dbnfkbr (dbnfkbr) wrote,
dbnfkbr
dbnfkbr

25 микросхем, которые потрясли мир. (Часть 2)

Продолжение.... Начало тут

13. Устройство управления микрозеркалами (Texas Instruments, 1987)

18 июня 1999 года Ларри Хорнбек и его жена Лаура отправились в кино. Тогда в кинотеатре калифорнийского города Бурбанк показывали первый эпизод "Звёздных войн". Нельзя сказать, что немолодой инженер являлся ярым фанатом джедаев. На самом деле причиной, по которой он пришёл на сеанс, был кинопроектор. В нём применялась микросхема, - устройство управления микрозеркалами - которую Хорнбек изобрёл, работая в Texas Instruments. Это устройство использует миллионы крошечных поворотных зеркал, чтобы направлять поток света через линзы проектора. Киносеанс, на который пригласили Хорнбека, был первым цифровым показом на большом экране.

Сейчас кинопроекторы, использующие технологию цифрового управления светом - DLP, установлены в тысячах кинотеатров. Эта технология также применяется в проекционных телевизорах, офисных проекторах и миниатюрных проекторах, встраиваемых в телефоны.



14. Микропроцессор 8088 (Intel, 1979)

Какая именно микросхема принесла корпорации Intel наибольший успех? Сама Intel считает, что это 8088. Этот 16-битный процессор был выбран компанией IBM для своей линейки персональных компьютеров PC, которая вскоре стала доминирующей на компьютерном рынке.

По иронии судьбы процессор, который положил начало так называемой "х86-совместимой" архитектуре, даже не имел цифр 86 в своём обозначении. 8088 был по существу слегка модифицированным вариантом процессора 8086 - первого 16-битного интеловского ЦП. Или, как однажды сказал инженер компании Стивен Морс, это была "кастрированная версия 8086". Дело в том, что основное нововведение "восемьдесят восьмого" было, строго говоря, техническим "шагом назад" - 8088 имел 16-битное ядро, но внешняя шина данных у него была 8-битная.

Менеджмент компании Intel держал замысел 8088 в тайне до тех пор, пока работы над 8086 не были полностью завершены. Только после того, как были изготовлены первые рабочие экземпляры 8086, компания отправила документацию и чертежи этого процессора в Хайфу, Израиль, где два инженера, Рафи Реттер и Дени Стар, приступили к разработке версии с 8-битной шиной.

Такая модификация стала одним из самых удачных решений Intel. ЦП 8088, состоящий из 29000 транзисторов, в отличие от 8086 не требовал дорогостоящих микросхем обвязки. Кроме этого, он был полностью совместим со старыми 8-битными периферийными устройствами, обеспечивая при этом быстроту вычислений, как у полноценного 16-битного процессора.

Первым компьютером на основе 8088 стал IBM 5150 с чёрно-белым дисплеем, стоивший 3000 долларов. Сейчас почти все персональные компьютеры в мире построены на основе процессоров, являющихся потомками 8088. Не так уж и плохо для "кастрированного чипа".

15. MP3 декодер MAS3507 (Micronas Semiconductor, 1997)

Плеер Diamond Rio PMP300 появился задолго до айпода. Вы, наверное, теперь и не вспомните о нём. PMP300 вышел в 1998 году и стал хитом продаж, но популярность его быстро пошла на спад. Тем не менее, одна деталь в этом плеере всё же привлекает внимание - в нём использовался чип MP3-декодера MAS3507 - цифровой сигнальный процессор с RISC-архитектурой и системой команд, приспособленной для сжатия аудиоданных. Этот чип, разработанный компанией Micronas, позволял уместить во флэш-память Rio около дюжины песен - величина, смешная для сегодняшнего дня, но достаточная, чтобы составить конкуренцию портативным CD-плеерам. Rio и его последователи продожили дорогу современным флэш-плеерам, так что теперь вы можете хранить в кармане тысячи песен и видеоклипов.





16. 4-килобитное ОЗУ MK4096 (Mostek, 1973)

Mostek не был первой фирмой, выпустившей динамическое ОЗУ - Intel сделала это раньше. Но 4-хкилобитная микросхема памяти от Mostek внесла существенное улучшение - в ней впервые был применён схемный приём под названием "мультиплексирование адреса", который придумал соучередитель фирмы Боб Пробстинг. Его суть была в том, что с помощью мультиплексирования адресных сигналов одни и те же выводы микросхемы использовались для доступа как к столбцам, так и к строкам матрицы памяти. В результате при таком же объёме памяти количество ножек микросхемы уменьшается, что снижает общую стоимость.

