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1 マイクロコンピュータ CPU Chip Select Read/Write アキュムレータレジスタ インストラクションデコーダ 1

2 モトローラ社 MC6800 マイクロプロセッサ 2

3 メモリー IC MC6800 マイクロコンピュータの製作 MC6800 マイクロコンピュータのコンソール 3

4 MOS Technology MCS6502 MCS 6502 マイクロプロセッサのレジスタ構成 4

5 Apple Computer Apple Ⅰ 世界で最初のパーソナルコンピュータ CPU: MCS6502 Apple II スティーブ ジョブズとスティーブ ウォズニアック Apple Ⅱ の仕様 CPU:MCS 6502 クロック :1MHz ROM:8 キロバイ BASIC インタプリタ (6K BASIC) 数値は整数型のみ 画像表示テキストモー : 40 文字 24 行モノクロ低解像度グラフィック : 280 ドット 192 ドット 6 色 インベーダーゲーム MCS6502 使用 フル装備の Apple Ⅱ 5 インチフロッピーディスク 2 台が装着されている 5

6 インベーダーゲーム コモドール社 PET2001 (1977 年 ) PET プロセッサ ディスプレイ キーボード データレコーダ 拡張ポートで周辺機器の制御 メモリ (RAM):8K バイト 内蔵モノクロディスプレイ (40 桁 25 行表示 ) カセットテープレコーダー (Datassette) データ記録用 データ転送レート :1500 baud IEEE-488 ポート ( モデム接続用 ) の 4 つの拡張ポート 1980 年代前半 8 ビットマイクロプロセッサ インテル社 8008 世界初の 8 ビットマイクロプロセッサインテル社 A モトローラ社 MC6800 モステクノロジー社 MCS6502: MC6800 とバス互換, パイプライン処理ザイログ社 Z80 Z80 MCS6502 システム全体のコスト低減 バスを単純化 Z80 では DRAM リフレッシュカウンタを内蔵 MC6809 モトローラが切り札としてリリースした MC6809 は命令セットに直交性があり設計が美しい 事実上最もパワフルな 8 ビットマイクロプロセッサ 8 ビットマイクロプロセッサの中で最も複雑な回路 CDP1802 RCA COSMAC 航空宇宙分野での最初のマイクロプロセッサ NASA の宇宙探査機ボイジャーとバイキングに搭載 (1970 年代 ) 木星探査機ガリレオに搭載されている (1989 年 年到着 ) 特徴消費電力が極めて小さい CMOS- 全 static 動作広い電源電圧で動作 Silicon on Sapphire プロセスの採用 ; 宇宙線や放電に強い ( 最初の放射線耐性マイクロプロセッサ ) 16 ビットマイクロプロセッサ TI TMS9900 ナショナルセミコンダクター社 IMP-16 最初の複数チップで構成された16ビットマイクロプロセッサ (1973 年 ) 8ビット版のチップセットはIMP-8として1974 年に登場した PACE (1975 年 ) INS8900 n-mos LSI-11: PDP-11 を LSI 化 (1975 年 ~1976 年 ) フェアチャイルドセミコンダクターの MicroFlame 9440 TI 社 TMS9900 最初のシングルチップの 16 ビットマイクロプロセッサ TI 990 シリーズと互換性 6

7 インテル社 16 ビットマイクロプロセッサ Intel (8bit) を拡張 8080 用ソフトウェアを移植できる ( 32 ビット 1985 年 ) 下位互換を武器に PC 市場を占有 32 ビットマイクロプロセッサ iapx432 インテルの最初の 32 ビットマイクロプロセッサ (1981 年 ) モトローラ社 MC68020 (1985 年 ) UNIX 市場で人気多くの小企業が を使ってシステムを製品化 ソニー NEWS NEC EWS4800 Estation Apple Macintosh MC68030 MC68040:FPU を内蔵, 浮動小数点演算性能を向上 Intel Pentium Processor マイクロコンピュータの誕生と発展 嶋正利インテルジャパンデザインセンター 7

8 Intel 4004 MCS-4 MCS-4 ファミリー (1970 年代末 年代初製 ) 当初の周辺チップとしては 容量 2048bit のマスク ROM Intel 4001 容量 320bit の RAM Intel bit シフトレジスタ兼 10bit 出力ポートの Intel 4003 があった これらを含めて MCS-4(Micro Computer Set) とした 初期ファミリ内でのチップの組み合わせで ROM 32768bit(2048bit 16) RAM 1280bit(320bit 4) の構成が可能 ビジコンの目的であった電卓における構成は だいたい以下のようなものとなる 4001 に関数などのプログラムが格納されている 4003 でキー入力をシフトしながら 4004 へ渡す 4004 で入力された数値を 4002 に書き込む 4001 にあるプログラムを使って 4004 で 1 桁ずつ演算を行い結果を 4002 に書き込む 4003 でシフトしながら表示板に出力する 最高動作周波数 741KHz ただし 命令アドレス出力に 3 クロック 命令読み出しに 2 クロック 命令実行に 3 クロックの計 8 クロックを要する プログラムのメモリ空間とデータのメモリ空間の分離 ( ハーバード アーキテクチャ ) ノイマンボトルネックを解消し性能を向上するために採用されたハーバード アーキテクチャではバスを分離するが 4004 の場合は性能が目的ではない ピン数の節約のため 以下の信号は単一の 4 ビット物理バスを共用 ( 多重化 ) している 12 ビットのアドレス 8 ビットの命令 4 ビットのデータ命令セットには 46 種の命令がある ( うち 41 種は 8 ビット長 5 種は 16 ビット長 ) 16 個の 4 ビット長レジスタスタックはハードウェアスタックで プログラムカウンタに直結されておりサブルーチン呼び出し専用 深さは 3 段 8

