Der Intel 4004 ist ein 4-Bit-Mikroprozessor des Mikrochipherstellers Intel, der am 15. November 1971 auf den Markt kam. Er gilt als der erste Ein-Chip-Mikroprozessor, der in Serie produziert und am freien Markt vertrieben wurde. Meist wird er auch als erster Mikroprozessor überhaupt bezeichnet, was aber nicht richtig ist, da bei Texas Instruments bereits 1968 ein Mikroprozessor als Auftragsarbeit entwickelt wurde, der aber nie in Serie ging.
Entwicklung
Der Intel 4004 wurde bereits im Jahr 1969 von der japanischen Firma Busicom zunächst für neuartige und hochwertige Rechenmaschinen bei Intel in Auftrag gegeben. Busicom verfügte bereits über sehr viel Erfahrung mit elektronischen Rechnern, suchte aber einen Partner, der die Halbleiter noch dichter auf einen Chip integrieren konnte. Intel war damals der Hersteller mit der größten verfügbaren Integrationsdichte.
Das Design wurde von Ted Hoff und Federico Faggin auf Seiten von Intel und Masatoshi Shima auf Seiten von Busicom entwickelt. Jedoch ging Shima später zu ZiLOG, die durch den Mikroprozessor Z80 bekannt wurden.
Eigenschaften
Das Design basierte auf den Erfahrungen anderer CPUs jener Zeit und sah zunächst vier einzelne Bausteine vor:
4001, ein 2048-Bit-ROM (adressiert in 256 8-Bit Befehle) mit einem 4-Bit-I/O-Port
4002, 80×4-Bit-RAM-Datenspeicher und ein 4-Bit-Ausgabeport; der RAM-Bereich des Chips ist in vier „Registern“ zu 20 × 4 Bit organisiert:
16 Datenwörter (im ursprünglichen Taschenrechnerentwurf für die Ziffernanzeige der Mantisse)
4 Statuswörter (im ursprünglichen Taschenrechnerentwurf für die Ziffernanzeige des Exponenten und für die Vorzeichen)
4003, I/O-Erweiterungschip, bestehend aus einem statischen Schieberegister
4004, die eigentliche CPU
Obwohl der Datenbus des Intel 4004 nur 4 Bit breit war, betrug die Befehlsbreite 8 Bit. Der Prozessor hatte 16 Register mit 4 Bit (oder 8 mit 8 Bit) sowie einen CALL- und einen RET-Befehl für Unterprogrammaufrufe, mit einem Stack (Stapel) von bis zu vier Rücksprungadressen.
Intel kaufte später die Rechte am Design des Intel 4004 für 60.000 US-Dollar von Busicom zurück, was sich noch als genialer Schachzug erweisen sollte. Ab 1972 wurde dann der Nachfolger 4040 produziert, der 14 zusätzliche Befehle, acht Rücksprungadressen und einen größeren Adressraum (8 KBit) bot.
Seit Jahren hält sich das Gerücht, die Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11 verwandten einen Intel 4004. Dies ist falsch. Der technische Entwurf der Raumsonden wurde im Februar 1969 festgelegt und verwendete nur bis zu diesem Zeitpunkt verfügbare Teile. Der Intel 4004 wurde aber erst 4 Monate vor dem Start von Pioneer 10 erfunden.
Technische Daten
Technik: PMOS
Strukturbreite: 10 µm
Anzahl Transistoren: 2300
Taktfrequenz: 500 kHz - 740 kHz
Zyklen pro Instruktion: 8
Daten-Adressraum (Harvard-Architektur): 5120 Bit
Anzahl Befehle: 46
Bauform: 16 Pin Dual Inline Package (DIP)
Der Vertrieb startete am 15. November 1971.
Das Design wurde im Jahre 1974 durch den Intel 4040 ersetzt.
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