Правда, ещё существовала проблема совместимости. Корпус 4096 имел 16 ножек, а аналогичные микросхемы от Texas Instruments, Intel и Motorola - 22 ножки. То, что произошло далее, можно считать самой эпичной конкурентной борьбой в истории микросхем памяти. Фирма Mostek поставила на этот чип своё будущее. Руководство компании делало всё возможное, чтобы привлечь на свою сторону покупателей, партнёров, прессу и даже рядовых служащих. Фред К. Бекхузен, который в то время только начал работу на фирме и занимался тестированием готовых микросхем, вспоминает, как к нему во время ночной смены явились Пробстинг и исполнительный директор Л. Дж. Севин и в 2 часа ночи устроили семинар. "Они уверенно предсказывали, что через 6 месяцев никто и слышать не захочет о 22-выводном ОЗУ" - говорит Бекхузен. И они оказались правы. 4096 и её преемники на многие годы стали доминирующим типом ОЗУ.





17. Программируемая логическая матрица XC2064 (Xilinx, 1985)

В начале 80-ых годов разработчики микросхем стремились выжать как можно больше буквально из каждого транзистора, присутствующего на кристалле. Но однажды человеку по имени Росс Фримен пришла в голову радикальная идея. Он предложил микросхему, в которой из транзисторов формируются отдельные свободно организованные блоки, конфигурацию которых можно задавать програмным путём. Само собой, в зависимости от применённой конфигурации некоторые группы транзисторов могли вообще не использоваться - по тем временам ересь! Но Фримен делал ставку на то, что согласно закону Мура стоимость отдельного транзистора будет постоянно уменьшаться. Так и произошло. Чтобы вывести на рынок свою микросхему, названную "программируемая пользователем логическая матрица" (FPGA), Фримен основал компанию Xilinx (видимо, необычная идея потребовала необычного названия фирмы). Когда первый продукт компании, XC2064, в 1985 году вышел в свет, работники фирмы получили задание: от руки нарисовать пример схемы с использованием XC2064, как будто бы они были клиентами Xilinx. Билл Картер, бывший служащий компании, вспоминает, как к нему подошёл исполнительный директор Берни Фондершмитт и предложил "маленькое несложное домашнее задание" Картер был рад помочь своему боссу: "Мы собрались вместе, запаслись бумагой и цветными карандашами и стали работать над заданием". Сегодня программируемые логические матрицы - как от Xilinx, так и от других фирм - используются так широко, что всех применений и не перечислишь.






18. Микропроцессор Z80 (Zilog, 1976)

Федерико Фаггин хорошо знал, сколько денег и человекочасов надо потратить. чтобы вывести на рынок новый микропроцессор. Ведь работая в Intel, он принял участие в двух значимых проектах: создании 4004 (самого первого микропроцессора) и 8080. Поэтому, когда он вместе со своим коллегой по Intel Ральфом Ангерманном, основал компанию Zilog, то решил начать с чего-нибудь попроще - с однокристального микроконтроллера.

Фаггин и Ангерманн арендовали офис в центре города Лос Альтос, набросали бизнес-план и принялись искать начальный капитал. Обедали они обычно в близлежащем супермаркете "Сэйфвэй": "Сыр камембер и крекеры" - вспоминает Фаггин.

Разарботчики вскоре поняли, что рынок микроконтроллеров насыщен очень хорошими чипами. Даже если их изделие будет лучше, чем остальные, они получат совсем небольшую прибыль - и продолжат обедать сыром и крекерами. Но у участников фирмы была цель подняться выше в пищевой цепочке. И тогда родилась идея микропроцессора Z80.

Основной задачей было превзойти производительность процессора 8080 и при этом сохранить с ним полную программную совместимость. Таким образом можно было отвлечь покупателей от продукции Intel. Месяц за месяцем Фаггин, Ангерманн и Масатоши Шима, ещё один бывший сотрудник Intel, по 80 часов в неделю корпели над чертежами будущего Z80. "В конце концов мне потребовались очки" - говорит Фаггин - "Я стал близоруким".

