Prima del Pentium - Examples of Intel vintage CPUs

Primo prodotto commerciale di Intel - First Intel’s commercial product (3101)

Prima RAM commerciale a circuito integrato - First commercial IC RAM (3101)

Intel, fondata nel 1968 da R. Noyce e G. Moore, agli inizi della propria attività è stata in primo luogo un fabbricante di chip di memoria, RAM e ROM, sia con tecnologia bipolare che MOS. Le memorie hanno rappresentato una vera colonna portante del suo business fino alla metà degli anni Ottanta allorchè, con l’introduzione dell’80386 e la decisione di non avvalersi più di second source, Intel ha concentrato la maggior parte dei propri investimenti nel settore dei microprocessori. Il suo primo prodotto commerciale è stata nel 1969 la SRAM da 64 bit 3101 (fabbricata con tecnologia Schottky TTL, qui raffigurata in package plastico). La 3101 è nata da una collaborazione tra Intel ed Honeywell (vedi); offre un tempo di accesso massimo di 35 ns (molto basso per l’epoca). La SRAM 1101 da 256 bit, qui un esemplare fabbricato dalla second source MIL - Microsystems International Ltd., è stata invece la prima RAM MOS disponibile commercialmente. Nel 1970 Intel ha introdotto la DRAM PMOS da 1 kbit 1103 e la PROM mask-programmable MOS da 2.048 bit 1301 che si è evoluta nella ROM 1302, anch’essa da 2.048 bit però più veloce.

Due esemplari di Intel C3101-3 (1973).

Le prime RAM a circuito integrato

La prima RAM statica (SRAM, o S-RAM come si usava all’epoca) a circuito integrato PMOS è stata progettata nel 1964 da John Schmidt della Fairchild: aveva una capacità di 64 bit ed è stata impiegata esclusivamente in apparati militari Burroughs (dunque non può essere considerata un componente commerciale) all’interno di moduli multichip con una capacità complessiva di 1.024 bit, denominati SAM (Semiconductor Active Memory, 1968 circa). Le prime DRAM sono state invece realizzate da Lee Boysel alla Fairchild nel 1968 (256 bit) ed alla Four Phase Systems nel 1969 (1 kbit). Sempre nel 1969 venne presentato il chip da 1 kbit sviluppato da Advanced Memory Systems, l’AMS6001. Tutte queste memorie si basavano su progetti che richiedevano da 4 a 6 transistor MOS per ciascun bit di memoria. L’impiego combinato della tecnologia PMOS "silicon gate" e di una nuova cella di memoria a soli 3 transistor, inventata da J. Karp e B. Regitz nel 1969, consentì ad Intel la realizzazione di una DRAM da 1 kbit, la 1103, più compatta ed economica rispetto a quelle della concorrenza. Chiave del successo della 1103 fu il prezzo, solo 1 centesimo di Dollaro per bit, che la rese un’alternativa appetibile alle allora diffusissime memorie a nuclei magnetici. La prima DRAM NMOS venne progettata nel 1970 da W. Krolikowsy della Cogar: la prima applicazione commerciale di questo tipo di memorie fu nel 1972 il calcolatore IBM System/370. Nel 1973 venne introdotta la prima DRAM MOS da 4 kbit, la Mostek MK4096; nel 1976 fu la volta della prima DRAM da 16 kbit, la MK4116 sempre di Mostek che si basava su celle a singolo transistor (brevettate dal ricercatore IBM R. Dennard).

Scheda Unibus con memorie DRAM Intel 1103 da 1 Kbit (versione P1103-1). La 1103 (Ottobre 1970) è una DRAM 1.024x1 con cella a 1 transistor, derivata dalla precedente Intel 1102 (Marzo 1970) basata invece su celle a 3 transistor e rimasta di fatto un prodotto sperimentale a causa dei molti problemi di funzionamento. La 1103 è considerata spesso la prima DRAM MOS commercialmente disponibile ed è stata progettata da Joel Karp e Barbara Maness. 

Scheda RAM (8 Kword) Texas Instruments con integrati MIL 1103 (second-source dell'Intel 1103), 1973.

Prima RAM statica PMOS commerciale - First commercial PMOS SRAM (1101)

DRAM PMOS Intel P1101A in package plastico (1976) con piedini placcati in oro (gold-plated). L’Intel 1101, che ha una capacità di 256 bit, è stata nel 1969 la prima RAM statica commerciale realizzata con tecnologia PMOS. La chiave del successo di questo componente risiede nell’impiego da parte di Intel della tecnologia "silicon gate" (introdotta per la prima volta nel 1965 e sviluppata nel 1968 da Federico Faggin che all’epoca lavorava per la Fairchild; il primo integrato commerciale prodotto con questa tecnica fu il Fairchild 3708). Questa tecnologia consentiva di realizzare integrati più veloci e compatti rispetto all’ordinario processo di fabbricazione MOS "metal gate". La "silicon gate" ha in particolare permesso ad Intel la realizzazione del primo microprocessore, il 4004 (vedi sotto), cosa che non sarebbe stata possibile (o quantomeno non conveniente) col processo "metal gate".

Lo sviluppo delle RAM a circuito integrato (qui sopra una pubblicità Intel del 1973) pose fine al ventennale dominio delle memorie a nuclei magnetici.

Microfotografie (da http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/) delle prime RAM fabbricate da Intel.

Scheda di memoria DRAM impiegata in un sistema 8080 con chip P1101A fabbricati da Intel e dalla second source AMD (a destra un dettaglio).

Prima DRAM MOS commerciale - First commercially available MOS DRAM (1103)

Intel ha anche introdotto sul mercato la prima DRAM MOS, la 1103 da 1 Kbit (1970), del quale qui mostriamo una versione del 1972 fabbricata dalla second source MIL (Microsystems International Ltd.) per Sperry/UNIVAC (notare la marcatura non standard dei circuiti integrati) ed, a sinistra, il chip (die). La 1103 ha rappresentato un autentico punto di svolta nell’evoluzione delle memorie dei calcolatori elettronici, mostrando che le RAM a semiconduttore potevano validamente sostituire le allora onnipresenti memorie a nuclei magnetici (impiegate nel 95% circa dei computer realizzati nella prima metà degli anni Settanta), che in effetti scomparvero dalla scena nel giro di pochi anni. 

Vedi: http://www.cpu-zone.com/RAM_History.htm; http://www.antiquetech.com/chips/Intel3101.htm.

Vedi (interessante!): ftp://download.intel.com/technology/itj/q12001/pdf/art_1.pdf.  

Una PROM Intel 1301 in package "grey trace" e due PROM Intel 1302.

Prima EPROM - First EPROM

Alla fine del 1971 Intel introduce la prima EPROM commerciale, la 1702 da 256 byte ovvero 2.048 bit (progettata da D. Frohman e fabbricata con tecnologia PMOS), qui visibile nella versione Intel ed in quella (MM1702AQ) della second source National Semiconductor. Questo tipo di memoria (scrivibile elettricamente e cancellabile mediante esposizione ad una sorgente di radiazione ultravioletta) ha avuto una parte molto importante nella diffusione dei sistemi a microprocessore.

Vedi: http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1971-EPROM.html. 

Circuiti integrati Intel con marcatura non standard (similmente a quelli prodotti ad es. per l’utilizzo in sistemi IBM) montati su una scheda del 1976.

Modulo di memoria a bolle magnetiche (MBM) Intel 7110 da 1 Mbit (1981, la scheda Nortel è del 1984). All’inizio degli anni Ottanta la tecnologia delle MBM sembrava una valida e promettente alternativa alle memorie a semiconduttore nelle applicazioni che richiedevano RAM non volatili caratterizzate da un buon rapporto prezzo/dimensione. Si ricordi che le MBM sono più vicine al concetto di "memoria di massa" che a quello generico di "memoria RAM". L’Intel 7110 appartiene alla prima generazione di MBM commerciali da 1 Mbit. Questo tipo di memorie non ha però avuto grande successo ed è rimasto una tecnologia "di nicchia" dalla vita breve, del tutto scomparsa alla fine di quello stesso decennio e soppiantata dalle memorie RAM CMOS con batteria di backup e dalle EEPROM. Vedi: http://wps.com/archives/Intel-bubble-memory/funcdes.html. 

Modulo MBM da 1 Mbit, equivalente all'Intel 7110, fabbricato su licenza da Memtech (1988).

Scheda Siemens con due moduli MBM Memtech 7110AZ e chipset Intel.

Scheda Lockheed con 4 moduli MBM Intel 7114-4 da 4 Mbit, per un totale di 2 MB di memoria a bolle magnetiche (1985). Utilizza il controller Intel 7225 Four-Megabit BMC.

