Bericht Intel 4004: Die erste frei verkäufliche Serien-CPU hatte 0,75 MHz

[mibbio]

Interessantes Detail am Rande ist wohl, dass Intel einige Jahre später die Patentrechte daran von Busicom kaufen musste.. würde mich interessieren wie das lief dass die Rechte überhaupt erst dort lagen

Steht doch eigentlich im Artikel direkt im ersten Absatz. Intel hat das Teil ursprünglich nur als Auftragsarbeit für Busicom entwickelt und hergestellt. Die Verträge dazu sind dann in der Regel so gestaltet, dass sämtliche Rechte daran dann beim Auftraggeber liegen (auch wenn da Ideen von Intel bei sind).

 

[unlock]

Nur mit der Angabe mit der Taktfrequenz gehe ich nicht ganz mit. Den heutige Prozessoren haben doch auch nur 100MHz, der Rest sind doch Multiplikatoren. Aber 100MHz zu 750kHz sind zwar nicht mehr ganz so krass, aber trotzdem ein großer Sprung

Entscheidend ist doch mit welchem Takt die Rechenkerne und Ausführungseinheiten betrieben werden. Wo der Takt entsteht, außen wie beim 4004 oder durch interne Takterzeugung, ist egal.
Der außen anliegende Takt ist ausserdem mit dem aus früheren Zeiten sowieso nicht vergleichbar, da in einem Takt mehrere Übertragungen erfolgen (Multidatarates).

 

[Hexxxer76]

@SV3N 🙏🏻 danke! Sehr informativer Artikel! Das ist definitiv vor meiner Zeit!

Heute vor exakt 50 Jahren erschien der erste in Serie produzierte, frei verkäufliche Mikroprozessor, der Intel 4004 mit einer Taktfrequenz von 750 kHz und rund 2.300 Transistoren. Seinerzeit gefertigt von MOS Technology in heute fast schon unvorstellbaren 10.000 Nanometern, setzte der 4-Bit-Prozessor ganz neue Maßstäbe.

Das waren vor 50 Jahren neue Maßstäbe! Wow…was daraus geworden ist! Respekt

 

[Ein_Freund]

...but can it run Crisis? (Sorry, dieser abgehangene Spruch musste einfach raus hier :-))

Nein aber Doom

@Hexxxer76
Was und ich dachte du wärst der echte Charlie =(

 

[[wege]mini]

um so größer müssen die Abstände zwischen den Leiterbahnen sein.

Die Theorie ist einfach.

Viele Elektronen (wir reden über hunderte von Millionen, bis zu Milliarden) müssen in Bahnen transportiert werden und meist, wird nur der Impuls übertragen. Das Elektron bewegt sich sehr selten, von A nach B.

Die Kraft des Antriebes, ist dann interessant. Jetzt gibt es verschiedene Ansätze zur Lösung des selben Problems. mMn, ist mehr Volt und weniger Ampere besser, viele Menschen sehen das anders.

Wir wollen ja aber alle, zum gleichen Ergebnis kommen.

Sollte ich falsch liegen, stört es mich nicht. Wir haben dann alle etwas von meinen fehlerhaften Theorien.

Wir werden sehen, was die Zukunft bringt. Hauptsache an der Zukunft wird immer sein, dass so viele Menschen wie möglich davon profitieren.

mfg

 

[Herdware]

Der außen anliegende Takt ist ausserdem mit dem aus früheren Zeiten sowieso nicht vergleichbar

Das gilt auch, weil in den heutigen modernen CPUs ein großer Teil dessen direkt integriert ist, was früher unzählige zusätzliche Bauteile auf dem Mainboard waren.
Heutige PC-CPUs sind oft schon eher SoCs (System on a Chip), in denen alles wesentliche integriert ist.

Ergänzung (15. November 2021)

Jetzt gibt es verschiedene Ansätze zur Lösung des selben Problems. mMn, ist mehr Volt und weniger Ampere besser, viele Menschen sehen das anders.

Ich bin wie gesagt auch kein Elektroniker oder gar Chip-Designer. Aber ich bin sicher, dass das weniger mit Meinungen zu tun hat, als mit grundsätzlichen physikalischen Eigenschaften von elektronischen Schaltungen.

Ich bin ziemlich sicher, dass der nötige Abstand bzw. Isolation um Überschläge zwischen Leitungen zu verhindern nur von der Spannung abhängig ist.
Der Strom wiederum bestimmt, wie dick die Leitungen sein müssen.

