÒNRAICHTE
An àite a bhith a’ leantainn inbhe gnìomhachais nan sliseagan 8-bit, thug oifigearan AT&T dùbhlan do innleadairean Bell Labs toradh rèabhlaideach a leasachadh: a’ chiad mhicro-phròiseasar malairteach comasach air 32 bit de dhàta a ghluasad ann an aon chearcall cloca. Bha seo ag iarraidh chan e a-mhàin sliseag ùr ach cuideachd ailtireachd ùr - fear a dh’ fhaodadh dèiligeadh ri suidseadh cian-chonaltraidh agus a bhith na chnàimh-droma do shiostaman coimpiutaireachd san àm ri teachd.
“Chan eil sinn dìreach a’ togail sliseag nas luaithe," thuirt Michael Condry, a tha os cionn a’ bhuidheann ailtireachd aig goireas Bell Labs ann an Holmdel, New Jersey. “Tha sinn a’ feuchainn ri sliseag a dhealbhadh a dh’ fhaodas taic a thoirt do ghuth agus coimpiutaireachd.”
Aig an àm, bhathar a’ faicinn teicneòlas CMOS mar roghainn eile gealltanach ach cunnartach an àite dealbhaidhean NMOS agus PMOS. Bha sgoltagan NMOS an urra gu tur ri transistors seòrsa-N, a bha luath ach acrach airson cumhachd, agus bha sgoltagan PMOS an urra ri gluasad thuill le luchdan dearbhach, a bha ro shlaodach. Chleachd CMOS dealbhadh measgaichte a mheudaich astar agus a shàbhail cumhachd. Bha buannachdan CMOS cho tarraingeach is gun do thuig an gnìomhachas a dh’ aithghearr, eadhon ged a bhiodh feum air dà uiread de transistors (NMOS agus PMOS airson gach geata), gum b’ fhiach e.
Le leasachadh luath teicneòlas leth-chonnsachaidh mar a chaidh a mhìneachadh le Lagh Moore, dh’fhàs cosgais dùblachadh dùmhlachd transistor do-ruigsinneach agus mu dheireadh cha robh e comasach dad a dhèanamh idir. Ach, nuair a thòisich Bell Labs air a’ gheall àrd-chunnart seo, cha robh teicneòlas saothrachaidh CMOS air sgèile mhòr air a dhearbhadh agus bha a’ chosgais an ìre mhath àrd.
Cha do chuir seo eagal air Bell Labs. Tharraing a’ chompanaidh air eòlas nan àrainnean aca ann an Holmdel, Murray Hill, agus Naperville, Illinois, agus chruinnich iad “sgioba aisling” de innleadairean leth-chonnsachaidh. Bha an sgioba a’ toirt a-steach Condrey, Steve Conn, rionnag ag èirigh ann an dealbhadh sliseagan, Victor Huang, dealbhaiche meanbh-phròiseasar eile, agus dusanan de luchd-obrach bho AT&T Bell Labs. Thòisich iad air pròiseas CMOS ùr a mhaighstir ann an 1978 agus thog iad meanbh-phròiseasar 32-bit bhon fhìor thoiseach.
Tòisich le ailtireachd dealbhaidh
Bha Condrey na Chompanach IEEE roimhe agus an dèidh sin bha e na Phrìomh Oifigear Teicneòlais aig Intel. Bha an sgioba ailtireachd a bha e os cionn dìcheallach a thaobh siostam a thogail a bha a’ toirt taic dhùthchasach do shiostam obrachaidh Unix agus do chànan C. Aig an àm, bha Unix agus cànan C fhathast nan òige, ach bha iad an dàn dhaibh a bhith a’ faighinn làmh an uachdair. Gus briseadh tro chrìoch cuimhne luachmhor kilobytes (KB) aig an àm, thug iad a-steach seata stiùiridh iom-fhillte a dh’ fheumadh nas lugha de cheumannan cur an gnìomh agus a b’ urrainn gnìomhan a chrìochnachadh taobh a-staigh aon chearcall cloca.