Vedi: http://www.decadecounter.com/vta/pdf2/solutions_magazine_bubble_memory.pdf (Solutions, Intel Corp. 1985, Sept/Oct '85).

Vedi: http://www.decadecounter.com/vta/tubepage.php?item=30 (indica il 7114 come un modulo MBM raro: certamente, è meno comune del 7110).

Anche: http://homepages.nildram.co.uk/~wylie/bubblmem/bubblem.htm; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/047134608X.W4501/abstract. 

Vedi questo articolo dell'IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 18 iss. 5, Oct. 1983, "A multiplexed 4-Mbit bubble memory device".

Anche: http://www.dvorak.org/blog/whatever-happened-to-bubble-memory/ (Whatever happened to Bubble Memory?)

Scheda Multibus Intel iSBC254S (1980, questo esemplare è del 1987) con 4 moduli MBM 7110AZ da 1 Mbit, per una capacità totale di 512 KB. La scheda ha il marchio Memtech (in alto a sinistra), così come i moduli di memoria. Si tratta in realtà di prodotti Intel; come praticamente tutti i maggiori produttori di hardware, anche quest'ultima aveva investito notevoli risorse nello sviluppo delle memorie a bolle magnetiche la cui tecnologia, alla metà degli anni Settanta, era ritenuta da molti estremamente promettente. Alla Intel si deve fra l'altro la commercializzazione del primo modulo MBM da 1 Mbit, il 7110 (di cui la versione -AZ mostrata qui è un'evoluzione). Nel corso degli anni Ottanta, tuttavia, il rapido sviluppo delle memorie flash (che oggi tutti conosciamo dal momento che sono utilizzate nelle chiavette USB) e il costante calo del costo per MB dei dischi rigidi resero rapidamente obsolete le memorie MBM, che scomparvero dal mercato in breve tempo. Nel 1985 Intel cedette i propri laboratori e le linee di produzione dove venivano fabbricate le memorie a bolle alla californiana Memtech, che continuò a produrle ancora per qualche anno (fino al 1991). L'iSBC254, introdotta nel 1980, è stata la prima scheda MBM commerciale di capacità superiore a 256 KB. Veniva commercializzata come memoria di massa, perché era questo il "settore" in cui si collocavano le memorie a bolle.

Vedi: http://www.almasiconsulting.com/bubbles/. 

Vedi: http://www.bitsavers.org/pdf/intel/bubbleMemory/AFN-01757B_Bubble_Storage_Data_Catalog_Feb81.pdf. 

Scheda Olivetti con memorie EPROM 2716 (2K x 8) fabbricate da Intel (D2716, vedi in alto) e da diversi altri produttori, precisamente Hitachi, National Semiconductor, Mostek, Texas Instruments ed SGS. La D2716 è stata l’EPROM Intel forse più popolare nei primi anni Ottanta.

L’Intel 3000 (annunciato nel 1973 ed introdotto nel Novembre 1974) era un processore bitslice con ALU 3002 a 2 bit (chiamate "Central Processing Element") collegabili in cascata come nel caso del più noto AMD Am2901 (che aveva però ALU a 4 bit) e contenenti il register file formato da 11 registri di uso generale più l’accumulatore. La CPU risultante richiedeva l’impiego di un "Microprogram Controller" Intel 3001. Il 3001 era fabbricato con tecnologia bipolare Schottky e poteva funzionare ad un massimo di 6 MHz, indirizzando fino a 64 KB di memoria. Il 3002/3001 sono stati fabbricati, come second source, dalla sola Signetics. Ne esistono "cloni" sovietici (Micron) e cecoslovacchi (Tesla). Qui sopra quattro 3002 sono utilizzati per formare un processore a 8 bit in un controller di floppy disk per il calcolatore Nixdorf 8820 (la scheda è del 1981).

Primo microprocessore, primo microprocessore Intel - First microprocessor, first Intel microprocessor

Scheda ENI (1974, con copyright e logo Intel, vedi in alto a destra: è un prodotto OEM?) con microprocessore Intel 4004 nella versione plastica P4004 (in basso a sinistra) ed alcuni chip di supporto del chipset Intel MCS-4. Purtroppo il connettore di backplane è stato tagliato, probabilmente per recuperare i contatti dorati. La versione dell’MCS-4 utilizzata è quella aggiornata, non la prima, ed infatti comprende le interfacce di memoria 4008/4009. Si vedono anche un generatore di clock (con logica di reset) 4201, 8 RAM da 1 kbit 2102, un controller di DRAM 3205 ed un hex-latch (tipo D) 3404. La frequenza della CPU dovrebbe essere di 750 kHz.

Vedi: http://smithsonianchips.si.edu/ice/4004thb.htm; http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/80-mcs4/intro/mcs4.html. 

Vedi: http://www.cpu-galaxy.at/CPU/Intel%20CPU/4001-4003/MCS-4%20Section.htm.

Discussione su una scheda di questo tipo: http://www.cpu-world.com/forum/viewtopic.php?t=6076. 

Vedi: http://www.willsmith.org/collectible_chips/. 

Primo microprocessore Intel a 8 bit - First 8-bit Intel microprocessor

Intel 8008 (1972) - L’8008 è stato il primo microprocessore a 8 bit (più precisamente, byte-oriented) prodotto da Intel. Contrariamente a quello che molti credono non è una versione a 8 bit del 4004 ma un progetto totalmente differente commissionato ad Intel (e a Texas Instruments, vedi sotto) dalla Computer Terminal Corporation (CTC, in seguito DataPoint) per l’utilizzo nei propri terminali programmabili 2200 ed inizialmente noto con la sigla "1201". In effetti l’8008 non venne mai usato in queste macchine, perché CTC lo riteneva non adeguato alle proprie esigenze; sulla base dei termini contrattuali con Intel, che garantivano a quest’ultima la possibilità di commercializzarlo in proprio e di venderne il progetto a terzi, venne introdotto sul mercato nel 1972 dopo che alcuni produttori giapponesi di calcolatrici da tavolo (ad esempio Seiko) avevano manifestato interesse per la nuova CPU. Qui è impiegato in una scheda DEC M7948. L’8008 è un ottimo esempio di come nella storia dei microprocessori la tecnologia di fabbricazione giochi un ruolo spesso più importante rispetto all’architettura dei chip (vedi). Difatti questo processore deriva direttamente da un progetto della CTC, che quest’ultima intendeva realizzare come CPU single-chip. CTC aveva a tale scopo contattato contemporaneamente, nel 1971, Texas Instruments ed Intel per incaricarle della fabbricazione del corrispondente circuito integrato, ma il procedimento utilizzato da TI (MGT, vedi sotto) e le sue tecniche di disegno del layout non le consentirono di ottenere un prodotto affidabile. Ciò fu invece possibile alla Intel, che aveva dalla sua un processo più avanzato (l’SGT): come prima ricordato, il risultato fu appunto il microprocessore 8008. L’8008 costituisce l’embrione delle CPU a 8 bit Intel (8080 ed 8085); certe sue caratteristiche hanno anche influenzato il progetto dell’8086 e dunque, sia pure in minima parte, quello delle successive CPU di classe x86.  

Il microprocessore non è stato inventato per caso!

Al momento dell’introduzione del 4004 nel Novembre 1971 Intel aveva annunciato la nascita di "una nuova era nella microelettronica" (a new era in integrated electronics). La profezia si rivelò azzeccata: con l’avvento dell’8008 prima e dei vari 8080, 8085 ed 8086 dopo, i microprocessori furono effettivamente i protagonisti di una vera e propria rivoluzione non solo nell’informatica, ma più in generale in quasi tutti gli innumerevoli settori dell’elettronica. Non è vero, come si legge in certi siti web ed addirittura in alcuni libri di testo (!) che questa rivoluzione sia nata "per caso". Una simile affermazione può forse essere affascinante, ma da un punto di vista storico è falsa ed infondata. Infatti, alla fine degli anni Sessanta era opinione diffusa tra i tecnici che lo sfruttamento commerciale delle nuove tecnologie LSI sarebbe necessariamente passato attraverso la creazione di componenti: 1) programmabili, 2) "general purpose" ovvero di utilizzo generico, adattabili cioè a più compiti e infine 3) con un elevato rapporto tra il numero delle loro funzioni e quello dei pin (piedini di collegamento). Prese insieme, queste tre caratteristiche disegnano l’identikit del microprocessore. Nel periodo compreso tra il 1968 ed il 1972 si è dunque assistito dapprima alla definizione ed allo sviluppo dell’idea di "microprocessore" e, successivamente, alla sua realizzazione pratica come singolo circuito integrato. Tale cammino è comprovato da una quantità di articoli e pubblicazioni tecniche, dalle testimonianze dei diretti protagonisti e, non ultimo, dall’esistenza di almeno tre distinti progetti quasi contemporanei che storicamente si contendono il titolo di "primo microprocessore": l’Intel 4004, il Texas Instruments TMS-1000 ed il CADC della Garrett Airesearch utilizzato nell’elettronica di bordo del caccia F-14 "Tomcat". Tutte queste circostanze ci portano a concludere che in quel periodo i tempi fossero oramai maturi per l’introduzione del microprocessore, il quale può essere visto come un naturale prodotto dell’evoluzione delle tecnologie LSI (circuiti a larga scala di integrazione) e, non bisogna dimenticarlo, delle metodologie di progetto del layout (disposizione dei transistor) dei circuiti integrati. Progetti di CPU integrabili in pochi o addirittura in un singolo circuito integrato circolavano almeno dal 1968: a quel tempo però le tecnologie MOS non ne avrebbero permessa l’effettiva realizzazione.