Aber wie gesagt, das ist meinerseits Jahrzehnte altes altes Schulwissen. Wenn hier jemand ist, der wirklich Ahnung von dem Thema hat, kann der uns beide gerne berichtigen. 🙂

 

[Jesterfox]

Wer mit wenig Volt arbeitet aber mit viel Ampere, hat das System von Stromfluss durch metallische Leitern nicht verstanden.

Das Problem heißt nun mal I = U/R und R ist fix durch den Aufbau (ok, bei Halbleitern nur bedingt). Du kannst dir aber sicher sein das man da schon das Maximum rausholt was möglich ist.

Man senkt die Spannung also nicht um stattdessen mit hohen Strömen zu arbeiten, sondern um die Ströme überhaupt in eine beherrschbare Größenordnung begrenzt zu bekommen.

 

[R4yd3N]

Tja und trotzdem jammert heute fast jeder rum, dass sein Handy oder PC zu langsam ist, trotz gewaltiger Weiterentwicklung.

Mit entsprechender Software bremst man auch einen Supercomputer aus.

Ja, hier ist leider viel Wissen verloren gegangen.

Wer mit wenig Volt arbeitet aber mit viel Ampere, hat das System von Stromfluss durch metallische Leitern nicht verstanden.

1 Watt, 15 Volt, 0.06 Ampere. Klingt vernünftig.

300 Watt, 1.2 Volt, 250 Ampere....nicht lustig.

Aber so ist die heutige Zeit. Man betrachtet die Pioniere als Anfänger und versteht nicht, wie die heutige Zeit leider Gottes in die falsche Richtung läuft und wir Mädchen wie Greta brauchen, um dem letzten Realschüler zu erklären, das es nicht gut läuft.

Entsprechend deinem Vorschlag wären CPUs fabrikshallengroß, da es einen gewissen Abstand benötigt damit es zu keinen Überschlägen kommt. Hochspannungsleitungen hängen nicht umsonst hoch in der Luft und sind auf Keramikisolatoren aufgehängt

 

[[wege]mini]

Der Strom wiederum bestimmt, wie dick die Leitungen sein müssen.

Das stimmt.

Wenn man den maximalen Durchfluss von Elektronen pro Leiter (so wird Widerstand berechnet) erzeugen möchte, ist es einfacher den Druck (Ampere) zu erhöhen, als den Querschnitt des Leiters zu erhöhen.

Sieht man schön, an jeder Stadt. Man arbeitet lieber mit dünnen Wasserleitungen und hohem Druck, als mit dicken Wasserleitungen und weniger Druck.

Die Höhe der möglichen Wassersäule bei unterschiedlichen BAR habe ich hier mal ausgeklammert, da dieses mit Schwerkraft zu tun hat und nicht mit Stromstärke.

Es geht um Maximale Wirkung bei minimalen Kosten. Für den Konsumenten. Für den Verkäufer geht es um maximalen Verschleiß bei minimalem Wirkungsgrad bei den Konsumenten.

Daraus wird dann eine Gesamtkalkulation.

mfg

 

[Forum-Fraggle]

Ganz interessant auch ein altes Promotions-Video von Commodore. Das Video selber kommt aus den 80ern und fängt den Zeitgeist ganz gut ein

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[GrinderFX]

Tja und trotzdem jammert heute fast jeder rum, dass sein Handy oder PC zu langsam ist, trotz gewaltiger Weiterentwicklung.

Du hast es nicht verstanden und das ist das Problem!
Sie jammern rum, weil Software, die auf einem 468er laufen könnte, trotzdem schlecht auf einem modernen High-End Rechner läuft und das nur weil mega schlecht entwickelt und optimiert wurde.

 

[knoxxi]

Für den Verkäufer geht es um maximalen Verschleiß

Stimmt man liest hier ja dauernd von verschlissenen CPUs.

 

[mibbio]

Kann die vergleichsweise hohe Spannung von 15V nicht auch damit zusammenhängen, dass diese nötig ist, damit die Transistoren in diesen frühen CPUs überhaupt "schalten"?

 

[Jesterfox]

@mibbio : durchaus möglich. Der VIC des C64 lief Anfangs auch mit 12V weil er ansonsten gar nicht gelaufen wäre. Dafür musste er dann auch übers Abschirmblech gekühlt werden.

Ergänzung (15. November 2021)

Wenn man den maximalen Durchfluss von Elektronen pro Leiter (so wird Widerstand berechnet) erzeugen möchte, ist es einfacher den Druck (Ampere) zu erhöhen, als den Querschnitt des Leiters zu erhöhen.