Группа трудилась с 1975 по 1976 год. В марте этого года у них, наконец, появился прототип чипа. Z80 был современником процессора 6502 от MOS Technology. И так же, как и этот чип, Z80 не только имел элегантный дизайн, но и являлся крайне дешёвым (около 25 долларов). Тем не менее, выпуская новый продукт, надо было также обеспечить ему поддержку. "Это было очень напряжённое время" - говорит Фаггин, который тогда заработал ещё и язву.

Но продажи в конце концов пошли вверх. Z80 нашёл применение в тысячах различных изделий - например, в первом портативном (вернее сказать, "переносном") компьютере Osborne I, в домашних компьютерах Radio Shack TRS-80 и MSX, а также в принтерах, факсах, копировальных аппаратах, модемах, спутниковом оборудовании. Компания Zilog производит этот процессор до сих пор. В минимальной конфигурации он сейчас стоит 5,73 доллара - даже меньше, чем завтрак из сыра и крекеров.

19. Процессор SPARC (Sun Microsystems, 1976)

В начале 1980-ых годов разработчики пытались увеличить быстродействие процессоров, усложняя систему его команд, чтобы в течение одной команды выполить как можно больше действий. Однако группа исследователей из калифорнийского университета Беркли - известного бастиона контркультуры - предложила противоположный путь: если сократить набор команд, говорили они, то можно будет выполнять инструкции настолько быстро, что упрощение системы команд полностью скомпенсируется быстротой их выполнения. Группа из Беркли под руководством Дэвида Паттерсона назвала такой подход RISC - reduced-instruction-set computing, вычисление с упрощённым набором команд.

С теоретической точки зрения идея RISC смотрелась замечательно. Но будет ли она иметь успех на рынке? Компания Sun Microsystems решила рискнуть. В 1984 году небольшая команда инженеров компании начала разрабатывать 32-битный микропроцессор, названный SPARC (Scalable Processor Architecture). Этот чип планировалось применить в новом поколении рабочих станций. Однажды в лабораторию разработчиков заглянул Скотт МакНили, тогдашний исполнительный директор Sun. "Он сказал, что SPARC превратит Sun из компании с 500-миллионным бюджетом в компанию с миллиардным бюджетом" - вспоминает Паттесон.

Многие сторонние эксперты выражали сомнение, что Sun способна потянуть такую разработку. Вдобавок, группа маркетинга сделала ужасающее открытие - если прочитать слово SPARC справа налево, то получится... CRAPS! Участники команды дали зарок, что никогда не будут употреблять это слово за пределами компании - чтобы оно не стало известным их главному конкуренту MIPS Technologies, который тоже развивал концепцию RISC.

Первая версия минималистичного процессора SPARC была изготовлена на основе логической матрицы из 20000 элементов и не имела команд даже для умножения и деления. Зато этот процессор мог выполнять 10 миллионов операций в секунду, что было в 3 раза быстрее обычных процессоров со сложной системой команд (CISC).

Первый продукт на основе SPARC - рабочая станция Sun-4 - вышел в 1987 году. Он быстро завоевал популярность на рынке и помог доходам компании перешагнуть уровень в один миллиард долларов - как и предсказывал МакНили.

20. Аудиоусилитель TA2020 (Tripath Technology, 1998)

Есть категория любителей звукотехники, которые настойчиво утверждают, что только ламповые усилители дают наилучшее качество звука и что так будет всегда. Поэтому заявление части аудиофилов о том, что полупроводниковый усилитель D-класса, созданный компанией Tripath Technology, даёт звук не менее тёплый и живой, чем ламповые усилители, наделало немало шуму. Секрет фирмы состоял в использовании 50 МГц-ового процессора для особой обработки звукового сигнала. Производитель заявил, что TA2020 качественнее и при этом дешевле, чем любой другой полупроводниковый усилитель. Подобно большинству усилителей класса D, TA2020 имел очень высокий КПД, поэтому он не требовал теплоотвода и мог использоваться в компактном корпусе. Дешёвая, 15-ваттная, версия микросхемы стоила 3 доллара и использовалась в переносных CD-проигрывателях и музыкальных центрах. Другая версия, мощностью 1000 ватт, предназначалась для домашних кинотеатров, аудиосистем высокого класса и телевизоров Sony, Sharp, Toshiba и других. Со временем крупные полупроводниковые компании подхватили идею и выпустили похожие чипы, отправив фирму Tripath в забвение. Однако вокруг этой микросхемы успел создаться настоящий культ. Усилители на основе TA2020 до сих пор выпускаются такими производителями как 41 Hz Audio, Sure Electronics, и Winsome Labs.