Chi ha inventato il microprocessore?

Come ricordato sopra sono tre i progetti quasi contemporanei in concorrenza per essere considerati il "primo microprocessore della storia". Nel 1968 la Marina degli Stati Uniti (US Navy) commissionò alla Garrett Airesearch un computer digitale da impiegare nel caccia F-14. Il progetto risultante, terminato nel 1970 sotto la direzione di Ray Holt, era un "microprocessore a 20 bit, parallelo e pipelined" basato sul chipset MOS MP944 (vedi). Per ragioni di segretezza la sua esistenza è stata rivelata solamente nel 1997. Il CADC è dunque con ogni probabilità il primo microprocessore MOS multi-chip. Il 17 Settembre 1971 Texas Instruments introdusse il TMS-1802 (da non confondersi con l’RCA COSMAC o 1802), una delle molte successive versioni del progetto TMS-1000, dedicata all’impiego come CPU nelle calcolatrici elettroniche. Il TMS-1000 è stato dunque il primo microcontroller ovvero la prima CPU MOS single-chip per applicazioni embedded. Il 15 Novembre 1971, infine, venne presentato il 4004 di Intel. Derivante da un progetto commissionato dal fabbricante giapponese di calcolatrici elettroniche Busicom, l’Intel 4004 (sviluppato da Marcian "Ted" Hoff, Federico Faggin e Masatoshi Shima) è stato il primo microprocessore MOS single-chip general purpose (di uso generico). L’architettura del microprocessore sviluppato da Texas Instruments venne brevettata nel Settembre 1973 (US Patent 3.757.306) a nome di Gary Boone; successivamente TI registrò anche il brevetto del microcontroller o "computer on a chip" (contenente la CPU ed una piccola quantità di RAM e ROM). Tutte e tre queste CPU possono essere considerate, sia pure da diversi punti di vista, come il "primo microprocessore". Se però col termine "microprocessore" si intende una CPU di uso generico realizzata come singolo circuito integrato LSI, tale titolo è assegnato all’Intel 4004 perché, come appena detto, esso è appunto un processore 1) single-chip, 2) di uso generale e 3) commerciale (aspetto quest’ultimo non trascurabile). Il CADC manca dei "requisiti" 1) e 3) dal momento che si trattava di un progetto multi-chip per scopi militari; il TMS-1000 d’altra parte è raramente considerato una CPU general purpose, poiché storicamente è stato utilizzato quasi esclusivamente nelle calcolatrici elettroniche. Nel 1990 infine un ingegnere americano, Gilbert Hyatt, rivendicò la paternità del progetto del microprocessore single-chip. La pretesa di Hyatt ebbe per qualche tempo notevole risonanza negli Stati Uniti a motivo degli enormi interessi in gioco, ma si dimostrò infondata dal momento che il suo lavoro era rimasto unicamente sul piano "concettuale" o, meglio, teorico e che comunque non sarebbe stato realizzabile con la tecnologia disponibile all’epoca. Per correttezza bisogna ricordare che all’inizio degli anni Settanta il termine "microprocessor", o alternativamente "micro-processor", non si riferiva solamente alle CPU single-chip bensì più genericamente a tutte quelle realizzate con circuiti a larga scala di integrazione (LSI). Ad esempio il Fairchild F-8 era (ed è tuttora) considerato un microprocessore, così come l’RCA 1801, sebbene nessuno dei due sia una CPU single-chip. E’ stato solo in seguito che i due concetti di "microprocessore" e di "CPU single-chip" si sono indissolubilmente legati. Ricordiamo a questo proposito che Intel ha ricoperto un ruolo fondamentale nello sviluppo della tecnologia di fabbricazione dei circuiti integrati MOS: assieme alla Fairchild era infatti l’unico produttore in grado di fabbricare chip col processo "SGT" (silicon gate technology) anziché col tradizionale procedimento "MGT" (Metal Gate Technology). L’SGT consente la realizzazione di geometrie molto più piccole rispetto a quelle ottenibili con l’MGT ed ha in ultima analisi aperto la strada alla produzione dei primi microprocessori single-chip. L’SGT era stato brevettato dall’italiano Federico Faggin quando ancora, nel 1968, era un ingegnere della Fairchild (brevetto USA 3.753.011). Da ultimo, ad Intel si deve attribuire la realizzazione del primo microprocessore di grande successo, l’8080, che ha dato un contributo fondamentale all’affermarsi della "rivoluzione microelettronica" durante gli anni Settanta ed Ottanta.

Perché il microprocessore è stato un’invenzione rivoluzionaria?

Per due motivi principali: 1) perché ha radicalmente cambiato i criteri di progettazione e realizzazione dei calcolatori elettronici e 2) perché ha aperto ai computer le porte di innumerevoli campi di applicazione, parecchi dei quali creati ex-novo. L’aspetto 1) è il più trascurato (il secondo è sotto gli occhi di tutti, basti pensare a tutti gli apparecchi contenenti almeno un microprocessore che ci sono in casa...), e tuttavia riveste grandissima importanza. Per capirlo basta considerare questo: un microprocessore è un "componente" dall’uso quantomai generico. A seconda di come viene programmato può fare da CPU in un PC, oppure controllare un stampante, o una macchina utensile, un’automobile e così via. L’hardware di base non cambia: ciò che si modifica è il software che il microprocessore deve eseguire. La forza dei microprocessori sta in questa loro adattabilità ai compiti più diversi; in loro assenza sarebbe necessario progettare e realizzare circuiti specifici per ciascuna applicazione, con svantaggi notevolissimi in termini di costi e di flessibilità. 

Questa immagine (scarica la versione JPEG ad alta risoluzione, circa 2,2 MB) riproduce un poster stampato nel 1996 in occasione del venticinquesimo anniversario dell’introduzione dell’Intel 4004 e raffigura le principali tappe dell’evoluzione dei microprocessori nel periodo 1971 - 1996 appunto (vedi).

Vedi: http://www.antiquetech.com/chips/8008.htm, http://www.datamath.org/Story/Intel.htm. 

Vedi (evoluzione dei package dei microprocessori): http://mprc.pku.edu.cn/courses/architecture/autumn2007/uP-packaging.pdf.

Vedi (evoluzione dei microprocessori): http://www.computerhistory.org/microprocessors/.

Primo microprocessore single-chip sviluppato in Giappone - First single-chip microprocessor developed in Japan

Il NEC uPD751 "uCOM-4" (1972/3) è stato il primo microprocessore single-chip fabbricato in Giappone nonché un agguerrito concorrente diretto dell’Intel 4004. Il progetto di questa CPU a 4 bit venne commissionato dalla Nippon Coca Cola Co. (NCCC) alla Sharp all’inizio del 1971. NCCC desiderava avere un calcolatore di piccole dimensioni da impiegate nei propri terminali POS per aumentarne l’efficienza. Sharp a sua volta si rivolse al colosso dell’elettronica NEC per la realizzazione pratica del chip. Nel Dicembre 1971 venne rilasciata una prima versione a due chip (uPD707/uPD708) che entrarono in produzione all’inizio del 1972. Pochi mesi dopo NEC si ispirò all’idea del 4004 per realizzare una versione single-chip del suo microprocessore, che fu annunciata nel Dicembre 1972 e commercializzata a partire dal 1973 col nome di MicroCOM-4 (uPD751) e divenne popolare come CPU per calcolatrici da tavolo e terminali dati. Il NEC uPD751 funzionava a 1 MHz e conteneva circa 2.500 transistor realizzati con processo NMOS. Accanto all’uPD751 NEC sviluppò una serie di chip di supporto tra cui l’unità di I/O uPD752, la ROM da 256 parole da 8 bit uPD463 e la SRAM (256 word per 4 bit) uPD412.

Intel 4040 (1974) - Il 4040, introdotto nel 1974, è un microprocessore a 4 bit successore dell’Intel 4004. Contiene circa 3.000 transistor realizzati con processo PMOS a 10 micrometri; funziona a 500 - 740 kHz e può eseguire circa 60.000 istruzioni al secondo. Qui è affiancato dal memory controller 4289. Negli anni Settanta ha avuto una discreta popolarità come CPU per applicazioni embedded.