Ähm... wenn man diese Analogie bemüht, dann ist aber das Gegenstück zum Druck die Spannung, während die Stromstärke der Durchflussmenge entspricht. Durch das Absenkend er Spannung nimmt also Druck vom System um die Durchflussmenge zu begrenzen.

Sieht man auch ganz einfach daran was passiert wenn man bei einer CPU die Spannung ändert. Durch noch weiteres untervolten kann die Leistungsaufnahme gesenkt werden, weil auch der Stromfluss abnimmt. Allerdings gibt es eine grenze an Spannung, wenn man diese unterschreitet funktionieren die Schaltvorgänge der Transistoren nicht mehr.

 

[Ateles]

Mich fasziniert bei so etwas auch immer der Produktionszeitraum - der Chip wurde 10 Jahre lang hergestellt! Klar, damals haben viele Arbeitsschritte bis zum fertigen Produkt noch länger gedauert als heute und als kleiner Microprozessor war der 4004 sicherlich sehr universell einsetzbar. Aber heute ist sowas unvorstellbar - 2011 brachte Intel die Core ix-2xxx in 32 nm auf den Markt.

 

[daknoll]

Diese ganze CPU-Entwicklung war wirklich spannend, vor allem in den 80ern/9090ern.

Und auch noch in den 00ern.
Sogar richtig spannend, in dieser Dekade wurden die CPU's erst richtig schnell und die Betriebssysteme ausgereift.
Gleiches gilt auch für GPU's.

 

[RizzoSpacerat]

Also das sichda in 50 Jahren viel getan hat ist zwar respektabel aber nicht wirklich verwunderlich.

1. Super viel Geld dahinter, weil Microchips einen echten Mehrwert darstellen. Und nix entwickelt sich so schnell in unserer Wirtschaftsform wie etwas was einen echten Mehrwert darstellt. Da rauscht das Kapital nur so rein!

2. Die Technologische entwickung seit 1850 ist mit nichts in der Menschehitsgeschichte vergleichbar. Mit Galileo Galilei kam um das Jahr 1600 die moderene Wissenschatliche Methode auf. Und seit dem geht es mit den wissenschaftlichen Erkenntnissen steil bergauf die zur Initialzündung der industriellen Revolution, der Entwicklung der Dampfmachine, führten mitte des 19. Jahrhunderts.

3. Dazu gibts es ein tolles Bild, es zeigt die Gebrüder Wright bei ihrem ersten Flug, und daneben das Bild der Mondlandung. Zwischen diesen Bildern liegen gerade einmal 60 Jahre! Davor war der Pferde wagen 3800 Jahre die schnellste Form der Fortbewegung.

Was seit den 1850igern Jahren technologisch abgeht spottet einfach jeder Beschreibung aus der Sicht eines Historikers. Mich lachen meine Nichten aus wenn ich den erzähle ich hätte kein Handy gehabt bis ich 16 war und kein Smartphone bis ich 25 war. Wie man da hätte leben können.........

Uns Technikbegeisterten kann es teilweise nicht schnell genug gehen. Die Schritte sind uns zu klein. z.B. CPU Geschwindigkeiten seit ein paar Jahren. Andere Teile der Bevölkerung hat dieser rasante technische Fortschritt längst abgehängt........

 

[Herrenlos]

Ja, hier ist leider viel Wissen verloren gegangen.

Wer mit wenig Volt arbeitet aber mit viel Ampere, hat das System von Stromfluss durch metallische Leitern nicht verstanden.

1 Watt, 15 Volt, 0.06 Ampere. Klingt vernünftig.

300 Watt, 1.2 Volt, 250 Ampere....nicht lustig.

Aber so ist die heutige Zeit. Man betrachtet die Pioniere als Anfänger und versteht nicht, wie die heutige Zeit leider Gottes in die falsche Richtung läuft und wir Mädchen wie Greta brauchen, um dem letzten Realschüler zu erklären, das es nicht gut läuft.

Wenn man jetzt die Leistung und die Effizient der heutigen Prozessoren im Vergleich zu den "von damals" außer Acht lässt, so bitte beschäftige Dich etwas mit dem Thema "Halbleitertechnik", um zu begreifen, wieso ausgerechnet solche Ströme und Spannungen anliegen.
Als kleine Unterstützung - um es etwas besser zu begreifen: Es hat etwas mit Übergängen (siehe Jablonski Diagramm), dem Potentialtopf und dem Tunneleffekt zu tun. Wenn Du es Dir zu Gemüte geführt haben solltest, so wirst Du zu dem Schluss kommen, dass der von Dir als "nicht lustige" Weg, der einzige vernünftige Weg, den auch die damaligen Pioniere gehen würden.

