早期的微處理器跨越了兩個主要的計算時代。第一個時代是從 1960 年代后期到 1970 年代，當(dāng)時的計算機系統(tǒng)工程師使用 TTL 部件、雙極 PROM、stone knives,和bearskins實現(xiàn)了小型計算機處理器架構(gòu)和處理器板。包括 Digital Equipment Corp (DEC)、Data General(DG)、Prime、Computer Automation、IBM、Burroughs、HP、Four-Phase、NCR 和Univac在內(nèi)的每個小型計算機制造商都有自己的專有小型計算機架構(gòu)、ISA 和專用外圍設(shè)備。那是狂野的時代。
在與第一個時代部分重疊的第二個時代，一些計算機制造商和一些半導(dǎo)體供應(yīng)商開始設(shè)計 LSI 芯片，將越來越大的處理器塊集成到一個 IC 上，第一個在商業(yè)上成功的單芯片微處理器也是第二個時代的早期產(chǎn)物。那就是 4 位的英特爾 4004，它剛剛在2021 年 11 月 15日慶祝了它的 50歲生日。4004 微處理器的到來引起了熱烈的反響，但英特爾同時開發(fā)了第二個微處理器。那個微處理器是 8 位 Intel 8008。這兩個處理器的故事在很多方面交織在一起，但在其他方面它們是獨立的。
與 Intel 4004 微處理器一樣，外部客戶推動了 Intel 8008 微處理器的開發(fā)。對于英特爾 4004 微處理器，外部客戶是日本計算器公司 Busicom，該公司希望英特爾 4004 用于構(gòu)建高端臺式計算器。英特爾為 Busicom 設(shè)計和制造了 4004 和三個配套芯片，然后通過談判將 Intel 4004 微處理器銷售給其他公司，以換取 Busicom 在零件上的價格讓步。英特爾于 1971 年 11 月 15 日向世界推出了4004 微處理器。
4位 Intel 4004 微處理器是 4 芯片組的一部分，包括微處理器、ROM、RAM 和用于 I/O 擴(kuò)展的移位寄存器。這個被稱為 Intel MCS-4 的 4 芯片組代表了一個有圍墻的花園。微處理器獨特的多路復(fù)用 4 位總線構(gòu)成了花園墻。如果另一個芯片想要與 Intel 4004 微處理器通信，它必須實現(xiàn)與多路復(fù)用總線接口所需的控制和定時邏輯。
當(dāng)時，英特爾的主要業(yè)務(wù)是銷售內(nèi)存，特別是 RAM 和 ROM。這些存儲器都有并行的地址和數(shù)據(jù)總線。沒有一個與 Intel 4004 的獨特總線直接兼容。這不是英特爾 8008 微處理器的愿景，它的開發(fā)考慮了更簡單的系統(tǒng)總線。8008 設(shè)計為使用標(biāo)準(zhǔn) RAM 和ROM，英特爾也在制造。
英特爾 8008 的外部客戶是位于德克薩斯州圣安東尼奧的計算機終端公司 (CTC)。CTC 對 Intel 8008 微處理器的架構(gòu)和 ISA 做出了巨大貢獻(xiàn)。微處理器的定義基于 CTC 現(xiàn)有的 8 位板級處理器計劃，該處理器內(nèi)置約 100 個 SSI 和 MSI TTL 芯片。利用他們在 4004 開發(fā)方面的經(jīng)驗，英特爾的 Ted Hoff 和 Stan Mazor 審查并調(diào)整了 CTC 計劃中的處理器架構(gòu)，以對其進(jìn)行輕微改進(jìn)，以簡化其作為單芯片的制造，并允許英特爾將微處理器塞進(jìn)一個很小的 18 -引腳 DIP。架構(gòu)調(diào)整涉及對ISA 的更改。
CTC 制造了啞終端（dumb terminals），英特爾為該應(yīng)用提供了一個定制的 512 位循環(huán)移位寄存器。CTC 想進(jìn)軍日益增長的小型機終端業(yè)務(wù)，并正在開發(fā) 8 位嵌入式處理器板作為其計劃制造的智能終端的基礎(chǔ)。作為該開發(fā)的一部分，CTC 的技術(shù)總監(jiān) Victor Poor 研究了英特爾的 64 位（不是 Kbit 或 Mbit）雙極 SRAM，作為實現(xiàn) CTC 處理器寄存器的一種可能方式。他詢問英特爾是否可以通過在 RAM 設(shè)計中添加計數(shù)器來制作定制版本的 SRAM，使其能夠用作下推堆棧寄存器。