Vedi: http://www.antiquetech.com/chips/4040.htm. 

Un microprocessore Intel 4040 nella versione P4040 con package plastico.

Primo microprocessore Intel di successo - First popular Intel microprocessor

Intel 8080 (Aprile 1974) - L’8080 è un microprocessore Intel a 8 bit di seconda generazione introdotto nell’Aprile 1974 e fabbricato con processo NMOS. Funziona ad una frequenza massima di 2 MHz alla quale esegue circa 600.000 operazioni al secondo. CPU dal grandissimo successo commerciale, è spesso considerato il primo "vero" microprocessore ad 8 bit di Intel ed uno dei primi effettivamente utilizzabili in applicazioni di una certa complessità. Qui sopra si vede un Intel C8080A in package ceramico bianco. Alla sua sinistra un UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) Texas Instruments TMS5501.

Vedi: http://www.antiquetech.com/chips/8080.htm. 

Scheda MultiBus con CPU C8080A a 2 MHz di un sistema di sviluppo Intel Intellec MDS-800 (1975).

Vedi: http://www.oldcomputermuseum.com/mds_800.html. 

Scheda con microprocessore Intel C8080A realizzata col metodo wire-wrap.

Scheda TeleType, 1979, con CPU Intel C8080A. La scheda visibile a sinistra è una ROM a matrice di diodi. Apparteneva ad una macchina TeleType EDT (Electronic Display Terminal) Model 40 Dataspeed, membro della prima serie di terminali "combinati" con video (CRT), tastiera e stampante ad alta velocità. Questi terminali potevano essere connessi in rete in vari modi usando un'apposita unità chiamata Cluster Controller. Il nome "Dataspeed", marchio registrato dalla TeleType Corp., deriva dall'elevata velocità di stampa (1050 parole al minuto).

Dettaglio della CPU Intel C8080A; alla sua sinistra una UART Intersil 6402.

Come tutti i microprocessori Intel fino al 386 l’8080 è stato fabbricato da numerose "second source" tra cui in particolare AMD, National e Toshiba. Questa CPU ha un set di istruzioni compatibile con quello dell’8008 anche se da un punto di vista della microarchitettura è più di una sua semplice evoluzione; l’8080 ha infatti un bus degli indirizzi a 16 bit (il bus dati è ampio 8 bit) che gli consente di indirizzare direttamente 64 KB di memoria. L’8080 è stato utilizzato in moltissime apparecchiature (qui sopra si trova sulla scheda di una stampante Texas Instruments) tra cui ricordiamo alcuni dei primissimi microcomputer quali il MITS Altair 8800, l’IMSAI 8080 ed il Processor Technology SOL-20.

Microprocessore 8080AF a 2 MHz (1979) fabbricato da NEC (vedi) con processo NMOS.

CPU Intel D8080A con un completo chipset di supporto, sempre di produzione Intel, comprendente RAM, ROM e chip di I/O. La scheda, che porta il marchio di un fabbricante italiano di bilance e strumentazione elettronica (Bizerba) è del 1978 e sembra essere una specie di prodotto Intel per OEM equivalente all’MCS-80 o comunque un microcomputer realizzato su licenza Intel (notare in alto a destra il copyright ed il logo Intel).

Processore 8080 (versione Intel D8080 ceramica) usato come CPU sulla scheda di controllo di una stampante ad impatto (1980). Un’unica scheda contenente processore, RAM, ROM e circuiti di interfaccia sostituisce molti componenti dedicati.

Scheda Intel Multibus (FM Controller) con CPU Intel D8080A e circuiti di supporto, tutti Intel, tra cui SRAM P2114 (1K x 4) ed un Programmable Interval Timer D8253.

Processore Intel P8080A su scheda Olivetti (1979). In alto si vede l’8080 con i suoi due principali chip di supporto: l’arbitro di bus 8228 (qui prodotto dalla second source National Semiconductor) ed il generatore di clock 8224.

Microprocessore National INS8080AJ/D8080A sulla scheda controller di un’unità disco Magnetic Peripherals/CDC da 60 MB, 14 pollici, 1982. I dischi sono stati tra i componenti dei calcolatori più influenzati dall’introduzione dei microprocessori, che hanno consentito la realizzazione di controller molto più compatti e più ricchi di funzioni.

L’introduzione dell’8080 ha cambiato radicalmente il modo in cui venivano progettati e fabbricati i calcolatori elettronici. Prima di essa, i grandi produttori di computer come IBM e DEC si occupavano dello sviluppo non solo del calcolatore vero e proprio, ma anche del suo sistema operativo, dei programmi applicativi e delle periferiche (terminali, stampanti e così via), basati in genere su hardware creato per eseguire uno specifico compito. Quando i microprocessori ad 8 bit -ed in particolare proprio l’8080- si sono diffusi, è avvenuta in poco tempo la sostituzione di questo hardware dedicato con componenti programmabili (i microprocessori, appunto) di uso generico e, cosa ancor più importante, standardizzati. Ciò ha permesso ad una quantità di case produttrici anche di piccole dimensioni di entrare nel mercato dei computer sviluppando ad esempio software (è il caso di Microsoft col BASIC e col DOS) oppure parti di hardware che altri potevano poi impiegare nei propri progetti. In pratica i microprocessori hanno dotato moltissime apparecchiature elettroniche di una "intelligenza locale", trasformandole da semplici terminali "dumb" (stupidi) in macchine "smart", programmabili, personalizzabili e dotate di molte funzioni un tempo inimmaginabili. E’ stato così creato dal nulla un immenso mercato nel quale hanno costruito le loro fortune numerose aziende di hardware come di software. Secondariamente, l’8080 dimostrava che grazie al continuo e rapido sviluppo della tecnologia i microprocessori avrebbero presto raggiunto una potenza di calcolo sufficiente per essere adoperati come CPU di calcolatori "veri". In poco tempo infatti essi hanno soppiantato praticamente tutte le architetture proprietarie, anche quelle ad alte prestazioni, che sono di fatto scomparse attorno alla metà degli anni Ottanta. Ricordiamo infine che l’8080 conteneva già in sè il primo embrione dell’architettura x86: quest’ultima pur non essendo certo la più elegante né tantomeno la più efficiente nel settore dei calcolatori così come in quello dei microprocessori, alla prova dei fatti ha dimostrato una sorprendente "vitalità" riuscendo ad adattarsi ed a diffondersi con grande successo in campi di applicazione fra loro diversissimi.

Scheda Canberra Industries Ltd. con due microprocessori Intel P8080A (1978).

Scheda Olivetti con CPU National INS8080AN (equivalente all'Intel P8080A), 1980.

Scheda Olivetti, 1979, con CPU National INS8080AB (package ceramico) e vari altri componenti tra cui un Programmable DMA Controller Intel D8257.

Scheda di stampante Olivetti (1979) con CPU Intel P8080A.

Scheda Tektronix (J-5471-04) con CPU National Semiconductor INS8080AD (C8080A), versione bianca, 1978/9.

Scheda Tektronix "Processor Comm Bd" (JA-5806-02), 1978, con CPU National INS8080AD/C8080A.

Scheda Multibus con processore INS8080AD (versione grigia), 1978.

Intel 8085 (1976) - Evoluzione diretta dell’8080, l’Intel 8085 è un microprocessore ad 8 bit realizzato con tecnologia NMOS (successivamente HMOS). Rispetto al suo predecessore incorpora numerosi miglioramenti, tra i quali l’alimentazione a tensione unica (5 V, da cui la sigla), il supporto per il DMA e per un maggior numero di interrupt e la minor richiesta di hardware di supporto (l’8085 integra le funzioni dei chip 8224 e 8228). Tutto ciò, unito alla maggiore frequenza di lavoro (3,5 - 6 MHz) ne ha fatto una CPU popolare specialmente come microcontroller, nonché uno dei più longevi microprocessori Intel. 

Vedi: http://www.antiquetech.com/chips/8085.htm. 

Commercializzato a partire dal 1977, l’8085 veniva ancora prodotto più di vent’anni dopo da svariati produttori (ad esempio AMD, Toshiba e NEC). Come processore per microcomputer ha invece sofferto, al pari dell’8080, la forte concorrenza dello Z80 che è presto divenuto la più diffusa CPU nei sistemi CP/M ad 8 bit. L’8085 faceva parte di una vasta famiglia di componenti Intel, chiamata MCS/85, utilizzati in seguito come componenti di supporto all’8086/8088 e divenuti d’uso comune prima come circuiti integrati veri e propri e successivamente come funzioni hardware integrate in circuiti LSI/VLSI in molte applicazioni, come ad esempio i PC IBM e compatibili.

Microprocessore NEC D8085A impiegato in una scheda del concentratore di terminali Olivetti BCS/286 (1982). Come quasi tutti i componenti Intel degli anni Settanta/Ottanta l’8085 è stato fabbricato da numerose second source. Era questa una prassi comune all’epoca che consentiva di sopperire alla relativamente limitata produttività degli impianti di produzione dei circuiti integrati e nello stesso tempo di accrescere la popolarità di questi ultimi. Per Intel l’utilizzo delle second source è terminato con l’introduzione dell’80386 (1985).

Scheda con CPU AMD Am8085 e unità aritmetica in virgola mobile (Arithmetic Processing Unit) AMD Am9511.

Processore Intel D8085AH, versione HMOS dell’8085, su una scheda usata come terminal controller nei sistemi Honeywell/Bull DPS/7 (1983, vedi) basati su sistema operativo GCOS-7. I sistemi Honeywell DPS formavano una famiglia di macchine assai varia per dimensione e potenza di calcolo; i minicomputer DPS-7 erano molto diffusi negli anni Settanta/Ottanta ed utilizzati essenzialmente in applicazioni commerciali (business). I sistemi DPS hanno una lunga ed interessante storia connessa con quella del sistema MULTICS. Un ottimo e dettagliato sito dedicato ad essi è: http://www.feb-patrimoine.com/projet/. 

Microprocessore Intel P8085AH-2 a 5 MHz (HMOS, vedi) usato come CPU in un hard disk controller SCSI di prima generazione NCR C3100 (1983). L’8085AH integra il generatore di clock, un system controller ed un controller di comunicazioni seriali. Qui è affiancato all’Intel D8155H (SRAM MOS da 2 kbit con porte di I/O). Questa scheda era utilizzata nei "superminicomputer" NCR Tower 16/32 basati su sistema operativo Unix (1977 - 1985, vedi). I calcolatori NCR Tower furono macchine di successo (più di 100.000 esemplari venduti) nonché i primi computer commerciali basati su un’architettura "aperta" (open system architecture: per una definizione, vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Open_systems_architecture).

Motherboard dell’IBM System/23 "Datamaster" 5322 (1979, vedi) - Il System/23 è stato uno dei primissimi sistemi personal IBM basati su microprocessore (Intel in questo caso). Per certi versi può essere considerato un precursore del PC e deriva a sua volta dall’IBM 5120 e dall’IBM Displaywriter. Era una macchina "compatta" (secondo gli standard dell’epoca - pesava circa 40 Kg) pensata per essere facilmente installabile ed utilizzabile, dotata di doppio floppy disk da 8 pollici e di un monitor a fosfori verdi. Poteva essere utilizzato come word processor (sistema di videoscrittura) o come computer per applicazioni business (da ufficio). La CPU era un Intel 8085. Notare che tutti i chip Intel riportano in luogo delle usuali sigle i P/N (Product Number) IBM (vedi dettaglio in basso a sinistra).

Scheda IBM "in stile MST" con microprocessore Intel 8085 (riportante sigle IBM) e varia logica TTL.

Microprocessore OKI M80C85A-2 in package "thin flat" montato in un circuito integrato ibrido fabbricato da Toshiba per l’impiego nell’elettronica di controllo di un hard disk SCSI da 5,25 pollici - 370 MB Toshiba MKM0376 (1991).

Prima CPU Intel a 16 bit - First 16-bit Intel CPU

Intel 8086 (1978) - Introdotto nel 1978 l’8086 è stato il primo microprocessore Intel a 16 bit nonché il primo membro della famiglia x86, alla quale appartengono anche le CPU degli odierni PC. Qui lo si vede nella versione SAB-8086 prodotta dalla second source Siemens ed utilizzata nella scheda di un centralino telefonico Siemens/ROLM (1984). L’8086 nacque come temporaneo sostituto dell’architettura a 32 bit iAPX-432 nel cui sviluppo Intel aveva investito una grande quantità di risorse umane e finanziarie. Poiché questo progetto tardava a decollare (ed in effetti non arrivò mai alla fase della commercializzazione, a causa delle ridotte prestazioni a fronte di costi molto elevati), Intel si trovò nella necessità di presentare in tempi rapidi una CPU a 16 bit da opporre a quelle dei suoi tradizionali rivali, tra cui Motorola col 68000 e Zilog con lo Z8001. Per tale ragione l’8086, inizialmente noto come iAPX-86, riprende svariate idee e soluzioni hardware (ad esempio i chip di supporto) già a suo tempo sviluppate per il predecessore 8085, del quale è sotto molti aspetti un’evoluzione e con cui è in buona parte compatibile a livello di codice macchina. Intel voleva in questo modo assicurare ai propri clienti la possibilità di aggiornare con semplicità i progetti basati su 8085 utilizzando la nuova CPU a 16 bit. L’8086 venne dunque sviluppato in tempi rapidi (meno di due anni) e senza molta cura per le prestazioni, spesso sensibilmente inferiori rispetto a quelle dei concorrenti. Ad esempio questa CPU utilizza nello stesso tempo tanto la microprogrammazione quanto la cosiddetta "random logic" per l’implementazione delle proprie funzionalità interne, il che la rende un processore scarsamente efficiente ed poco veloce; cosa ancora più importante, l’8086 ha un contorto e criticabile insieme di modi di indirizzamento che già al momento della sua introduzione contrastavano con quelli molto più lineari di altre CPU come ad esempio il 68000. Da ultimo il set di istruzioni è obsoleto e poco adatto ai sistemi operativi moderni. Dell’8086 venne rilasciata pochi mesi dopo una versione "economica" con bus dati a soli 8 bit, denominata Intel 8088 o iAPX-88. Intel intendeva entrambe queste CPU come processori rivolti ad impieghi embedded piuttosto che ad un uso generico in microcomputer e sistemi personal. Non poteva tuttavia prevedere che la scelta di IBM di basare il PC originale proprio sull’8088, preferendolo per ragioni di costi e di disponibilità dei chip di supporto (quelli stessi circuiti formanti il set MCS/85 dell’8085) tanto allo Z8001 quanto al 68000 avrebbe nel giro di pochi mesi trasformato l’architettura x86 in un autentico fenomeno informatico, facendone una delle famiglie di microprocessori più diffuse e popolari a livello globale. A quel punto la necessità di mantenere la piena compatibilità hardware/software con le specifiche del PC IBM limitò purtroppo drasticamente le possibilità da parte di Intel di intervenire sugli eredi dell’8086 con radicali miglioramenti architetturali, ragion per cui per molti anni le CPU di classe x86 hanno sofferto di molte delle stesse limitazioni e difetti che affliggevano il loro capostipite.

Da destra a sinistra: CPU Fujitsu MBL8086-2 a 8 MHz (1984), CPU Fujitsu MBL8088 a 5 MHz (1984) e IOP (Input/Output Processor) programmabile per CPU x86 Fujitsu MBL8089-2 (l'esemplare è del 1993). L'Intel 8089 è un coprocessore memory-mapped realizzato con tecnologia HMOS che può essere direttamente accoppiato alle CPU 8086 ed 8088, allo stesso modo della FPU 8087, con la quale condivide le modalità di interfacciamento alla CPU e di trasferimento dei dati. Si tratta di un componente impiegato perlopiù in applicazioni industriali, e solo raramente in personal computer (tra i pochi sistemi che l'hanno utilizzato ricordiamo l'Apricot PC). Tutti questi processori Fujitsu sono di tipo NMOS.

Scheda Burroughs del 1983 con CPU Intel D8086 ed altri chip Intel, tra cui un controller di interrupt D8259A e due unità di I/O D8041 (in basso). A destra vi sono alcune ROM MOS Signetics; sotto il controller di interrupt si vede una EAROM ER-3400.

Primo PC IBM-compatibile prodotto in Italia - First IBM-compatible PC made in Italy

Primo PC pienamente IBM-compatibile - First fully IBM-compatible non-IBM PC

Motherboard dell’Olivetti M24 con CPU AMD D8086-2. L’M24 (1983, vedi) è stato il primo personal computer IBM-compatibile sviluppato e prodotto in Italia. A differenza dell’originale PC IBM utilizzava una CPU 8086 a 8 MHz, che rappresentava un notevole guadagno in termini di prestazioni rispetto all’8088 a 4,77 MHz. Il sistema operativo era la versione 2.11 dell’MS-DOS. Originariamente l’M24 non era dotato di hard disk, aggiunto in seguito (1986). L’M24 è stata una macchina dall’ottimo successo commerciale (a differenza dello sfortunato predecessore M20, basato su CPU Zilog Z8001 e sistema operativo PCOS) commercializzata anche dalla Xerox e soprattutto da AT&T con la sigla "PC-6300". Grazie all’accordo con quest’ultima Olivetti divenne nel 1985 il primo produttore europeo di PC ed addirittura il secondo a livello mondiale. Una delle chiavi del successo dell’M24 fu, oltre alle prestazioni molto buone, l’effettiva compatibilità col PC IBM: all’epoca molti cloni di quest’ultimo erano solo parzialmente compatibili con esso e non potevano quindi far "girare" correttamente tutto il software sviluppato per PC, in particolare il foglio di calcolo Lotus 1-2-3 e il Microsoft Flight Simulator. Entrambe queste applicazioni funzionavano invece perfettamente sull’M24.

Scheda (il fabbricante è ignoto) con CPU Siemens SAB 8086-C, FPU Intel 8087, RAM e ROM a bordo.

Scheda "Turbo CPU" con processore Siemens SAB8086-2-C e 384 KB di RAM, impiegata nella AWS (Advanced WorkStation) di Convergent Technologies (1983). Convergent Technologies o semplicemente "CT" era un fabbricante americano di workstation e server basati su processori x86 e Motorola M68K, assorbito da Unisys nel 1988. La società fu fondata nel 1979 da un gruppo di ex dipendenti della Intel e dello Xerox PARC. Il primo prodotto CT è stata una workstation con CPU Intel 8086, la IWS o "Integrated WorkStation", dotata di evolute capacità grafiche e di un sistema operativo proprietario chiamato CTOS. La AWS è una versione più compatta (desktop) introdotta nel 1983. In seguito CT si dedicò principalmente allo sviluppo di sistemi multiprocessore M68K (MegaFrame), distribuiti anche da Burroughs.

Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Convergent_Technologies_(Unisys). 

Interessante set di foto storiche: http://www.flickr.com/photos/mathteacherguy/sets/72157613330916314/. 

Benché noto soprattutto come CPU dei PC XT e compatibili, l’Intel 8088 (qui su scheda Honeywell) ha avuto nel corso degli anni numerosi altri impieghi. In ciò è stato favorito dal fatto che il suo bus dati ad 8 bit consentiva di affiancargli direttamente gli economici ed universalmente diffusi chip del set MCS/85, tra cui ad esempio il popolarissimo controller di I/O 8255.

In questa motherboard di un concentratore di terminali Olivetti sono impiegati due processori Intel 8088 a 4,77 MHz in configurazione master/slave. 

Le second source dell’8086 e dell’8088 sono state popolari quanto, e forse di più, della stessa Intel. AMD ad esempio deve una buona parte della sua fortuna commerciale ai successi di vendita di queste CPU (qui sopra un D8086-2B su scheda Siemens affiancato da un DMA controller Am9516). 

CPU Siemens SAB 8086C (1982) con 16 KB di SRAM organizzata in 8 chip 2142L-2 da 1 Kword x 4 bit.

CPU AMD D8088-2 a 6 MHz con FPU Intel C8087-2.

IBM Professional Graphics Controller (1984, vedi) - L’IBM "Professional Graphics Controller" o più semplicemente "PGC" era una speciale scheda grafica per PC XT e successivamente AT rivolta alle applicazioni professionali 2D e 3D (CAD e modellazione tridimensionale). La particolarità di questa scheda (che offre una risoluzione massima superiore allo standard EGA oltre ad una modalità CGA-compatibile) consiste nel fatto che si tratta di un vero e proprio computer, con CPU (8088), RAM (320 KB) e ROM; un "PC nel PC" che può accelerare in hardware alcune operazioni tipiche della grafica vettoriale 3D (es. rotazioni di oggetti nello spazio). Il PGC è composto da tre schede (vedi immagine); al momento della sua presentazione costava 4.290 Dollari, il che lo rendeva appetibile nei confronti delle workstation grafiche dedicate che all’epoca avevano prezzi molto più elevati (40.000 Dollari e più). Nonostante ciò non ha mai avuto grande diffusione nel mondo dei PC ed è stato ritirato dal mercato nel 1987. 

Microprocessore Intel P8088-2 a 12 MHz e controller di interrupt P8259A-2 montati su una scheda emulatrice di terminale IBM 5250 (IBM 59X3352) per PS/2 (bus Microchannel).

FPU Intel 8087-1 nell'imballo originale.

FPU Intel C8087-2 nella sua scatola (box) originale (1988).

L’8086 ha avuto minor diffusione rispetto all’8088 come processore per PC. Tra le macchine che l’hanno utilizzato è importante ricordare l’Olivetti M24, il Compaq Deskpro originale, l’IBM PS/2 Modello 25 e 30 ed il Professional Computer di Wang.

Schede (CPU, grafica) di un NEC APC (Advanced Personal Computer, 1982). L'APC di NEC, conosciuto come N5200 in Giappone, era un sofisticato personal computer (disponibile sia con sistema operativo MS-DOS che con CP/M 86 - una delle rare macchine DOS con floppy da 8 pollici) basato su CPU 8086 a 5 MHz e dotato di una sezione video molto avanzata per l'epoca, contenente due processori grafici NEC uPD7720 dei quali uno si occupava della modalità testo e l'altro di quella grafica ad alta risoluzione. L'APC è stato prodotto in diverse versioni successive, con clock fino a 8 MHz (APC-III): il PC originale di IBM, basato sulla più economica CPU Intel 8088, funzionava invece a 4,77 MHz. L'APC è incompatibile a livello hardware ed in parte a livello software col PC IBM e coi suoi cloni.

Vedi: http://oldcomputers.net/nec-apc.html; http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?c=333. 

Anche: http://www.classiccmp.org/dunfield/nec/index.htm; http://www.classiccmp.org/dunfield/nec/byte0484.jpg.  

Motherboard di un Corona Data Systems PC-HD (1984), un personal computer IBM-compatibile con CPU i8088 a 4,77 MHz (qui con FPU i8087C-3) e 512 KB di RAM, evoluzione di un precedente modello del 1983 che non aveva la possibilità di montare hard disk (cosa peraltro comune all'epoca). Negli anni Ottanta Corona Data Systems (poi Cordata Technologies) è stato un importante produttore di personal computer x86 con sistema operativo CP/M-86 o MS-DOS.

Commercializzato con pochi mesi di anticipo sul Compaq Portable, il Dynalogic Hyperion (Giugno 1982) di cui qui si vede la scheda madre, con CPU NEC D8088D a 4,77 MHz, è stato il primo personal computer XT-compatibile trasportabile (luggable). Vedi: http://oldcomputers.net/hyperion.html. 

Scheda CPU di un Seiko PC9801 (1983), clone del personal computer NEC PC-9801, con microprocessore NEC D8086D a 8 MHz. Introdotto nel 1982, il PC-9801 (anche conosciuto, più semplicemente, come PC-98) è stato il primo membro di una longeva e fortunata serie di sistemi personali giapponesi basati su CPU x86. Aveva un processore 8086 a 5 MHz e supportava fino a 640 KB di RAM (128 KB standard). L'architettura di sistema prevedeva un bus di sistema a 16 bit e due controller video NEC uPD7220, uno per la grafica e l'altro per la modalità testo. Il sistema operativo era una versione personalizzata del classico DOS. Nonostante il prezzo-base elevato, il PC-9801 ebbe notevole successo commerciale in Giappone, sia come personal computer per uso professionale che come home-computer di alto livello (grazie al doppio controller video, che consentiva lo sviluppo di videogiochi graficamente avanzati per l'epoca e, d'altra parte, l'utilizzo di programmi CAD). Il principale limite di questa macchina era l'architettura in parte proprietaria e protetta da una schiera di brevetti registrati da NEC. La Seiko Epson fu l'unica licenziataria autorizzata alla produzione di hardware compatibile (cloni, schede di espansione e periferiche).

Motherboard di un personal computer Heathkit H-100, commercializzato anche da Zenith col nome "Z-100" (1983). Contiene due microprocessori: uno a 8 bit, un Intel 8085 (P8085AH-2) ed un 8088 (P8088) funzionante a 4,77 MHz. Ciò permetteva l'uso del sistema operativo CP/M oppure di una variante del DOS, lo Z-DOS distribuito dalla stessa Zenith Data Systems (ZDS), non del tutto compatibile con lo standard MS-DOS. Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Z-100_(computer). In effetti lo Z-100 è una versione pre-assemblata dell'H-100, che veniva invece distribuito "in scatola di montaggio" per gli hobbysti (come diversi altri home e personal computer degli anni Settanta e dei primi anni Ottanta). Per l'espansione della macchina erano disponibili 5 slot S-100, caratteristica questa insolita per un personal computer degli anni Ottanta (lo storico bus S-100 era ormai in forte declino). Nelle due diverse versioni ha conosciuto un discreto successo commerciale, grazie anche alle buone caratteristiche hardware ed al prezzo non molto alto se rapportato alla media dei PC dell'epoca.

