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IEEE 里程碑:四十年前独一无二的芯片!

EETOP  · 公众号  · 硬件  · 2025-05-25 12:30

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“我们不只是在制造更快的芯片,” 曾在新泽西州霍尔姆德尔的贝尔实验室设施中领导架构团队的迈克尔・康德里说,“我们试图设计一种能够将语音和计算带入未来的产品。”

Illustration of Bell Laboratories\u2019 32 DBO with MMU.

贝尔实验室带内存管理单元的 32 位 DBO 图示。Bellmac-32 微处理器的这种配置集成了内存管理单元,针对类 Unix 操作系统进行了优化。AT&T 档案与历史中心

当时, CMOS 技术被视为一种有前景但充满风险的替代方案,可替代当时使用的 NMOS 和 PMOS 设计。仅依赖 N 型晶体管的 NMOS 芯片速度快,但功耗高。依赖正电荷空穴移动的 PMOS 芯片速度太慢。CMOS 采用混合设计,有望兼具速度和节能的优势。其优势如此吸引人,以至于行业很快认识到,晶体管数量翻倍(每个门电路都有 NMOS 和 PMOS)的代价是值得的。

随着摩尔定律所描述的半导体技术的迅速发展,晶体管尺寸不断缩小,晶体管密度翻倍的成本很快变得可控,最终变得微不足道。但在贝尔实验室进行这场高风险的赌博时,大规模 CMOS 制造仍未得到验证,而且看起来成本相对较高。

但这并没有阻止贝尔实验室。该公司利用其在霍尔姆德尔、默里山以及伊利诺伊州内珀维尔的园区的专业知识,组建了一支由半导体工程师组成的梦之队。团队成员包括康德里 芯片设计领域的后起之秀 Steve Kang 另一位微处理器芯片设计师 Victor , 以及数十名 AT&T 贝尔实验室的员工。1978 年,他们开始着手掌握新的 CMOS 工艺,并从头开始打造 32 位微处理器。

架构设计

IEEE 终身会士康德里领导的架构团队(康德里后来成为英特尔的首席技术官)专注于构建一个能够原生支持 Unix 操作系统和 C 编程语言的系统。这两者当时都处于起步阶段,但注定会占据主导地位。为了应对那个时代的内存限制 —— 千字节内存都很宝贵 —— 他们引入了 一套 复杂指令集,该指令集执行所需的步骤更少,并且可以在单个时钟周期内执行。







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