Dhealbhaich innleadairean cuideachd sgoltagan a tha a’ toirt taic don bhus co-shìnte VersaModule Eurocard (VME), a leigeas le coimpiutaireachd sgaoilte agus a leigeas le iomadh nod dàta a phròiseasadh aig an aon àm. Leigidh sgoltagan co-chòrdail ri VME leotha cuideachd an cleachdadh airson smachd fìor-ùine.
Sgrìobh an sgioba an dreach fhèin de Unix agus thug iad comasan fìor-ùine dha gus dèanamh cinnteach gu robh e co-chòrdail ri fèin-ghluasad gnìomhachais agus tagraidhean coltach ris. Chruthaich innleadairean Bell Labs loidsig domino cuideachd, a mheudaich astar giollachd le bhith a’ lughdachadh dàil ann an geataichean loidsig iom-fhillte.
Chaidh dòighean deuchainn is dearbhaidh a bharrachd a leasachadh agus a thoirt a-steach leis a’ mhodal Bellmac-32, pròiseact dearbhaidh is deuchainn ioma-sliseag iom-fhillte air a stiùireadh le Jen-Hsun Huang a choilean neoni no faisg air neoni lochdan ann an saothrachadh sliseagan iom-fhillte. B’ e seo a’ chiad fhear ann an saoghal deuchainn chuairtean amalaichte air sgèile mhòr (VLSI). Leasaich innleadairean Bell Labs plana siostamach, rinn iad sgrùdadh a-rithist is a-rithist air obair an co-obraichean, agus mu dheireadh choilean iad co-obrachadh gun fhiosta thar iomadh teaghlach sliseagan, a’ crìochnachadh ann an siostam meanbh-choimpiutair iomlan.
An ath rud thig am pàirt as dùbhlanaiche: saothrachadh a’ chip fhèin.
“Aig an àm, bha teicneòlasan cruth, deuchainn, agus saothrachaidh àrd-toraidh gu math gann," tha Kang a’ cuimhneachadh, a thàinig gu bhith na cheann-suidhe air Institiud Adhartach Saidheans is Teicneòlais Korea (KAIST) agus na chompanach den IEEE. Tha e a’ toirt fa-near gun tug dìth innealan CAD airson dearbhadh làn-chip air an sgioba dealbhan Calcomp ro-mhòr a chlò-bhualadh. Tha na sgeamaichean seo a’ sealltainn mar a bu chòir transistors, uèirichean, agus eadar-cheanglaichean a bhith air an rèiteachadh taobh a-staigh chip gus an toradh a bha iad ag iarraidh a thoirt seachad. Chuir an sgioba ri chèile iad air an làr le teip, a’ cruthachadh dealbh ceàrnagach mòr còrr is 6 meatairean air gach taobh. Tharraing Kang agus a cho-obraichean gach cuairt le làimh ann am peansailean dathte, a’ coimhead airson ceanglaichean briste agus eadar-cheanglaichean a’ dol thairis air a chèile no air an làimhseachadh gu ceàrr.
Aon uair ‘s gun robh an dealbhadh corporra deiseil, bha dùbhlan eile romhpa: saothrachadh. Chaidh na sgoltagan a dhèanamh aig ionad Western Electric ann an Allentown, Pennsylvania, ach tha Kang a’ cuimhneachadh gu robh an ìre toraidh (an ceudad de sgoltagan air an wafer a choinnich ri ìrean coileanaidh is càileachd) glè ìosal.
Gus dèiligeadh ris an seo, dh’ fhalbh Kang agus a cho-obraichean ann an càr chun an lus à New Jersey a h-uile latha, chuir iad suas na muinchillean aca agus rinn iad rud sam bith a bha riatanach, a’ gabhail a-steach làir a sguabadh agus uidheamachd deuchainn a chalabrachadh, gus càirdeas a thogail agus a h-uile duine a chreidsinn gum b’ urrainnear an toradh as iom-fhillte a dh’ fheuch an lus ri thoirt gu buil a dhèanamh an sin.
“Chaidh am pròiseas togail sgioba gu rèidh," thuirt Kang. “Às dèidh beagan mhìosan, bha Western Electric comasach air sgoltagan àrd-inbhe a thoirt gu buil ann an àireamhan a bha nas àirde na an t-iarrtas.”