21. Набор микросхем для ADSL (Amati Communications Overture, 1994)

Помните то время, когда появилась технология DSL? Тогда вы наконец-то смогли выбросить этот жалкий 56-килобитный модем в мусорное ведро! Вы и ещё две трети пользователей широкополосного интернета должны благодарить за это компанию Amati Communications, детище Стэнфордского универститета. В 1990-е годы она предложила новый способ цифровой модуляции телефонного сигнала - дискретную многотональную модуляцию или DMT. Суть этой идеи состоит в том, чтобы разделить одну телефонную линию на сотни подканалов и применять к ним стратегию "Робин Гуда наоборот" - отбирать информацию у самых "бедных" каналов и отдавать её самым "богатым". DMT одержала победу над конкурирующими стандартами, включая детища таких гигантов, как AT&T, и стала в итоге всемирным стандартом для DSL. В середине 1990-ых годов набор микросхем от Amati (одна аналоговая и две цифровых) продавался в скромных количествах, но уже к 2000 году объём продаж достиг нескольких миллионов штук. В начале 2000-ых годов число продававшихся чипов превысило 100 миллионов в год.










22. Микропроцессор MC68000 (Motorola, 1979)

Компания Motorola несколько запоздала на бал 16-битных микропроцессоров, поэтому она решила явиться туда во всём блеске. Гибридная 16/32-битная микросхема MC68000 содержала (как это явствует из названия) 68 тысяч транзисторов, что в два с лишним раза больше, чем в Intel 8086. Регистры MC68000 имели разрядность 32 бита, однако делать ещё и 32-разрядную шину было бы слишком дорого, поэтому было применено "компромиссное" решение - 24-разрядная шина адреса и 16-разрядная шина данных. 68000 был, пожалуй, последним популярным процессором, разработанным с помощью карандаша и бумаги. "Я рассылал уменьшенные копии чертежей различных узлов процессора другим участникам проекта" - говорит Ник Треденник, который работал над логикой микросхемы. Копии были мелковатыми и трудными для чтения, и коллеги Ника нашли способ дать ему это понять. "Однажды я пришёл на рабочее место и обнаружил на столе копию блок-схемы размером с кредитную карточку" - вспоминает Ник.

MC68000 нашёл применение в ранних моделях Macintosh, а также в компьютерах Amiga и Atari ST. Немалое число этих процессоров встраивалось в лазерные принтеры, игровые автоматы и промышленные контроллеры. Мало кто знает, что компания IBM едва не выбрала этот чип для применения в своей знаменитой линейке компьютеров PC. Однако окончательным выбором стал всё-таки процессор 8088 от Intel - не в последнюю очередь из-за того, что 68000 в тот момент всё ещё оставался относительно дефицитным. Если бы всё сложилось иначе, то, кто знает, может быть сейчас компания Motorola занимала бы в компьютерном мире место Intel.



23. Чипсет для компьютера PC AT (Chips & Technologies, 1985)

В 1984 году IBM представила новый компьютер 80286 AT. К этому времени компания уже заняла доминирующее положение на рынке настольных компьютеров и намеревалась сохранить его. Но планы Голубого гиганта были разрушены крохотной фирмой под названием Chips & Technologies из города Сан-Хосе. C&T выпустила набор из 5 микросхем, который полностью повторял функциональность оригинальной материнской платы AT, содержащей почти сотню чипов. Чтобы убедиться, что их чипсет действительно полностью совместим с IBM PC, инженеры фирмы решили провести необычную проверку - они в течение нескольких недель играли в различные компьютерные игры.

Чипы от C&T позволили начать производство дешёвых компьютеров другим производителям, например, тайваньской компании Acer. Intel купил C&T в 1997 году.






