在 2024 年底之際，我們回顧了英特爾 8080 的 50 年，這是第一款可以獨立執行的通用微處理器。
1974年4月，推出了英特爾8080晶片，這款晶片開創了微處理器市場。儘管它不是第一款微處理器，但卻是第一款真正通用的微處理器，其多功能性足以處理從個人計算到工業系統的廣泛應用。
兩塊英特爾8080微處理器晶片，封閉式（左）和開放式（右）
8080為現代計算奠定了基礎，並可以說確保了英特爾在微晶片技術領域的世界領先地位。
“8080讓一切成為現實”
8080並非憑空出現。它建立在英特爾著名晶片設計師費德里科·法金（Federico Faggin）早期努力的基礎之上，特別是他的4004和8008設計。1971年推出的4004是一款為計算器設計的四位處理器。雖然當時它具有開創性，但功能極為有限。1972年，英特爾推出了8008，這是一款具有更大潛力的八位晶片。然而，這款晶片速度較慢，程式設計困難，並且受其較小的地址空間限制。這些侷限性促使英特爾開發速度更快、功能更強的產品，於是8080應運而生。
“我開始思考如何利用當時正在為英特爾的4K動態記憶體開發的N溝道技術，”費德里科（此處原文為Frederico，但根據上下文應為Federico的筆誤）在回顧8080的構思時說。“這是一種使用三個電源（+5V、+12V、-5V）的高壓N溝道技術。當我深入思考時，我想到了一個想法——實際上是一個概念——我們必須使用40引腳的封裝，必須構建一個更好的中斷結構，而實現這一點的唯一方法就是使用棧指標。”
8080由日本晶片架構師島正利（Masatoshi Shima）在法金的指導下開發，它將地址空間從8008的16KB擴充套件到64KB，從而支援更大的程式和更多的記憶體。其時鐘速度躍升至2MHz，而8008的時鐘速度僅為800kHz。它具備更全面的指令集，使軟體編寫更加容易。改進的I/O能力也使8080在許多應用中變得實用。
“4004和8008提出了這種可能性，但8080讓一切成為現實，”法金說，他稱讚8080是“第一款單片計算機”。
當時的巨人
英特爾8080的核心是一款八位處理器，配備16位地址匯流排，能夠訪問多達64KB的記憶體。它以2MHz的時鐘速度執行，儘管後來推出了更快的變體，如3.125MHz的8080A-1。該處理器包括七個通用八位暫存器（A、B、C、D、E、H和L）、一個16位棧指標和一個16位程式計數器。其指令集包含70多種用於資料傳輸、算術運算、邏輯運算和控制流的操作。
英特爾8080的功能框圖
從物理上看，8080採用六微米(6000奈米)工藝技術製造，包含大約6000個電晶體。它採用40引腳雙列直插式封裝（DIP），實現了與支援晶片之間更好的連線和介面。然而，8080需要多個電壓源（+5V、+12V和-5V）才能工作，同時還需要外部晶片，如i8224時鐘發生器和i8228匯流排控制器。
與當今的處理器相比，這些規格顯得相當普通。現代CPU包含數十億個電晶體，以GHz速度執行，並採用小至兩奈米的工藝製造。但重要的是要記住，在1974年——半個世紀前！——8080代表了微處理器技術的一次重大飛躍。
計算領域的轉折點
8080的釋出標誌著計算行業的一個轉折點。它驅動了Altair 8800——最早的個人計算機之一——的成功，這一成功激發了比爾·蓋茨（Bill Gates）和保羅·艾倫（Paul Allen）開發BASIC直譯器的靈感，從而促成了微軟的成立。在遊戲行業，8080被用於早期的街機熱門遊戲，如Midway的《槍戰（Gun Fight）》和Taito的《太空侵略者（Space Invaders）》，這些遊戲為電子遊戲革命奠定了基礎。
MITS Altair 8800是一款早期的個人計算機，其得以實現得益於8080 CPU
8080在嵌入式系統中也表現出色，其多功能性使它能夠控制工業裝置、醫療裝置等。它的能力推動了更復雜的軟體的開發，包括CP/M——最早的個人計算機作業系統之一。CP/M的影響力延伸到了MS-DOS，後者後來主導了PC市場。
8080的架構為未來處理器奠定了基礎。它影響了x86架構的設計，而x86架構至今仍是大多數個人計算機的支柱。8080證明了微處理器可以作為功能齊全的計算系統的核心，這在幾年前還是不可想象的。
“由於其速度優勢，8080真正代表了微處理器行業的一個轉折點，”法金說。“速度提高10到20倍，真的是一種令人矚目的改進。”
五十年後的今天，英特爾8080仍然是計算機創新的象徵。它助力推動了微型計算機革命，塑造了軟體開發，並證明了微處理器在多個領域的潛力。其在現代計算中的遺產仍然可見，見證了技術的飛速發展，以及8080如何啟動了這一切。
來源：EETOP編譯整理自allaboutcircuits
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