Microprocesador 4004

Concepcion y desarrollo

En 1969 la empresa japonesa Busicom, acudió a Intel (fundada el año anterior) para que hicieran un conjunto de chips para su nueva calculadora de mesa de bajo costo.

Su arquitectura consistia en un CPU de 4 bits, una memoria ROM (de sólo lectura) para almacenar las instrucciones de los programas, una RAM (memoria de lectura y escritura) para almacenar los datos y algunos puertos de entrada/salida para la conexión con el teclado, la impresora, las llaves y las luces.

En 1970 se pudieron realizar los chips arriba mencionados.

Fueron llamados "familia 4000", compuesta por cuatro dispositivos de 16 pines: el 4001 era una ROM de dos kilobits con salida de cuatro bits de datos; el 4002 era una RAM de 320 bits con el puerto de entrada/salida (bus de datos) de cuatro bits; el 4003 era un registro de desplazamiento de 10 bits con entrada serie y salida paralelo; y el 4004 era la CPU de 4 bits.

Hacia febrero de 1971 el 4004 funcionaba correctamente. En el mismo mes recibió de Busicom las instrucciones que debían ir en la ROM.

A mediados de marzo de 1971, envió los chips a Busicom, donde verificaron que la calculadora funcionaba perfectamente. Cada calculadora necesitaba un 4004, dos 4002, cuatro 4001 y tres 4003.

Tomó un poco menos de un año desde la concepcion y diseño hasta el producto funcionando correctamente.

Desarrollo Posterior

Luego de que el primer microprocesador fuera una realidad, Federico Faggin (quien trabajó en gran parte en el diseño lógico del chip) le pidió a la gerencia de Intel que utilizara este conjunto de chips para otras aplicaciones. Esto no fue aprobado, pensando que la familia 4000 sólo serviría para calculadoras. Además, como fue producido mediante un contrato exclusivo, sólo lo podrían poner en el mercado teniendo a Busicom como intermediario.

Después de hacer otros dispositivos utilizando la familia 4000, Faggin le demostró a Robert Noyce (entonces presidente de Intel) la viabilidad de estos integrados para uso general. Ambas empresas llegaron a un arreglo: Intel le devolvió los 60000 dólares que había costado el proyecto, sólo podría vender los integrados para aplicaciones que no fueran calculadoras y Busicom los obtendría más
baratos (ya que se producirían en mayor cantidad).

El 15 de noviembre de 1971, la familia 4000, luego conocida como MCS-4 (Micro Computer System 4-bit) fue finalmente introducida en el mercado.

 

Características:


Microprocesador de 4 bits de bus de datos
Direcciona 32768 bits de ROM y 5120 bits de RAM.
Puede direccionar 16 puertos de entrada (de 4 bits) y 16 ports de salida (de 4 bits)
Contiene alrededor de 2300 transistores MOS de canal P de 10 micrones.
Ciclo de instrucción de 10.8 microsegundos.

 

Terminales del 4004

Este microprocesador estaba encapsulado en el formato DIP (Dual Inline Package) de 16 patas (ocho de cada lado). La distancia entre las patas es de 0.1 pulgadas (2.54 milímetros), mientras que la distancia entre patas enfrentadas es de 0.3 pulgadas (7.68 milímetros).

Pinout

Pin - Nombre
Descripción

1 - D1

Todas las direcciones y datos de RAM y ROM pasan por estas líneas Referencia de tierra. Es la tensión más positiva.
2 - D2
3 - D3
4 - D4
5 - VSS
Referencia de tierra. Es la tensión más positiva.
6 -Clock phase 1
Son las dos fases de entrada de reloj (clock) 
7 -Clock phase 2
8 -Sync output
Señal de sincronia generada por el procesador. Indica el comienzo de un ciclo de instrucción.
9 - Reset
Un "1" lógico aplicado en esta pata borra todos los flags y registros de estado y fuerza el contador de programa (PC) a cero. Para que actúe correctamente, esta línea deberá activarse
por 64 ciclos de reloj (8 ciclos de máquina).
10 - Test
La instrucción JCN verifica el estado de esta línea.
11 - CM-ROM (Control Memory
Outputs)
Esta señal está activa cuando el procesador necesita datos de la ROM.
12 - VDD
Alimentación del microprocesador. La tensión debe ser de -15V
+/- 5%
13 - CM-RAM3
Éstas son las señales de selección de banco para indicar a cuál RAM 4002 desea acceder el microprocesador
14 - CM-RAM2
15 - CM-RAM1
16 - CM-RAM0

 

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