インテル8008

インテル8008

紫色のセラミック製筐体、金メッキの金属製蓋とピンを備えたIntel C8008-1プロセッサのバリアント。
一般情報
発売開始	1972年4月
製造中止	1983年[ 1 ]
販売元	インテル
デザイン：	コンピュータ端末株式会社（CTC）
一般的な製造業者	インテル
パフォーマンス
最大CPUクロックレート	500kHz  ～ 800kHz
データ幅	8ビット
アドレス幅	14ビット
物理的仕様
トランジスタ	3,500
パッケージ	18ピンデュアルインラインパッケージ
ソケット	DIP18
建築と分類
応用	コンピュータ端末、電卓、瓶詰め機、1970年代のASEA産業用ロボット[ 2 ]（IRB 6）、単純なコンピュータなど。
テクノロジーノード	10μm ​
命令 セット	8008
歴史
後継	Intel 8080
サポート状況
サポート対象外

Intel 8008（「8008」または「8008」）は、1972年4月に発表された、16KBのメモリをアドレス指定できる初期の8ビットマイクロプロセッサです。8008アーキテクチャはComputer Terminal Corporation （CTC）によって設計され、 Intelによって実装および製造されました。8008は当初、CTCのDatapoint 2200プログラマブル端末で使用するために設計されましたが、セイコーが電卓への使用に関心を示したため、CTCとIntelの間で合意が成立し、Intelは他の顧客にもこのチップを販売できるようになりました。

Datapoint 3300 の過剰な熱放射などのいくつかの問題に対処するため、 Computer Terminal Corporation (CTC) は、内部回路の一部として CPU を単一チップ上に再実装した 3300 の後継機のアーキテクチャを設計しました。チップ設計を製造できる企業を探していた CTC の共同創設者である Austin O.  "Gus" Roche は、当時主にメモリ チップのベンダーであった Intel に目を向けました。^{[ 3 ]} Roche はBob Noyceと会いましたが、Noyce はこのコンセプトに懸念を示しました。John Frassanito は次のように回想しています。^{[ 3 ]}

ノイス氏は、それは興味深いアイデアであり、インテルなら実現​​できるかもしれないが、愚かな行動だと述べた。コンピュータチップの場合、1台のコンピュータにつき1個のチップしか販売できないのに対し、メモリの場合は1台のコンピュータにつき数百個のチップを販売できるからだ、と彼は説明した。

もう一つの大きな懸念は、インテルの既存顧客が自社製プロセッサで使用するためにインテルのメモリチップを購入していたことだった。インテルが自社製プロセッサを発売すれば、競合相手と見なされ、顧客はメモリを他社に求める可能性がある。それにもかかわらず、ノイスは1970年初頭に5万ドルの開発契約（2025年換算で41万5000ドル相当）に同意した。テキサス・インスツルメンツ（TI）も2番目のサプライヤーとして加わった。

1969年12月、インテルのエンジニアであるスタン・メイザーとCTCの代表者が会談し、新しいCTCビジネス端末に搭載するロジックチップセットの選択肢について話し合った。インテル4004の開発でテッド・ホフと共同作業を行っていたメイザーは、カスタムロジックチップセットを構築するよりも、1チップのプログラマブルマイクロプロセッサの方が扱いやすく、最終的にはコスト効率が良いのではないかと提案した。CTCはこれに同意し、当時1201と呼ばれていたチップの開発作業が始まった。^{[ 4 ]}

TI は Intel の図面に基づいて 1201 のサンプルを作成し、TMX  1795 と名付けました。これらはバグが多く、却下されました。^{[ 5 ]} Intel 独自のバージョンは遅延しました。CTC は、シングルチップ CPU を待つ代わりにシリアルディスクリートTTLを使用して新しいバージョンの端末を再実装することにしました。新しいシステムは1970 年春にDatapoint 2200としてリリースされ、最初の販売は1970 年 5 月25 日にGeneral Millsに対して行われました。 ^{[ 3 ]} 2200 のリリース後、1201 は不要になったため、CTC は 1201 の開発を一時停止しました。その後、1971 年初頭に、セイコーは Intel にアプローチし、Busicom がビジネス電卓で使用したよりシンプルな 4004 の成功を見て、科学計算機に 1201 を使用することに興味を示しました。^{[ 4 ]} 4004の設計者であり、現在は 1201 のプロジェクト リーダーであるフェデリコ・ファギンの指揮の下、小規模な再設計が行われ、16 ピンから 18 ピンの設計に拡張され、新しい 1201 は 1971 年後半に CTC に納入された。^{[ 3 ]} 

その時点で、CTCは再び次の段階に進み、今度は 1201よりも高速な並列アーキテクチャのDatapoint 2200 IIに着手した。CTCは1201への関与を終了し、5万ドルの契約金を支払う代わりに、設計の知的財産をIntelに譲渡することを決定した。Intelはこれを8008と改名し、1972年4月にカタログに掲載し、価格は120米ドル（2025年換算で924ドル）とした。この改名は、8008を単なる4から8へのポートとして提示することで、4004チップの成功にあやかろうとしたものであったが、8008は4004をベースにしたものではない。^{[ 6 ]} 8008は商業的に成功した設計となった。これに続いて、人気のIntel 8080、そして大成功を収めたIntel x86ファミリーが登場した。^{[ 3 ]}

