Retro: 9 Mikroprozessoren, die jeder kennen sollte

1. Intel 4004 Mikroprozessor (1971)

Intel 4004Intel brachte den 4004 am 15. November 1971 auf den Markt. Dieser 4-Bit-Mikroprozessor war der erste Ein-Chip-Mikroprozessor, der in Serie produziert und frei verkauft wurde. Obwohl der Datenbus des Intel 4004 nur 4 Bit breit war, arbeitete er intern mit einer Befehlsbreite von 8 Bit. Es standen 16 Register mit 4 Bit zur Verfügung, die jeweils zu 8 Bit zusammengefasst werden konnten. Sogar Unterprogramme konnten verarbeitet werden, für die auf dem Stack Platz von vier Adressen zur Verfügung stand. Insgesamt bestand der Chip aus gerade einmal 2300 Transistoren und wurde mir 108 kHz getaktet.

Ungefähr zur selben Zeit wurden drei weitere Mikroprozessoren entwickelt: Four-Phase System AL1 (1969), Garrett AiResearch MP944 (1970) und Texas Instruments TMS1000 (1971). Die beiden Prozessoren AL1 und MP944 verwendeten jeweils mehrere Chips zur Implementierung der Funktionalität eines Mikroprozessors. Four-Phase System verkaufte gerade einmal 347 Systeme mit ihrem AL1 Prozessor und war damit zur damaligen Zeit zumindest mäßig erfolgreich. Der MP944 wurde als Prozessor, der im amerikanischen F-14 Tomcat Kampfflugzeug eingesetzt wurde, bekannt.

2. Texas Instruments TMS1802 Mikroprozessor (1971)

Der TMS1802 von Texas Instruments wurde am 17. September 1971 vorgestellt. Er implementierte auf einem Chip die Funktionalität eines primitiven Taschenrechners mit seinen vier Grundrechenarten und wurde 1972 kommerziell in einem TI-Taschenrechner eingesetzt.

3. Intel 8008 Mikroprozessor (1972)

Intel 8008, GNU, Konstantin LanzetNur ein Jahr nach dem Intel 4004 wurde am 1. April 1972 der Intel 8008 vorgestellt. Der 8008 war Intels erster 8-Bit Mikroprozessor und bestand aus 3500 Transistoren.

Auch wenn der Name es vermuten lässt, er war keine Weiterentwicklung des Intel 4004, sondern ist direkte Vorgänger zum Intel 8080 und legte damit die Grundlage zur x86-Prozessorarchitektur, die bis heute eingesetzt wird.

4. Intel 8080 Mikroprozessor (1974)

Intel 8080, GNU, Konstantin LanzetDer Intel 8080 war nach dem Intel 8008 der zweite von Intel entwickelte 8-Bit Mikroprozessor und wurde im April 1974 veröffentlicht. Beim Intel 8080 handelte es sich um eine technisch erweiterte Variante des Intel 8008. So wurde der Adressbus von 14 Bit auf 16 Bit erweitert, weshalb der Prozessor nun 64 KByte adressieren konnte. Dadurch dass er ein 40-Pin-Gehäuse besaß (der Intel 8008 hatte nur 18-Pins), mussten Adress- und Datenbus nicht mehr gemultiplext herausgeführt werden und auch alle 16 Adressleitungen standen nicht-gemultiplext zur Verfügung, was den Chip um einiges schneller machte.

Der Intel 8080 wird allgemein als erster vollwertiger Mikroprozessor angesehen, obwohl frühere Mikroprozessoren schon in Taschenrechnern und anderen Anwendungen eingesetzt wurden. Die Entwicklung des Intel 8086, dessen Design noch heute Einfluss auf die Architektur moderner PCs hat, wurde stark vom Intel 8080 geprägt.

5. MOS Technology 6502 Mikroprozessor (1975)

MOS 6502Der von Chuck Peddle entwickelte Mikroprozessor 6502 kam 1975 auf den Markt. Das Design wurde an den Motorola 6800 angelehnt und der Prozessor besaß einen ähnlichen Befehlssatz. Da er im Vergleich zu den damals verfügbaren Prozessoren von Intel und Motorola sehr günstig war, wurde er in vielen Heimcomputern eingesetzt, z.B. Commodore PET und VC 20 (beim C64 verwendete Commodore den Nachfolger 6510), Apple I und II, Atari 800 XL und viele andere.

6. Zilog Z80 Mikroprozessor (1976)

Zilog Z80Der Hauptkonkurrent zum MOS 6502 war der Zilog Z80. Nachdem Federico Faggin seinen Arbeitgeber Intel verlassen und sein eigenes Unternehmen Zilog gegründet hatte, entstand kurz danach der Z80 als erster Prozessor Zilogs. Der Z80 wurde binär abwärtskompatibel zum Intel 8080 entwickelt, so dass viele Programme ohne Änderungen auf diesem liefen, jedoch besaß der Z80 einige Vorteile, z.B. eine einzige Versorgungsspannung von 5V und einen eingebauten Refresh-Controller, der es ermöglichte DRAMs ohne zusätzliche Hardware zu verwenden. Der Z80 wurde u.a. in Heimcomputern von Sinclair (ZX80, ZX81 und ZX Spectrum), Amstrad (CPC-Serie), Sharp (MZ80 und 700/800-Serie),  Tandy (TRS-80) sowie MSX und CP/M-Rechnern eingesetzt. Auch viele Arcade-Automaten, wie z.B. Galaxian und Pac-Man, setzten einen Z80 ein. Der Prozessor ist auch heute noch in verschiedenen Versionen, einige mit zusätzlich integrierten Bausteinen (MMU, 10/100BaseT Ethernet u.a.), lieferbar.