Zu der lieben Greta: Sie hat in einem Recht, dass wir handeln müssen, doch was und wie getan werden muss, ist Ihr unklar. Um wieder den "menschlichen Abdruck" auf den benötigten Mindestmaß zu reduzieren, so müsste man die Population drastisch reduzieren (um ein paar Milliarden) und der Mensch muss wieder zum Feldarbeiter/Jäger/Sammler werden (ohne den jetzigen Kompfort und Medizinversorgung). Eine andere Möglichkeit wäre die Forschung... aber warte Mal, die Bundesregierung hat doch den Wissenschaftsstandort Deutschland in die Abgründe geschickt. Ein besonderer Dank geht an dieser Stelle an die Grünen, die den größten Beitrag geleistet haben, um die Wissenschaft in D durch Verbote, Regelungen und Gesetze auszurotten. Dank dieser Glanzleistung der Grünen wandern/bzw wanderten die hellen Köpfe aus D aus, oder sind zu 60-80% damit beschäftigt um Anträge zu stellen (Das lustigste ist, dass Leute, die über die Anträge entscheiden, meist/immer kein Schimmer von der Materie haben. Zudem sind es auch die gleichen Leute, die unsere Bundesregierung beraten.) oder einen anderen bürokratischen Unsinn auszufüllen.
Wir haben leider nur Genies, die die Energiewende einleiten. Die Kernkraftwerke auf kosten der Bürger demontieren, ohne eine Alternative zu haben. Solar- und Wind sind zZt keine Alternativen, um den vorliegenden Bedarf abzudecken (dazu müsste ein großes Teil von D von diesen Anlagen zugepflastert sein). Dafür wird der Strom (meist von Kernkraft- und Kohlekraftwerken) jetzt aus dem Ausland importiert, um den Bedarf zu decken. Jetzt muss mir aber jemand wissender von den großen Energiekonzernen erklären, welche magische Gegenstände einsetzt werden, damit der eingekaufte Strom aus dem Ausland als Ökostrom bzw aus erneuerbaren Quellen "transfortmiert(?)" wird, damit er dem Kunden als Ökostrom für das Vielfache verkauft wird? Der gleiche Trick wie mit dem Mineralwasser (Fun-Fakt: Es wird das Vielfache an Mineralwasser jährlich verkauft, als die natürlichen Quellen hergeben.)? Diejenigen, die wirklich an solche Fabelerzählungen der ahnungslosen Regierung, der Lobby und der (leider ahnungslosen und in Mitleidenschaft gezogenen) Greta glauben, sollen sich alle e-Autos kaufen - deren Batterien auf Lithium basieren - und postfaktisch im Glauben leben, dass sie etwas gutes für die Umwelt tun.
Die einzige vernünftige Lösung aus diesem Debakel kann nur die Wissenschaft (wenn man ihr das freie Atmen erlaubt) und die richtige Politik (Innen & Außen) bringen. Die drastischen Steuererhöhungen, die primär die lieben Grünen so gerne in diversen Bereichen vorantreiben und durchsetzen, werden nichts daran ändern, dass irgendwo im Nachbarland die Umwelt weiterhin ausgebeutet und die Umwelt verunreinigt wird. Es führt eher zum Inflationsanstieg und der Umverteilung der Bundesmittel, sodass noch weniger "Treibstoff" der Wissenschaft in D zur Verfügung stehen wird.

Bitte ignoriert gerne meinen Beitrag. Ich wollte nur die Luft rauslassen.

 

[daknoll]

Das liegt aber weniger an der vorhandenen Rechenleistung, als vielmehr daran dass heute "verschwenderisch" programmiert wird und an den Sicherheitsmechanismen (Verschlüsselung, Passwörter, etc.).

Nein, das liegt ausschließlich an der Erwartungshaltung und der Gewöhnung an die heutigen Geschwindigkeiten.
Starte z.B.mal einen 80286 und lass dort in einem alten Autocad ein (ein bißchen komplexeres) Gittermodell - ohne Texturen - rechnen.
Da gehen die Augen auf wie lange das dauert.