9 4004 は日本のビジコン社とインテルによる共同開発である 1969 年 ビジコンはプログラム制御 [3] の電卓を計画し インテルにそのためのチップセットの開発を提案していた ビジコンの当初案では マクロ命令による制御で 10 個前後 [4] のチップが必要というものだった これは電卓としては汎用 ( プログラム次第でいろいろな電卓ができる ) だが 電卓用という意味では専用のチップ というものであった これに対し インテルの技術者テッド ホフは ワード長が 4 ビットであることを除けば 汎用のコンピュータそのものという構成を提案した 複数桁の演算処理は 1 桁 (4 ビット ) の演算の反復で置き換えればよく また 外部機器の制御も ソフトウェアによる制御に置き換えればよい というのである 1969 年 8 月末のことであるが この構成における CPU こそが 4004 であり マイクロプロセッサの原点となったわけである このアイディアにもとづき 嶋正利とフェデリコ ファジンが中心となって 嶋が論理設計しファジンが物理設計 ( 回路設計とマスクレイアウト ) を行い 4004 は完成した 当初の契約では このチップはビジコンに対する専売となっていたが チップの汎用性に気付いたインテルが他への販売を希望し 一方でビジコン側は資金の要求があった事から 契約金の一部をビジコンに払い戻すことでインテルはチップの販売権を得て 1971 年 11 月 15 日に 4004 として出荷が開始された 9

10 i

11 11

12 64 ビットマイクロプロセッサ PC(PC/AT 互換機と Macintosh) 向けマイクロプロセッサは 21 世紀に入ってから 64 ビット化が行われた 2003 年 4 月に AMD の Opteron が 同年 6 月には IBM の PowerPC G5 が出荷開始され AMD の Athlon64 は 2003 年 9 月 インテル Xeon は 2004 年である Power Mac G5 が最初の 64 ビットデスクトップとして登場したあと AMD が 2003 年 9 月に Athlon 64 で x86 (IA-32) アーキテクチャを拡張した AMD64 アーキテクチャの 64 ビットチップを導入し それに続いてインテルが AMD64 互換の IA-32e アーキテクチャの 64 ビットマイクロプロセッサを登場させるに及んで Windows パソコンにも 64 ビットデスクトップ時代が到来した AMD64 は 64 ビットのソフトウェアと同時に 32 ビットの従来のアプリケーションを動作させることができるので 64 ビットに対応したオペレーティングシステムで動作させることにより プロセッサの性能と機能を発揮させることができる 1980 年代中盤までに ナショナルセミコンダクターは外部 16 ビットで内部アーキテクチャが 32 ビットであるマイクロプロセッサ NS16032 ( 後に と改称 ) と完全 32 ビット版の NS32032 を開発 また それを使用した OEM 向け 32 ビット小型コンピュータシリーズをリリースしている シークエント コンピュータは 1980 年代中頃に NS32032 を使った最初の対称型マルチプロセッサ (SMP) サーバコンピュータを開発した これは設計という面では勝利と言えるものだったが 1980 年代終盤には消えていった 他にもザイログの Z80000 などは興味深いが市場でチャンスを掴むには登場が遅すぎたため即座に消えていった インテルが発売した は x86 アーキテクチャでの最初の 32 ビットプロセッサであり ここで採用された IA-32 アーキテクチャ上では多くの本格的 OS が動作し 後のインテルや互換プロセッサの基礎となった 1980 年代終盤 いわゆる マイクロプロセッサ戦争 が勃発しいくつかのマイクロプロセッサが " 戦死 " した 前述の唯一の設計上の勝利と称した Sequent は NS32032 が消えるとともにインテルのマイクロプロセッサに切り替えた 12

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<4D F736F F F696E74202D20837D E838D B835E82CC926190B682C694AD B93C782DD8EE682E890EA97705D> マイクロコンピュータ CPU Chip Select Read/Write アキュムレータレジスタ インストラクションデコーダ 1 モトローラ社 MC6800 マイクロプロセッサ 2 メモリー IC MC6800 マイクロコンピュータの製作 MC6800 マイクロコンピュータのコンソール 3 MCS 6502 マイクロプロセッサのレジスタ構成 8 ビットマイクロプロセッサ Z80 マイクロプロセッサ

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