24. Процессор Sh-Boom (Computer Cowboys, 1988)

Однажды два разработчика микросхем пошли в бар. Их звали Рассел Фиш и Чак Мур, а бар назывался Sh-Boom. Нет, это не начало анекдота. На самом деле, это история, полная разногласий и судебных тяжб, множества судебных тяжб. Она началась в 1988 году, когда Фиш и Мур придумали оригинальный процессор под названием Sh-Boom. Чип был настолько передовым, что мог работать быстрее, чем позволяла тактовая частота компьютера. Разрабочики нашли способ, при котором процессор работает от собственного сверхбыстрого тактового генератора, сохраняя при этом синхронизацию с основной тактовой частотой компьютера. Sh-Boom так и не достиг коммерческого успеха, поэтому, запатентовав новшества, Фиш и Мур занялись другими делами. Позже Фиш продал свои права на патент фирме Patriot Scientific, которая долгое время оставалась малоизвестной мелкой компанией. Но однажды её руководство сделало открытие: за многие годы, прошедшие после изобретения Sh-Boom, частота процессоров явно превзошла частоту материнских плат, поэтому выходит, что почти каждый производитель компьютеров и электроники использует решение, которое запатентовали Фиш и Мур. В итоге Patriot Scientific выдал целый шквал исков против ряда американских и японских компаний. Действительно ли чипы этих компаний основывались на идеях Sh-Boom, остаётся предметом споров. Тем не менее с 2006 года компания Patriot Scientific и Мур получили более 125 миллионов долларов лицензионных отчислений от Intel, AMD, Sony, Olympus и других фирм. Что же касается самого названия Sh-Boom, то по этому поводу Мур вспоминает: "Оно происходит от названия бара, где мы с Фишем пили бурбон и марали салфетки. Мне понравилось название, которое он предложил."








25. Флэш-память NAND (Toshiba, 1989)

История флэш-памяти началась с того, что менеджер компании Toshiba по имени Фудзио Масуока решил изобрести что-нибудь новое в области полупроводниковых запоминающих устройств. Мы ещё вернёмся к нему, но сначала небольшое историческое отступление.

До появления флэш-памяти единственными способами хранения больших объёмов данных были магнитные ленты, дискеты и жёсткие диски. Многие компании пытались создать твердотельные устройства хранения, но предложенные ими технологии, например, EPROM (перепрограммируемое ПЗУ со стиранием ультрафиолетом) и EEPROM, (перепрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием) оказались слишком дорогостоящими для хранения большого количества информации.

Возвратимся к Масуоке-сан. В 1980 году он собрал команду из четырёх инженеров для полусекретного проекта. Целью этого проекта было создание недорогого чипа памяти, способного хранить большие объёмы данных. Логика разработчиков была простой. "Мы знали, что стоимость чипов падает, в то время, как размер транзистора уменьшается" - говорит Масуока, ныне технический директор японской компании Unisantis Electronics.

Группа Масуоки придумала разновидность EEPROM, в которой ячейка памяти содержала только один транзистор, в то время, как обычной EEPROM требовалось два транзистора на ячейку. Это кажущееся незначительным различие оказало огромное влияние на стоимость изделия. В качестве броского названия разработчики выбрали слово flash (вспышка, мгновение), поскольку микросхема имела сверхбыструю скорость стирания информации.

Если вы думаете, что Toshiba тут же запустила изобретение в производство и начала подсчитывать прибыли, то, значит, вы слишком мало знаете о том, как большие корпорации используют внутренние новшества. После окончания работ боссы Масуоки посоветовали ему забыть об этой идее.

Конечно, он так не поступил. В 1984 году Масуока представил доклад о своём запоминающем устройстве на Международной конференции по электронным приборам IEEE в Сан-Франциско. Это побудило корпорацию Intel начать разработку своего варианта флэш-памяти на основе NOR-логики. В 1988 году компания представила 256-килобитный чип, который нашёл применение в компьютерах, автомобилях и других товарах массового потребления, создав для Intel новое направление бизнеса.

Этот факт наконец-то побудил компанию Toshiba к выдвижению изобретения Масуоки на рынок. Его флэш-память была основана на технологии NAND, которая обеспечивала бОльшую плотность хранения информации, но была сложнее в производстве. Успех пришёл в 1989 году, когда вышел первый чип памяти от Toshiba. И, как и предсказывал Масуока, цены стали падать.

В конце 1990-ых годов большой толчок развитию флэш-памяти дала цифровая фотография. Toshiba стала одним из ведущих игроков на многомиллиардном рынке. Однако, к этому времени отношения Масуоки со своим начальством испортились, и он уволился из корпорации (позже он подал судебный иск о доле в получаемой компанией прибыли и выиграл отчисления).

Сейчас NAND флэш-память является ключевым элементом многих устройств - сотовых телефонов, камер, плееров и конечно USB-флэшек, которые технари так любят носить на шее. "В моей, например, 4 гигабайта" - говорит Масуока.
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments