现在我们已经进入21年了圣世纪以来，大多数人很少想到罗克韦尔微电子公司与微处理器和微控制器的联系。母公司北美罗克韦尔公司(1973年更名为罗克韦尔国际公司)是一家主要的军事/航空航天承包商。洛克威尔建造了阿波罗飞船，B1枪骑兵轰炸机和美国航天飞机。在很长一段时间里，美国大部分的太空助推火箭和洲际弹道导弹都使用了罗克韦尔的Rocketdyne发动机。洛克威尔在1972年推出了世界上第三个商业上成功的微处理器，4位PPS-4。1976年，罗克韦尔宣布了基于PPS-4架构的单片微控制器。它被称为PPS-4/1。

正如20世纪60年代许多大型企业集团的时尚一样，罗克韦尔于1967年在其自动化部门开始了自己的半导体制造业务。autometics公司开发了各种军事/航空航天航空电子系统，包括美国潜艇和洲际弹道导弹的惯性导航和制导系统，这创造了对先进半导体的需求。北美罗克韦尔微电子公司(NRMEC)为其军事和航空航天项目开发了早期的MOS/LSI工艺技术。

当夏普在日本寻找半导体供应商来制造自己设计的计算器芯片组时，NRMEC的MOS/LSI能力符合夏普的需求。这一合作的结果是一个四芯片组合，夏普将其集成到其QT-8D计算器中。夏普在1968年8月发布了这款计算器。事实上，有人可能会说，夏普QT-8D计算器中的罗克韦尔芯片组开启了MOS/LSI时代。1970年，Rockwell开始出版MOS/LSI芯片目录。

正如德州仪器(Texas Instruments)在TMS1000微控制器上发现的那样，从电子计算器的架构到4位微处理器，或者在德州仪器(TI)的例子中，从微控制器，只是一小步。Rockwell在1972年8月宣布了4位PPS-4微处理器家族。它是世界上第三个商业上成功的微处理器，它的推出紧随英特尔4位4004和8位8008微处理器的发布。罗克韦尔的“PPS”的意思是“并行处理系统”。

罗克韦尔的PPS-4微处理器与其竞争对手有两个不同之处。第一个是罗克韦尔独特的QUIP (Quad Inline Package)设备封装。罗克韦尔的QUIP芯片很容易通过其交错的领先地位来识别。这种薯条通常被称为“蜘蛛”，因为它们看起来很像蜘蛛。在最小电路板走线和间距为10密耳左右的时代，QUIP引线配置使为这些设备设计印刷电路板变得更容易。

第二个显著的特点是罗克韦尔为PPS-4微处理器开发的大型配套芯片家族。到1975年，芯片组家族包括CPU、罗克韦尔独特的四相时钟所需的时钟发生器/驱动器、256×4-bit RAM、1和2千字节ROM、RAM/ROM组合芯片、键盘和显示控制器、打印机控制器、通用I/O芯片和1200bps模拟调制解调器。(1200 bps模拟调制解调器开启了调制解调器芯片的长系列，导致NRMEC成为Conexant Systems，后者最终被Synaptics收购。)

罗克韦尔PPS-4微处理器家族的大量芯片导致处理器的选择和使用在广泛的终端产品，包括收银机，传真机，家用电器，弹球机，玩具和计算器。然而，多芯片、4位微处理器家族的市场是短暂的。半导体技术突飞猛进，器件密度也突飞猛进。1975年10月，罗克韦尔将时钟发生器集成到微处理器中，并将RAM、ROM和I/O外围设备合并成一个名为PPS-4/2的2片集，但由于半导体工艺技术的进一步发展，2片集的寿命也很短。1976年初，罗克韦尔宣布了PPS-4/1，一个真正的单片微控制器，基于原始的PPS-4微处理器架构。

罗克韦尔PPS-4/1微控制器封装在该公司独特的QUIP (Quad Inline Package)中，也被称为“蜘蛛”芯片。图片来源:Christian Bassow, Wikimedia Commons

互联网上很少有关于罗克韦尔PPS-4应用程序的历史，除了关于基于PPS4的计算器和一个相当不寻常的应用程序:Gottlieb弹球机。Gottlieb与Rockwell签约开发System 1弹球控制器板，该控制器基于PPS-4/2微处理器。Gottlieb在1977年至1980年发布的弹球机中使用了系统1板。第一台使用系统1板的弹球机叫做《埃及艳后》。其他基于微处理器的弹球游戏如Sinbad, Dragon, Charlie 's Angels, Incredible Hulk, Buck Rogers和Totem。在这个系列中有16款弹球游戏。

Gottlieb的图腾弹球机使用System 1 CPU板，基于洛克威尔PPS-4/2微处理器。
图片来源:Frédéric BISSON，维基共享资源

这是一段很容易被时间遗忘的历史，但PPS-4作为弹球控制器的历史并没有被遗忘，原因有二。首先，收藏家们青睐基于系统1板的戈特利布弹球机。其次，这些板上的金属门，MOS/LSI PPS-4 rom /外围芯片现在已经接近半个世纪了。通常情况下，在这些部件失效后，弹球收集器将被困在报废的机器上，因为这些部件已经几十年没有生产出来了，而半导体供应商NRMEC也早已不复存在。

Gottlieb与Rockwell签订合同，设计基于PPS4/2微处理器芯片组的System 1弹球控制器板。图片来源:Stephen EmeryChipScapes.com

AA55咨询法国的研究人员已经找到了解决这个问题的方法。该公司创造了一个基于fpga的重现洛克威尔PPS-4外围芯片。AA55 Consulting的FPGA代码的目标似乎是由AMD/Xilinx制作的，因为项目文件是为Xilinx的ISE开发软件格式化的。AA55咨询公司还没有对PPS-4/2处理器进行逆向工程，但计划在未来这样做。也许明年吧。

由于罗克韦尔的组件现在几乎是纯的unobtanium，位于纽约Honeoye Falls的一家名为NI-Wumpf的公司开发了在功能上取代原来的Gottlieb System 1板的电路板，并且不使用任何罗克韦尔半导体。最初的NI-Wumpf板似乎是基于Zilog Z80微处理器。最新版本采用意法半导体STM32F103微控制器，集成72 mhz Arm Cortex-M3处理器。相比之下，PPS-4/2微处理器的工作频率为199千赫兹。法国一家名为Flippp!采用了类似的方法，开发了系统1板的板级替代品PI-1和PI-1×4，由Pascal Janin设计和编程。该电路板似乎也基于一个更现代的微控制器。

阅读一些拥有基于系统1板的Gottlieb弹球机的人的评论是很有趣的。大多数人认为洛克威尔严格意义上只是一个国防承包商。一个名为Pinsite.com的网站专门为戈特利布设立了一个论坛，其中有一个主题为“为什么戈特利布的第一系统如此糟糕?”以下是这篇文章中的一些引用:

• 当时，洛克威尔似乎是个不错的选择。毕竟，他们为美国宇航局和国防部设计了计算机设备，还能出什么问题呢?显然，有很多。Rockwell公司决定在他们的基础上做出有问题的决定，使用定制设计的组件，以及其他奇怪的事情，真的把Gottlieb搞砸了。”

• “既然蜘蛛芯片还不如William’s和Bally的现成68xx芯片，洛克威尔为什么还要花额外的时间和精力来设计定制蜘蛛芯片呢?”转向定制硬件似乎很难为他们节省资金。”

• “戈特利布内部并不了解这方面的知识，在外包过程中做出了一些错误的选择。关于洛克威尔，你可能想知道更大的奇迹是什么:是弹球机成功了，还是他们的NASA设备成功了?”

• “我认为洛克威尔在蜘蛛方面使用了对他们来说“现成的”部件。部分问题可能是他们从未为弹球所处的环境设计过硬件。期望一个砰开关错误打开时，而不是砰关闭?对于非国防行业的人来说，硬件不是现成的?”

• “我不想太政治化，但这只是我的观点，如果我想雇佣一家公司为我设计一些电子产品，即使罗克韦尔有一个很好的名字，我也不会选择一家习惯做政府项目的公司。在大多数情况下，它们臃肿、昂贵、过度设计等等。不确定70年代末是不是这样，但仅仅因为太空设备运行良好并不意味着它没有定价过高和设计过度。”

• “洛克威尔设计的系统是一个4位系统——甚至在它发布之前就已经过时了。”

今天那些以收集弹球机为爱好的人不知道罗克韦尔在20世纪70年代是一家商业芯片供应商，不知道PPS-4有丰富的历史，不知道为什么会开发出4位微处理器和微控制器，不知道罗克韦尔为什么会开发出“蜘蛛”QUIP，也不知道半个世纪以来维护不善的系统往往会失败。然而，这些收藏家中的一些人消息灵通。例如:

“电子——系统1使用的是70年代中期的技术。所有的电子元件都是现成的，没有定制的元件。事实上，洛克威尔使用他们自己的组件-谁能责怪他们呢。我只有两个缺点-糟糕的接地技术和*边缘*连接器。

“至于他们的cpu不受欢迎，它们在销售点终端上很受欢迎。但是，当MOS科技公司推出价格实惠的6502系列处理器时，他们的老式4位处理器就被淘汰了。”

罗克韦尔微电子和PPS-4产品线也从积极参与电子行业的人们的集体记忆中逐渐消失，PPS-4的历史很难在网上找到。你几乎需要求助于旧书。幸运的是，我书房的书架上有一些这样的书。

例如，1981年版的奥斯本4位和8位微处理器手册列出了罗克韦尔PPS-4/1微控制器家族的十个成员。家族成员有640到2048字节的ROM和48到128个4位的RAM。除了一个家族成员外，所有家族成员都有三个集成串行I/O端口，实际上只不过是串行4位移位寄存器。一个家族成员MM76C有一个高速上升/下降定时器/计数器子系统，可以作为一个16位计数器或两个8位计数器操作。计数器还可以处理光学编码器使用的正交编码输入。定时器/计数器子系统为罗克韦尔PPS-4/1微控制器打开了一个附加工业应用的世界，包括电机控制、频率计数、模数转换和频率合成。

如果你不熟悉NRMEC、罗克韦尔微电子或罗克韦尔半导体，那可能是因为该公司在1999年被分拆为Conexant Systems，这是全球范围内试图将内部持有的半导体公司的价值暴露在股市上的努力的一部分。2002年，Conexant将其晶圆厂(原罗克韦尔晶圆厂)拆分为Jazz Semiconductor，实现了无晶圆厂化。2008年，Tower Semiconductor收购了Jazz Semiconductor，并成为了TowerJazz。该公司在2020年恢复了Tower Semiconductor的名称，现在英特尔正在收购该公司。与此同时，罗克韦尔早期MOS/LSI工艺的日子已经一去不复返了，而且大部分都被遗忘了。

参考文献

奥斯本4位和8位微处理器手册，汤姆·奥斯本和格里·凯恩，奥斯本/麦格劳-希尔，1981年

罗克韦尔960可编程计算器旧计算器网络博物馆

罗克韦尔PPS-4 -游戏走向数字化- Gotteib，弹球，龙，11660EC, ChipScapes

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