Vedi: http://www.digibarn.com/collections/systems/zenith-100-original/index.html. 

Anche: http://www.retrotechnology.com/herbs_stuff/z100.html; http://myretrocomputing.altervista.org/zenithz100/index.php. 

Anche: http://www.pestingers.net/HZ100.htm; http://home.earthlink.net/~z100lifeline/z100.html. 

Anche: http://reocities.com/SiliconValley/lakes/6757/Z100.HTML; http://users.telenet.be/lust/ZenithZ100/index.htm. 

Motherboard di un Compaq Portable (1983). Primo membro della famiglia Compaq Portable, è stato il primo PC "portatile", più precisamente "luggable" (trasportabile), dal momento che aveva le dimensioni di una valigia. Nonostante il peso elevato (circa 13 Kg in configurazione completa) ed il prezzo non propriamente economico (da 3.995 Dollari in su), questa macchina ebbe un ottimo successo commerciale: il primo anno ne vennero venduti oltre 50.000 esemplari. L'hardware ricalca quello di un ordinario PC IBM, sia nella CPU (i8088 a 4,77 MHz) che nelle principali periferiche; la RAM di base è di 128 KB, qui espansi a 256 (su un massimo di 640). Uno dei principali punti di forza del Compaq Portable era la scheda video, un'espasione dell'originaria CGA usata da IBM che, in sostanza, combinava le capacità grafiche di quest'ultima col migliore aspetto del testo dell'IBM MDA, permettendo così agli utenti di utilizzare con facilità i fogli di calcolo. Il BIOS non era quello del PC IBM bensì una versione quasi completamente compatibile con esso ottenuta da Compaq tramite un'operazione (legale) di reverse engineering. Il sistema operativo utilizzato era l'MS-DOS di Microsoft. Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Compaq_Portable. 

Il successo dell’8086/8088 spinse diversi produttori a fabbricarne "cloni" con o senza esplicita licenza Intel. Queste CPU erano spesso dotate di funzionalità aggiuntive e/o miglioramenti hardware rispetto all’8086 originario, pur mantenendo la piena compatibilità con esso. Qui si vede un processore M80C86A-2 a basso consumo prodotto da OKI ed utilizzato in un laptop Toshiba. Il package è di tipo QFP-56.

I più conosciuti cloni dell’8086/8088 sono rappresentati dalla famiglia Vxx di NEC (qui in V50 a 8 MHz in package PGA su socket ZIF). Il suo primo membro, il V20 o uPD70108, è un microprocessore compatibile con l’8088 dotato di un set di istruzioni corrispondente a quello dell’80186 realizzato mediante reverse engineering sulla CPU originale Intel. Il V20 è più veloce dell’8088 a parità di clock, dal momento che contiene un moltiplicatore hardware; inoltre, questo processore ha una modalità di funzionamento 8080-compatibile nella quale può eseguire il codice macchina dell’8080, il che lo ha reso appetibile come microcontroller ovvero come CPU per applicazioni embedded, settore nel quale ha avuto notevole diffusione. Il V20 ha anche conosciuto una certa popolarità come CPU per PC XT compatibili. I modelli seguenti (V30, 40, 50 e derivati) sono versioni migliorate del V20 funzionanti a frequenze maggiori, capaci di indirizzare più memoria e contenenti svariate periferiche di sistema.

Benché appartenga alla medesima famiglia Vxx, il NEC V60 o uPD70616, introdotto nel 1988 e qui visibile nella versione a 16 MHz su zoccolo ZIF si differenzia dai predecessori in quanto adotta un'architettura interna a 16/32 bit significativamente diversa da quella dell'8086. In particolare il V60, pur essendo a tutti gli effetti un CISC, include alcune caratteristiche tipiche dei processori RISC (elevato numero di registri d'uso generale, pipelining). Questo microprocessore è noto soprattutto per essere stato utilizzato in alcune famose piattaforme per giochi arcade dei primi anni Novanta, quali ad esempio il SEGA System 32 e l'SSV. L'organizzazione interna è a 32 bit con un bus indirizzi a 24 bit. Il V60, primo microprocessore a 32 bit prodotto commercialmente in Giappone, è assai poco documentato: i manuali tecnici NEC ne descrivono infatti l'architettura con pochi dettagli. 

Vedi: http://multimedia.cx/NEC_V60pgmRef.pdf.

Anche: http://homepage3.nifty.com/alpha-1/Works_NEC_V60_E.html. 

Foto del die: http://www.sxc.hu/photo/403156. 

Evoluzione della famiglia Vxx: http://techon.nikkeibp.co.jp/english/handbook/MCU/Renesas.html. 

Pagina dedicata ai microprocessori NEC: http://canoro.altervista.org/cpu/bycompany/cpunec.php. 

Due ICE (In-Circuit Emulator) per NEC V25 (Microtek MICE-16 V25, a destra, 1988) e per i8088/V30 (Sophia Systems 86/V-16, a sinistra, 1989). Cos'è un ICE? Vedere qui: http://en.wikipedia.org/wiki/In-circuit_emulator. 

L’Intel 80186 (1982, qui su scheda NCR in versione CLCC a 6 MHz) è l’evoluzione diretta dell’8086. L’architettura di base è la medesima, però questa CPU è più veloce del predecessore dal momento che fa uso di meno microcodice; inoltre, il 186 integra al suo interno alcune periferiche di sistema (controller di DMA, controller degli interrupt e un timer hardware), il che lo rende ideale per le applicazioni embedded, settore nel quale ha effettivamente avuto notevole successo.

Dettaglio della CPU Intel 80186.

Processore Intel 80C186 a 10 MHz in package plastico.

Tra i rari personal computer che hanno impiegato l’Intel 80186 come CPU c’è stato il poco diffuso Tandy 2000 distribuito da Radio Shack (1983) del quale si vede qui la scheda madre, col processore a 8 MHz. Questa macchina, più efficiente a livello hardware sia del PC XT che dell’AT originale, era solo parzialmente compatibile (a livello di BIOS e di software) con gli "ordinari" PC IBM e relativi cloni; richiedeva specifiche versioni dell’MS-DOS e del Windows (1.0). Sulla piattaforma Tandy 2000 sono stati portati alcuni importanti programmi dell’epoca, quali WordPerfect versione 4, Lotus 1-2-3 e AutoCAD.

La scheda madre di un altro esempio di PC (non compatibile al 100% con l'IBM PC) con CPU Intel 80186 a 6 MHz, il Siemens PC-D (basato su sistema operativo MS-DOS 2.11). Qui sono installati 512 KB di RAM (256 KB di base più l'espansione).

Intel 80286 (1982, vedi) - Introdotto nel Febbraio del 1982 e inizialmente noto come iAPX286, l’Intel 80286 è un processore CMOS a 16 bit evoluzione dell’8086. La differenza in termini di prestazioni rispetto a quest’ultimo è molto notevole: a parità di clock, l’80286 è circa il doppio più veloce dell’8086/8088. 

Sopra, un 80286 a 6 MHz fabbricato da Fujitsu (1985) con, in basso, il generatore di clock 82284. Il 286 è stato progettato per l’impiego in applicazioni multitasking; si tratta della prima CPU di classe x86 ad utilizzare la protezione della memoria o "modo protetto" (protected mode) nel quale il processore può indirizzare in modo lineare un massimo di 16 MB fisici a fronte di 1 GB di spazio di indirizzamento logico. In questa modalità più processi in esecuzione contemporaneamente possono avere ciascuno la propria area di memoria "privata" ed i propri privilegi; uno dei limiti architetturali del 286 è tuttavia l’impossibilità di effettuare la transizione tra la modalità protetta e quella reale (in cui la CPU funziona come un normale 8086) o viceversa senza passare attraverso un reset del sistema.

L’80286 è stato prodotto in diversi package (PGA, PLCC, CLCC) ed a frequenze comprese tra 6 e 25 MHz. Qui sopra è riprodotta la versione Intel a 10 MHz in package CLCC. Il 286 è stato nel corso degli anni Ottanta una popolarissima CPU per PC, utilizzata nell’IBM PC AT originale e quindi in tutti i suoi innumerevoli cloni. Questo processore grazie proprio al "modo protetto" di gestione della memoria ha aperto alla famiglia x86 ed ai PC basati su di essa la strada verso i settori dei server e delle workstation ad alte prestazioni, settori in cui avrebbero cominciato a diffondersi qualche tempo dopo con l’introduzione dell’80386.

CPU Siemens SAB80286-8 in package CLCC aperto per mostrare il chip. L’80286 integra circa 134.000 transistor.