 

[Piktogramm]

Da fällt mir nur eine Frage ein: kommt vielleicht mal ein Artikel, der einem Laien verständlicher machen könnte wie man so ein Transistorbild in Realität umsetzt, sprich, wie schafft man das "Wegesystem" so fein hinzubekommen. Frage nicht für einen Freund, sondern aus purem Eigennutz . Laie=Physikfremd, bin Biologie

Damals fing alles damit an, die Schaltbilder mit Papier und Beleistift gezeichnet wurde und über Zwischenschritte Fotoplatten entstanden, von denen jemand manuell Farbe gekratzt hat, damit man Masken für die Belichtung der Wafer erhält.
Heutzutage gibt es Software, die aus speziellem Quelltext (z.B. VHDL) die Schaltbilder und folgend die Masken erzeugen kann.

Die Menge der Elektronen (Volt) ist für dich also komplizierter als der Antrieb der Elektronen (Ampere).
Die Übersprungshandlung der Elektronen auf den Bahnen passiert also durch die Menge, nicht den Antrieb.

? Irgendwas wirkt hier verdreht.
Der "Antrieb" von Elektronen ist die Spannung, die in Volt gemessen wird. Wobei sich Spannungen durch einen Überschuss an Ladungsträgern in einem Raum im Vergleich zu einem anderem Raum ergibt. Dieser Überschuss an Ladungsträgern wird Ladung genannt und wird in Coulumb gemessen.
Wenn sich Ladungsträger bewegen, dann hat man die Stromstärke, die in Ampere gemessen wird. Die Stromstärke ist entsprechend auch definiert als I = Q / T (Strom ist Ladung durch Zeit).
"komplizierter" gibt es an der Stelle gar nicht, dass ist eine subjektive, menschliche Katagorie und der Natur herzlich egal.

Die Theorie ist einfach.

Viele Elektronen (wir reden über hunderte von Millionen, bis zu Milliarden) müssen in Bahnen transportiert werden und meist, wird nur der Impuls übertragen. Das Elektron bewegt sich sehr selten, von A nach B.

Die Theorie ist falsch!
Die Elektronen müssen bewegt werden! Bei bipolaren Tranistoren braucht es am Basis einen Strom. Bei Mosfets braucht es am Gate eine Spannung, was bedingt, dass im Gate ein Ladungsüberschuss herrscht, idealisiert kann man sich das Gate als Kondensator vorstellen, der geladen bzw entladen werden muss. Dieses Laden und Entladen über einen Kondensator verhält sich dabei ähnlich wie Wechselspannung über einem Kondensator -> Es fließt Strom

Die Kraft des Antriebes, ist dann interessant. Jetzt gibt es verschiedene Ansätze zur Lösung des selben Problems. mMn, ist mehr Volt und weniger Ampere besser, viele Menschen sehen das anders.

Ja, die haben in Physik ein wenig besser aufgepasst..

Kann die vergleichsweise hohe Spannung von 15V nicht auch damit zusammenhängen, dass diese nötig ist, damit die Transistoren in diesen frühen CPUs überhaupt "schalten"?

genau!

Das liegt aber weniger an der vorhandenen Rechenleistung, als vielmehr daran dass heute "verschwenderisch" programmiert wird und an den Sicherheitsmechanismen (Verschlüsselung, Passwörter, etc.).

Wenn man wieder zurück gehen würde dass wir keine kriminellen Menschen haben und somit ohne Sicherheitsmechanismen auskämen und wieder gezielt programmieren würde was man wirklich braucht (die UI darf bleiben), dann wären unsere Nutzungserfahrungen zum Thema Geschwindigkeit grotesk viel höher als wir es kennen.

Allein die UTF-8 Zeichentabelle würde viele Rechner überlasten die in 1980ern rausgekommen sind, selbst wenn man die ganzen Smileys weglässt. Ganz zu schweigen von Auflösungen wie FullHD mit 24bit Farben oder allein der Protokollverwaltung moderner Netzwerkstacks.
Der Sicherheitskram wäre auch ohne böse Buben recht weit verbreitet. Der Cryptokram ist einfach unglaublich praktisch, digitale Unterschriften, Generierung von Paritäten (Stichwort Raids), Hashing um Bitflips abzufangen oder einfach zur Generierung von Indizes in Datenabanken.

Und verschwenderisch programmieren, die Entwicklung wäre so unglaublich langsam und schweine Teuer, wenn man jedes bisschen optimieren würde. Zudem wäre der größte Vorteil des ganzen Digitalkrams weg, dass man Automatisierungslösungen schnell mal erstellen kann. Es bringt ja nichts mit 5h Aufwand ein 50Minutenproblem zu lösen. Was aber etwas bringt sind Pythonscripts die in 5min gehackt werden und das 50Minutenproblem automatisieren. Ob die Laufzeit 5s oder 50s beträgt ist schlicht nicht relevant!