英国では、1972年にトム・スピンクが率いるSE Laboratories Engineering (EMI) のチームが、8008のプレリリースサンプルをベースにマイクロコンピュータを構築した。ジョー・ハードマンは外部スタックでチップを拡張した。これにより、とりわけ電源障害時のセーブとリカバリが可能になった。ジョーはまた、直接スクリーンプリンタも開発した。オペレーティングシステムは、L. クロフォードとJ. パーネルがDigital Equipment Corporation PDP-11用に開発したメタアセンブラを使用して記述された。^{[ 7 ]}オペレーティングシステムはPROMに書き込まれた。割り込み駆動、キューイング方式で、プログラムとデータには固定ページサイズが使用された。

8008は、最初の商用非計算機パーソナルコンピュータ（Datapoint 2200自体を除く）のCPUでした。具体的には、米国のSCELBIキット、フランスのMicral N、カナダのMCM/70の組み立て済み製品です。また、ヒューレット・パッカードの2640ファミリーのコンピュータ端末の最初の数機種の制御マイクロプロセッサでもありました。 ^{[ 8 ]}

1973年、インテルは8008用の命令セットシミュレータであるINTERP/8を提供した。 ^{[ 9 ]}これは、インテルのコンサルタントとして働いていたゲイリー・キルダルによってFORTRAN IVで書かれた。 ^{[ 10 ] [ 11 ]}

8008アーキテクチャには以下の機能が含まれています。^{[ 12 ]}

• 48の指示;
• 8ビットアキュムレータ（A）1個。
• 6つの8ビットレジスタ（B、C、D、E、H、L）
• HレジスタとLレジスタ（HL）を14ビットアドレス（上位2ビットは無視）として使用して16KBのメモリにアクセスする。
• 各メモリセルにつき8ビット。
• 割り込み機能
• 14ビットのプログラムカウンタ。
• 7レベル、14ビットのコールスタック。
• 4つの条件コードビット：キャリー（C）、偶数パリティ（P）、ゼロ（Z）、および符号（S）。

8008は18ピンのデュアルインラインパッケージで提供されました。^{[ 12 ]}

8008 は 10 μmシリコンゲート拡張モードPMOS ロジックで実装されました。初期バージョンは最大 0.5 MHz のクロック周波数で動作できました。これは後に 8008-1 で最大 0.8 MHz に増加しました。命令は 3 ～ 11 T ステートかかり、各 T ステートは 2 クロックサイクルです。^{[ 14 ]} レジスタ間ロードと ALU 演算は 5T ( 0.5 MHz で 20 μs )、レジスタメモリ間は 8T (32 μs)、コールとジャンプ (実行される場合) は 11 T ステート (44 μs) かかります。^{[ 15 ]} 8008 は、 1 秒あたりの命令数(0.8 MHz で 36,000 ～ 80,000 ) で、4 ビットIntel 4004およびIntel 4040より わずかに遅くなっています。^{[ 16 ]}しかし、8008は一度に8ビットのデータを処理し、より多くのRAMにアクセスできるため、ほとんどのアプリケーションではこれらのプロセッサよりも大幅に速度が優れています。8008には3,500個のトランジスタがあります。^{[ 17 ]}        

18ピンDIPに制限されたこのチップは、8ビットのデータビット、14ビットのアドレスビット、および2ビットのステータスビットを転送する3つの役割を果たす単一の8ビットバスを備えています。この小さなパッケージでは、メモリとのインターフェースに約30個のTTLサポートチップが必要です。^{[ 18 ]}例えば、「16K×8ビットのメモリ」にアクセスできる14ビットのアドレスは、このロジックの一部によって外部メモリアドレスレジスタ（MAR）にラッチされる必要があります。8008は8つの入力ポートと24の出力ポートにアクセスできます。^{[ 14 ]}

コントローラやCRT端末用途であれば、この設計は許容範囲内だが、他のほとんどの用途においては、少なくとも次世代のマイクロプロセッサと比較すると、かなり扱いにくい。

