加里•布恩曾在德州仪器(TI)金属氧化物半导体部门设计了第一个可以称为单片机芯片,因为他已经厌倦了他的工作和他的家庭陷入困境。他于1969年加入TI当计算器芯片得到大企业。在1960年代,电子计算机取代了机电-马尔尚和弗里登计算器拥有几十年的市场。半导体能取代数以百计的错综复杂的金属和塑料部件在这些机电计算器,首先与数以百计的晶体管和二极管,然后用越来越少的集成电路。北美罗克韦尔微电子、Mostek、通用仪器,和德州仪器multi-chip计算器早期球员市场。

首先,需要几十个集成电路取代数以百计的晶体管和二极管。随着集成电路包含多个组件,它将越来越少的ICs构建一个可行的计算器。到1968年,IC-based计算器的设计在很大程度上取代电晶体的设计。端点是显而易见的。最终,半导体制造商将会减少电子计算器到单个芯片的勇气。

日本计算机厂商夏普,佳能,Busicom与各种我们半导体供应商开发自定义的计算器芯片。与罗克韦尔,佳能与TI和Busicom与Mostek和英特尔合作不同的计算机模型。Busicom问Mostek开发一个单芯片的计算器和简约与英特尔开发一个定制的芯片为一个更复杂的设置,可编程计算器。Mostek达到目标MK6010首先在1970年晚些时候,一个定制的集成电路芯片,取代了22。Busicom把这个芯片进入Busicom初级小4-function台式计算器。合同与英特尔最终导致了英特尔4004微处理器的发展。然而,这个故事是关于微控制器,一个相关但不同的进化道路。

钛金属氧化物半导体部门深入事物的本质是关于计算器芯片集。计算器公司包括佳能、奥利维蒂,奥林匹亚问TI开发4 - 5 -和6-chip集计算器。执行这些定制芯片项目落在的肩膀几TI工程师包括加里布恩。这份工作是把世界各地,日本,意大利和德国。布恩花了很多时间在路上和他的家人对他的缺席。布恩很快就厌倦了激烈的旅行只是为了开发一个新的晶片组,看上去很像。许多潜在客户想要计算器芯片在那些日子里,但每个客户端想要一点点不同。这是定制的芯片业务的性质。这是一个customer-intensive业务。

布恩的挫折和家庭事务驱使他去寻找丹尼尔博杜安,TI的MOS营销经理。在一起,他们编译一个矩阵的客户需求来源于与各种计算机制造商。然后他们添加了一个功能块的集合,可以满足这些需求。布恩和博杜安也注意到当前钛金属氧化物半导体工艺可以实现,它能做的最好的。他们的思维迅速转向架构,使大量使用内存(RAM和ROM——因为这些结构非常有效和容易记忆路线IC。承诺更好的硅利用率40或50 x的一个因素。

一旦布恩和博杜安开始考虑使用内存,他们开始考虑多少数据和程序存储一个计算器芯片需要的。在这一点上,TI小组开始讨论ROM-programmable的前景,单片机与潜在客户计算器。他们有很多阻力。客户习惯的想法资助自己的计算器芯片拒绝计算器芯片的概念是有区别的只有一些在一个芯片上的罗有内部阻力TI,因为可编程ROM的部分是与该公司已经习惯了制造业。

此时在故事中,你会发现所有这些讨论计算器芯片与标题不符。本系列文章显然应该对微控制器的历史。我向你保证,我们不会偏离轨道。第一微控制器-布恩和TI工程师迈克尔•科克伦设计的设备,包括处理器、内存(RAM和ROM),和I / O在一块硅——计算器芯片,他们第一个微控制器。看看下面的图,取自4074351年美国专利:

图片来源:美国专利和商标办公室

这个图显示了第一个TI的框图单片机计算器,TMS1802NC。它显示所有单片机的关键部件。它有一个CPU组成的程序计数器(PC),一个指令寄存器(IR),指令译码器(控制解码器),和一个4比特运算器。它有一个RAM存储数字数据和一个只读存储器来存储程序,定义了芯片的操作。最后,在底部,你可以看到专门的I / O矩阵键盘扫描电路,驱动显示数字,每个数字显示和驾驶的七段。这个设计的I / O可能是专业的,但显然这幅图描绘了一个单片机。

TI宣布TMS1802NC单片机计算器集成电路9月17日,1971年。这是前两个月英特尔宣布4004微处理器。TI定价体积的装置在不到20美元。罗320年举行数指令字(3520位)和连续访问,182位内存举行三13-digit BCD(二-十进制)13二进制数字和标志。总之,芯片需要大约5000个晶体管。

(注:本文在研究,我发现不止一个网站,“透明国际”的混淆TMS1802NC 4比特计算器芯片与8位RCA CDP1802 COSMAC CMOS微处理器,于1974年公布。TI和RCA芯片是不一样的,尽管相似零件编号)。

TI的新闻稿从1971年9月17日,进一步证实了TMS1802NC作为单片机的地位:

“任意数量的特殊操作特征可以很容易地由TI使用单层掩模实现相同的基本或主机设计的编程技术。唯一的限制是程序只读存储器的大小,RAM存储、控制,时间,和输出解码器。例如,通过改变输出解码器,可以用于驱动TMS1802十进制显示数码管类型。”

第一个计算器使用TI TMS1802计算器芯片是辛克莱。

辛克莱执行官很小的袖珍计算器,将TMS1802单片机计算器。
图片来源:MaltaGC,维基共享

TI宣布TMS0100单片机计算器家庭9月20日,1972年,几乎完全一年后宣布TMS1802C。公司为TMS1802NC作为第一个TMS0100家庭成员,TMS0102。最终会有超过15这个家庭的不同成员,由TI的10微米PMOS过程技术。一年后Mostek发布了改善,pin-compatible TMS0102称为MK5020的副本。像所有列出的半导体制造商在本文的开始,TI和Mostek将很快宣布微控制器,获得部分中开发与知识创造的这些早期的计算器芯片。

与此同时,布恩已经思考这个设备开箱即用的计算器。计算器芯片专利4074351额外的目标应用程序描述包括出租车米,数字电压表,事件计数器,汽车里程表和衡量尺度。当然,微控制器被用于所有这些应用程序,和更多的,将在本系列以后的文章中讨论。

引用

加里•布恩一个口述历史进行了大卫•莫顿在1996年由IEEE历史中心,皮斯卡塔韦,新泽西,美国

种族的故事发展袖珍电子计算器,老式计算器Web博物馆

德州仪器TMS0100家庭,Datamath计算器博物馆

状态的艺术:摄影历史的集成电路,斯坦·Augarten‎霍顿•米夫林公司,1983年版

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