Chaidh a’ chiad dreach den Bellmac-32 fhoillseachadh ann an 1980, ach cha do choilean e na bha dùil. Cha robh an tricead coileanaidh aige ach 2 MHz, chan e 4 MHz. Fhuair na h-innleadairean a-mach gu robh lochdan anns an uidheamachd deuchainn ùr-nodha Takeda Riken a bha iad a’ cleachdadh aig an àm, le buaidhean loidhne tar-chuir eadar am probe agus ceann an deuchainn ag adhbhrachadh tomhasan mì-cheart. Dh’obraich iad leis an sgioba Takeda Riken gus clàr ceartachaidh a leasachadh gus na mearachdan tomhais a cheartachadh.
Bha astaran cloca aig sgoltagan Bellmac an dàrna ginealach a bha nas àirde na 6.2 MHz, uaireannan cho àrd ri 9 MHz. Bha seo air a mheas gu math luath aig an àm. Cha robh astar cloca ach 4.77 MHz aig a’ phròiseasar Intel 8088 16-bit a leig IBM a-mach anns a’ chiad PC aca ann an 1981.
Carson nach do rinn Bellmac-32't a bhith na phrìomh shruth
A dh’aindeoin a gheallaidh, cha d’ fhuair teicneòlas Bellmac-32 gabhail ri teicneòlas malairteach farsaing. A rèir Condrey, thòisich AT&T a’ coimhead air NCR, neach-dèanamh uidheamachd, aig deireadh nan 1980an agus an dèidh sin thionndaidh iad gu togail chompanaidhean, agus mar sin roghnaich a’ chompanaidh taic a thoirt do dhiofar loidhnichean toraidh sliseagan. Mun àm sin, bha buaidh Bellmac-32 air tòiseachadh a’ fàs.
“Ro Bellmac-32, b’ e NMOS a bha os cionn a’ mhargaidh,” thuirt Condry. “Ach dh’atharraich CMOS an cruth-tìre oir sheall e gur e dòigh nas èifeachdaiche a bh’ ann airson a chur an gnìomh san fhactaraidh.”
Thar ùine, dh’atharraich an tuigse seo cruth gnìomhachas nan leth-chonnsadairean. Bhiodh CMOS na bhunait airson meanbh-phròiseasairean an latha an-diugh, a’ toirt cumhachd don ar-a-mach didseatach ann an innealan leithid coimpiutairean deasg agus fònaichean sgairteil.
B’ e clach-mhìle ann an eachdraidh na teicneòlais deuchainn dhàna Bell Labs—a’ cleachdadh pròiseas saothrachaidh gun deuchainn agus a’ còmhdach ginealach slàn de ailtireachd sliseagan.
Mar a tha an t-Ollamh Kang ag ràdh: “Bha sinn aig fìor thoiseach na bha comasach. Cha robh sinn dìreach a’ leantainn slighe a bha ann mar-thà, bha sinn a’ lasadh slighe ùr.” Tha an t-Ollamh Huang, a thàinig gu bhith na leas-stiùiriche air Institiud Meanbh-eileagtronaigeach Shingeapòr agus a tha cuideachd na Chompanach IEEE, a’ cur ris: “Bha seo a’ toirt a-steach chan e a-mhàin ailtireachd is dealbhadh sliseagan, ach cuideachd dearbhadh sliseagan air sgèile mhòr - a’ cleachdadh CAD ach às aonais innealan samhlachaidh didseatach an latha an-diugh no eadhon bùird-aran (dòigh àbhaisteach air dealbhadh cuairte siostam dealanach a sgrùdadh a’ cleachdadh sliseagan mus tèid na co-phàirtean cuairte a cheangal ri chèile gu maireannach).”
Tha Condry, Kang agus Huang a’ coimhead air ais air an àm sin le gaol agus a’ cur an cèill meas air sgilean agus dìcheall mòran de luchd-obrach AT&T a rinn an teaghlach sliseagan Bellmac-32 comasach leis na h-oidhirpean aca.
Àm puist: 19 Cèitean 2025