CPU di un sistema NGEN di Convergent Technologies (1984/5) con processore Intel 80286 a 8 MHz in package CLCC. Le workstation NGEN, basate su Intel 80186 (uno dei rari casi di impiego di questo processore come CPU di un personal computer o workstation) e 80286, con sistema operativo CTOS/VM, rappresentano l'evoluzione della precedente famiglia IWS/AWS. Nel 1987 Convergent rese disponibile una scheda per l'aggiornamento delle macchine NGEN alla CPU i386DX (NGEN Series 386). Le workstation NGEN sono state commercializzate anche da Burroughs (col nome "B25") e da Prime Computer ("Prime Producer 200").

CPU Intel 80286 a 8 MHz, package CLCC.

Due POD per sistemi di sviluppo per Intel 80286: HP (per il 64000, a sinistra) e Fluke, a destra. Supportano tanto il socket PGA quanto il CLCC. Sull'HP 64000 vedi: http://www.hp64000.net/page2/page2.html. 

Motherboard di un personal computer Olivetti M28 (1986) con processore Intel 80286 a 8 MHz (CLCC), FPU 80287 e 512 KB di RAM. Il chipset utilizza tanto alcuni dei tradizionali integrati di supporto alla CPU (generatore di clock 82284, arbitro del bus 82288, controller di DMA 8237) quanto il più evoluto Faraday FE2010. Vedi: http://www.baldi.it/pcm28.htm. 

Prima motherboard AT - First AT motherboard (with the i286)

Motherboard dell’IBM PC AT 5170 (1984) con CPU Siemens 80286-6 in package CGA. Il 5170 è stato il primo PC x86 a 16 bit nonché la prima macchina PC - compatibile ad utilizzare il processore 286. "AT" sta per "Advanced Technology", sigla utilizzata perché questa macchina impiegava diverse soluzioni tecnologiche nuove nel mondo dei PC dell’epoca. L’architettura di sistema a 16 bit del PC AT è diventata rapidamente uno standard, definito successivamente dalle specifiche ISA, che si è dimostrato tra i più longevi nella storia dei sistemi personal, "sopravvivendo" fino alla seconda metà degli anni Novanta. IBM tentò senza successo di registrare la denominazione "AT", che entrò invece nell’uso comune designando in modo generico tutte le macchine compatibili con le specifiche hardware del 5170. Dopo l’introduzione da parte di Intel, nel 1995, del nuovo standard ATX, la sigla "AT" è stata impiegata per identificare i formati delle motherboard approssimativamente equivalenti a quello impiegato appunto nel 5170. AT è stato uno standard "di fatto", in quanto debolmente regolato dalle specifiche tecniche e soggetto a numerose variazioni, causa di più o meno marcate incompatibilità tra prodotti di fabbricanti diversi.

Scheda CPU di un PC Honeywell Bull con processore AMD N80L286-8/S ad 8 MHz ed FPU Cyrix FasMath 83D287. Come già l’8086/8088 anche il 286 è stato fabbricato da svariate second source, in particolare da AMD, Siemens, Harris e Fujitsu. In basso a sinistra si vedono alcuni esempi delle molte diverse versioni e package di questa CPU. Con il 286 si è anche diffuso il fenomeno dei cosiddetti "coprocessori matematici" (FPU) che consentivano di incrementare sensibilmente le prestazioni dei sistemi che li impiegavano, soprattutto con i programmi di grafica e con gli applicativi progettati per trarne vantaggio. A fianco dell’Intel 80287 è così cresciuta una famiglia di FPU compatibili e ad essa superiori come prestazioni nella quale si sono distinti in particolar modo i popolari prodotti della Cyrix.

In alto, la scheda CPU di un PC AT Alps con processore Intel 80286-10 in package CLCC (in basso a sinistra un’immagine del die, contenente 134.000 transistor). In basso a destra un dettaglio col socket della CPU e la FPU Intel C80287XL, introdotta nel 1990 e basata sul nucleo dell’80387. Questo costoso coprocessore rappresentava la seconda generazione delle FPU 287 ed assicurava la piena compatibilità con lo standard IEEE 754. Era sensibilmente più veloce della maggior parte dei concorrenti (ad esempio l’80C287 di AMD), ma non del Cyrix 83D87 che è stato la più veloce FPU di classe 287 disponibile sul mercato ed aveva il non indifferente vantaggio di un prezzo inferiore.

Scheda CPU per NCR PC710 (1987) con processore Intel N80286-10 e FPU Intel D80287. Sulla scheda sono anche integrati la RAM e le principali periferiche di sistema, contenute in un chipset AT realizzato con componenti (ASIC) proprietari. In basso le microfotografie dei die del 286, a sinistra, e del 287.

Una "CPU upgrade card" o "PC accelerator" per PC XT Orchid Tiny Turbo 286 (1986, vedi). Consente di installare in un PC XT (cioè con bus a 8 bit) un microprocessore 286, qui un Siemens SAB 80286-N funzionante ad 8 MHz. La scheda contiene anche una CPU 8088 a 4,77 MHz che rimpiazza quella originale del PC, nel cui socket va inserito il cavo che si vede a destra e che collega il socket stesso alla scheda. Un interruttore consente di disabilitare la modalità "Turbo" ad 8 (!) MHz assicurando la compatibilità con i software più vecchi che non funzionerebbero con una CPU di quella frequenza. Il boot (avvio) del PC viene effettuato dalla CPU 8088; il 286 è attivato via software in un secondo momento tramite il caricamento di un apposito programma DOS TSR. Negli anni Ottanta questo tipo di schede ebbe una certa popolarità soprattutto quando si diffuse la versione /286 di Microsoft Windows (1987).

Scheda Microsoft MACH 20 (1987, vedi) - Nella sua lunga storia Microsoft ha prodotto anche qualche componente hardware, come questa scheda che, alla pari di tante altre comparse alla metà degli anni Ottanta, consentiva la "trasformazione" di un PC XT in una macchina con CPU 286 (a 8 MHz). La MACH 20 consentiva anche l’espansione della memoria RAM (mediante un modulo aggiuntivo chiamato "Memory Plus", da 512 KB fino a 3,5 MB, collegabile al connettore nero all’estrema sinistra), l’installazione di un mouse Microsoft e, sempre mediante un modulo aggiuntivo ("Disk Plus"), l’installazione di un controller per hard disk ESDI.

Vedi: http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9B0DE2DB143FF932A3575AC0A961948260.

Una delle schede-processore di un supercomputer Intel iPSC - Hypercube 7d (anche noto come iPSC/1 7d), 1985, una macchina a parallelismo massiccio contenente da 32 fino a 128 nodi (CPU) basate su microprocessori Intel 286 a 8 MHz con FPU 287 e 512 KB di memoria DRAM locale (il calcolatore è anche dotato di 16 MB di RAM centralizzata). Ciascun nodo ha 8 porte Ethernet, ciascuna controllata da un chip Intel 82586, sette delle quali sono impiegate per le connessioni ad altri nodi della macchina, mentre l'ottava serve per il collegamento col computer di controllo o "cube manager" (solitamente un comune PC con sistema operativo Xenix). L'iPSC/1 è la prima macchina parallela prodotta da Intel. La serie iPSC venne aggiornata con l'introduzione di microprocessori i386DX e successivamente RISC i860. Queste macchine, che sono calcolatori MIMD a memoria distribuita (vedi), esistevano in diverse versioni, a seconda del tipo e del numero di interconnessioni fra i nodi e del numero di questi ultimi: 5d (cinque dimensioni dell'ipercubo, 32 nodi), 6d (6 dimensioni, 64 nodi), 7d (7 dimensioni, 128 nodi). Poteva anche essere aggiunto un processore vettoriale ausiliario (modelli iPSC-VX). Un iPSC/1 con 32 nodi ha una potenza di calcolo di circa 2 MFLOPS.

The first commercial hypercube to be delivered was the Intel iPSC (Intel Personal SuperComputer), which is based on the Cosmic Cube machine and is available with between 32 and 128 nodes. Each node occupies a 9'' by 11'' circuit board and consists of an 80286/87 (16-bit) processor/coprocessor, 512 KB of memory, and a 10 Mbit/s communication link. The peak performance of a 32-node model is about 2 MFLOPS. Ethernet chips were used for internode communications because of ther availability. However, these are really designed for distributed rather than parallel systems and result in very slow internode communications (about 10 milliseconds for an 8-byte message).

Vedi: http://www.piercefuller.com/library/10166.html; http://www.futurebots.com/cpu.htm.

Anche: http://www.flickr.com/photos/carrierdetect/3599265588/.

Sulla storia dei supercalcolatori: http://www.interesting-people.org/archives/interesting-people/199308/msg00125.html.

Vedi (Google Books, Parallel Processing and Parallel Algorithms: theory and computation)