命令は 1 ～ 3 バイト長です。命令フォーマットは、オペコード 1 バイトに続いて最大 2 バイトのオペランドが続きます。オペランドは、アドレス、定数、レジスタ、または HL レジスタ ペアが指すメモリ (M と表記) のいずれかです。8008 には、プログラム カウンタを新しいメモリ アドレスに置き換える JMP (ジャンプ) 命令があります。さらに、CAL (コール) 命令と RET (リターン) 命令は、7 レベルのサブルーチン呼び出しを提供します。RST (リスタート) 命令は、最初の 64 命令バイトにある 8 つのサブルーチンを実行する 1 バイトのショートカットです。サブルーチンは、00h、08h、10h、...、38h の固定アドレスにあります。これらは、割り込みサービス ルーチンを呼び出すために外部ハードウェアに提供されることを想定しており、高速呼び出しとして使用できます。任意の 2 つのレジスタ間、またはレジスタとメモリ間で直接コピーを行うことができます。アキュムレータ（A）と任意のレジスタ、メモリ、または即値との間で、8つの算術/論理演算がサポートされています。結果は常にレジスタAに格納されます。命令は8ビットのみで動作し、16ビット演算はありません。インクリメントとデクリメントはほとんどのレジスタでサポートされていますが、不思議なことにレジスタAではサポートされていません。レジスタAは4つの回転命令をサポートしています。

すべての命令は3～11の状態において実行されます。各状態には2つのクロックが必要です。

8008の割り込み機能は部分的にしか実装されていません。INTラインがアサートされると、8008はT1I時刻に状態コードS0,S1,S2 = 011を出力して割り込みを認識します。次の命令フェッチサイクルで、バス上の外部ハードウェアによって命令が「ジャム」（Intelの用語）されます。通常、これは1バイトのRST命令です。

ここで問題が発生します。8008 にはアーキテクチャの状態を保存する機能がありません。8008 は HL レジスタペアのアドレスを介してのみメモリに書き込むことができます。割り込みが発生すると、HL を保存するメカニズムがないため、HL を介して他のレジスタやフラグを保存する方法がありません。このため、ハードウェアスタックや読み書きレジスタのペアなどの外部メモリデバイスを I/O ポートを介して 8008 に接続し、8008 の状態を保存する必要があります。^{[ 20 ]}

• CTC（命令セットとアーキテクチャ）：ビクター・プアとハリー・パイル。
• インテル（シリコンにおける実装）：
  • テッド・ホフとスタン・マゾールは、シフトレジスタメモリではなくRAMレジスタメモリを使用したCTCアーキテクチャのシングルチップ実装を提案し、いくつかの命令と割り込み機能も追加した。8008（当初は1201と呼ばれていた）チップの設計は、4004の開発より前に始まった。しかし、ホフとマゾールはチップ設計者でもプロセス開発者でもなかったため、「シリコン設計」を開発することはできず、また開発しなかった。さらに、フェデリコ・ファギンが4004向けに開発していた必要なブートストラップロードシリコンゲートベースの設計手法と回路はまだ利用できなかった。^{[ 21 ]}
  • フェデリコ・ファギンは4004の設計を完成させた後、1971年1月から1972年4月にプロジェクトが成功裏に完了するまで、プロジェクトのリーダーを務めた。プロジェクトは進捗の遅れのため約7ヶ月間中断されていた。
  • プロジェクトエンジニアのハル・フィーニーは、ファギンの監督の下、詳細な論理設計、回路設計、および物理レイアウトを行った。その際、ファギンがインテル4004マイクロプロセッサ用に開発したのと同じ設計手法を用い、4004用に開発した基本回路を活用した。チップには、D5とD6のボンディングパッドの中間あたりに、「HF」のロゴが刻印された。

• Intel 8008セカンドソース
• 
  VEB マイクロエレクトロニク「カール マルクス」 エアフルト (MME) U808 (東ドイツ)
• 
  マイクロシステムズ・インターナショナル（MIL）MF8008
• 
  シーメンスSAB8008

• Intel Intellec 8
• Mark-8およびSCELBI、8008ベースのコンピュータキット
• MCM/70とMicral、先駆的なマイクロコンピュータ
• PL/Mは、マイクロプロセッサであるIntel 8008をターゲットとした最初のプログラミング言語であり、Gary Kildallによって開発されました。

• MCS-8ユーザーマニュアル（8008データシート付き）（1972年）
• Wood, Lamont (2008-08-08). 「忘れられたPCの歴史：パーソナルコンピュータの真の起源」 . Computer World . 2018-11-16のオリジナルからアーカイブ済み。2014-12-02に取得。
• Intel 8008 サポートページ（非公式）
• マーティン、ドナルド P. (1974).マイクロコンピュータ設計.マーティン リサーチ.
  • — (1976).マイクロコンピュータ設計（第2 版）.マーティンリサーチ. OCLC 911808003 . 
• ランヤン、グラント（1977年4月）。「今こそ8008のためのBASIC、ついに登場！」。キロボー・マガジン：116-118。
• 「Intel 8008マイクロプロセッサ用BASIC言語インタープリタ」。イリノイ大学。1974年。
• 8008アセンブリ言語リファレンスカード
• Shirriff, Ken (2016年12月) 「45年前の革新的な8008マイクロプロセッサのダイ写真と分析」
  • —（2017年2月）「8008マイクロプロセッサの驚くほど高度なALUのリバースエンジニアリング」
  • —（2020年10月）「ブートストラップロードが歴史的なIntel 8008プロセッサを可能にした方法」
  • —（2020年11月）「Intel 8008プロセッサのキャリー先読み回路のリバースエンジニアリング」