7. Intel 8088 Mikroprozessor (1979)

Intel 8088Der 8088 ist vermutlich für Intel im Rückblick der wichtigste Chip. Diesen Mikroprozessor wählte IBM für seinen ersten PC, das IBM Modell 5150, welches damals ca. US$ 3000 kostete. Von dem einen Jahr zuvor eingeführten 8086 unterscheidet der 8088 nur durch seinen 8-Bit breiten externen Datenbus und eine von sechs auf vier Bytes verkleinerte Prefetch Queue. Diese Kastration war eine der besten Entscheidungen Intels: Der Prozessor mit seinen knapp 29.000 Transistoren benötigte weniger und günstigere Zusatzchips als der 8086 und war zudem kompatibel mit bestehender 8-Bit Hardware. Somit war der Prozessor und die zusätzlich benötigte Hardware günstiger, was sich letztendlich direkt auf den Preis des PCs auswirkte. Auch von den nachfolgenden Prozessoren gab es später eine durch ein SX gekennzeichnete abgespeckte Variante (z.B. 80386SX oder 80e86SX). Der Konkurrent Motorola bot seinen Mikroprozessor MC68000 ebenfalls in einer günstigen Variante, den MC68008, an.

8. Motorola MC68000 Mikroprozessor (1979)

Motorola MC68000Der Motorola 68000 kam 1979 auf den Markt. Seine Entwickler versuchten seinen Befehlssatz orthogonal auszulegen. Dieses gelang ihnen auch mit der eingesetzten Assembler-Sprache, die darunter liegende Maschinensprache war dieses aber nicht. So kann ein Programmierer in Assembler praktisch jeden Befehl mit jeder Adressierungsart verwenden, in Maschinencode werden die Befehle aber teilweise auf unterschiedliche Opcodes abgebildet. Durch diesen Kompromiss kann man den 68000 fast genauso bequem programmieren, wie einen Prozessor mit echter orthogonaler Architektur, aber die Bits in den Opcodes werden effizienter verwendet.

Der 68000 verfügt über einen 16-Bit breiten externen Datenbus, verwendet aber intern 32-Bit Daten- und Adressregister (von den Adressregistern sind nur 24-Bit extern verfügbar) und ein 16-Bit Statusregister. Es wurde auch eine günstigere Variante, der 68008, mit nur einem 8-Bit breiten externen Datenbus entwickelt. Später kam der 68010 (ein um einige Fehler bereinigter 68000) mit zusätzlicher Unterstützung von virtuellen Speicher auf den Markt. Mit den Nachfolgern 68020, 68030, 68040 und 68060 wurde dann auch der externe Daten- und Adressbus auf 32-Bit erweitert.

Schon Anfang der 1980er wurde der 68000 in Unix-Systemen eingesetzt. So wurde der Prozessor in hohen Stückzahlen von Apollo Computer (Apollo), HP (HP 9000-300), Sun (Sun-1), Digital Equipment Corporation (Vax 100) und SGI verbaut. Ab Mitte der 1980er wurde der 68000 dann auch in günstigeren System eingesetzt, z.B. im Atari ST, Commdore Amiga und der Apple Lisa und Apple Macintosh. Der Prozessor wurde auch in einigen Spielkonsolen, wie dem Sega Mega Drive oder dem Neo Geo, verbaut.

Ursprünglich wollte IBM den 68000 auch in seinen PCs einsetzen, aber entschied sich schließlich für Intels 8088, da der 68000 u.a. noch nicht in großen Stückzahlen verfügbar war. Wäre diese Entscheidung anders ausgefallen, hätten wir heute keine Wintel-, sondern Winola-Computer.

9. Acorn Computers ARM1 Mikroprozessor (1985)

Acorn ARM11983 begann bei Acorn ein Team unter der Leitung von Sophie Wilson und Steve Furber mit der Entwicklung eines leistungsfähigen Prozessors als Nachfolger für den bis dahin eingesetzten 6502. Bis dahin hatte Acorn bereits 1,5 Millionen BBC Micro Computer verkauft, es wurde also Zeit, ein neues Modell zu entwerfen. Acorns Ingenieure wurden damit beauftragt einen 32-Bit Mikroprozessor zu entwickeln, den sie Acorn RISC Machine, oder kurz ARM, nannten. Da das Entwicklungsteam recht klein war, musste das Design einfach gehalten werden. Diese Einfachheit sollte zu einer der Stärken des neuen Prozessors werden. Anstelle eines komplexen Befehlssatz, entschied man sich für einen einfach gehaltenen, auf das wesentliche reduzierten, Befehlssatz. Als der ARM1 1985 auf den Markt kam, wurde er zuerst als Zweitprozessor im ARM Development System für den BBC Master eingesetzt. Der ARM2, der 1986 erschien, wurde dann bereits in größeren Stückzahlen im Acorn Archimedes A3010, A3020 und A4000 eingesetzt. Da die Prozessoren nicht nur schnell, sondern auch recht sparsam sind, eroberten sie die mobilen Geräte. Bis heute sind über 10 Milliarden ARM Cores produziert worden. Es gibt heute kaum Smartphones oder Tablets, die keinen auf der ARM Architektur basierenden Prozessor einsetzen.

Bilder: Intel 4004 (Wikimedia, Peter1912), Intel 8008 (Wikimedia, Konstantin Lanzet), Intel 8080 (Wikimedia, Konstantin Lanzet), MOS 6502 (Wikimedia, Konstantin Lanzet), Z80 (Wikipedia, Gennadiy Shvets), Intel 8088 (Wikimedia, Poil)

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