英特爾的 Stan Mazor 曾參與英特爾 4004 的早期定義，他與Poor 討論了要求，對 CTC 處理器架構(gòu)有了更深入的了解，然后為定制芯片寫了三個提案。Mazor 的第一個提議是根據(jù)Poor 的初始請求，設(shè)置一個帶有堆棧計數(shù)器的8 位寄存器。第二個提議的芯片是一個寄存器堆棧，帶有一個附加的算術(shù)單元（在概念上類似于四相 AL1）。第三個建議是在一個芯片上集成一個完整的 8 位 CTC CPU。那個引起了Poor 的注意。
Mazor在創(chuàng)建此提案時甚至沒有詳細(xì)描述 CTC處理器架構(gòu)或其 ISA，但Poor 對第三個提案非常感興趣，將處理器的編程手冊發(fā)送給 Mazor，其中描述了組裝時的架構(gòu)-語言水平。Mazor 和 Ted Hoff剛從Intel 4004 項目中解脫出來（離開 Federico Faggin 去開發(fā)和研究硅柵工藝和邏輯實現(xiàn)細(xì)節(jié)），他們深入研究了 CTC 處理器的編程手冊，并為單芯片版本的CTC八位 CPU 處理器創(chuàng)建了一個更詳細(xì)的建議。英特爾的 CTC 銷售人員隨后介入，CTC 于 1970 年 3 月 18 日以每件 30 美元的價格購買了100,000 個零件的 300 萬美元單芯片處理器采購訂單。
新聘用的 Hal Feeney 成為 8 位處理器項目的芯片設(shè)計師。Mazor 和 Feeney 以英特爾提供給 CTC 的提案開始了他們的開發(fā)。然而，該項目很快就中斷了，因為有人質(zhì)疑 CTC 是否真的致力于開發(fā)這種定制芯片。（英特爾 4004 的開發(fā)也出現(xiàn)了類似的停頓，但故障完全在于英特爾。）隨著 8 位微處理器項目的停滯，F(xiàn)eeney開始幫助 FedericoFaggin 完成 4004 微處理器和 MCS 的開發(fā)-4 芯片組。
英特爾發(fā)送給 CTC 的詳細(xì)微處理器提案有一些非常有趣的地方。該提案意外地包含了一個設(shè)計流程，該流程會阻止微處理器正確處理中斷。正如最初定義的那樣，中斷機制會導(dǎo)致微處理器調(diào)用中斷服務(wù)程序，而無需先將返回地址放入處理器的堆棧中，因此中斷服務(wù)程序無法從中斷中返回。這個缺陷使提議的中斷機制毫無用處。
大約在這個時候，德州儀器 (TI) 也開始根據(jù) CTC 的規(guī)范并應(yīng) CTC 的要求開發(fā)用于 CTC 的單芯片處理器。TI 的處理器將被稱為 TMX 1795。雖然 TI 最初為 CTC 的處理器提出了3 芯片組，但在英特爾向 CTC 提出自己的建議后的某個時間，它轉(zhuǎn)為單芯片設(shè)計。TI 將 TMX 1795 構(gòu)建在一個非常大的芯片上，這在批量生產(chǎn)時并不經(jīng)濟(jì)。
TI制造了 TMX 1795，但未能成功將其出售給 CTC，并且從未成功銷售該設(shè)備。相反，TI 成功地銷售了大量的 TTL、計算器和其他芯片。TMX 1795 微處理器在加利福尼亞州山景城的計算機歷史博物館的故事和一些文物中幸存下來，包括 1996 年該設(shè)備的運行視頻。
同時，8008 微處理器的 6 個月項目中斷實際上幫助英特爾調(diào)試和改進(jìn)設(shè)計。首先，它為反思和完善 8 位處理器的架構(gòu)提供了時間。最初的 CTC 指令集包括一個按位分支指令。英特爾設(shè)計團(tuán)隊確定不需要該指令并將其刪除以簡化處理器的硬件設(shè)計。同時，英特爾設(shè)計團(tuán)隊確定處理器將從增量和減量指令中受益匪淺，因此他們將這兩條指令添加到 8008 的 ISA 中。中斷還允許英特爾 8008 設(shè)計團(tuán)隊捕捉并修復(fù)有缺陷的中斷機制。
此外，中斷為英特爾突破性的 1103 1Kbit DRAM 投入生產(chǎn)提供了時間。出于許多原因，這是一個重大事件，但8008 項目的直接好處是容納第一個大容量 DRAM 的 18針 DIP。因為這個封裝現(xiàn)在已經(jīng)被 Intel 的生產(chǎn)團(tuán)隊正式批準(zhǔn)了，Intel 8008 設(shè)計團(tuán)隊可以用它來為 Intel 8008 增加兩個寶貴的管腳。以前，8008 設(shè)計團(tuán)隊被限制在 16 個管腳，因為那是封裝英特爾的生產(chǎn)組已經(jīng)在手了。
根據(jù) Feeney 的說法，這兩個額外的引腳是改進(jìn) 8 位處理器所急需的。好處之一是：其中一個額外的引腳用于將額外的狀態(tài)信息帶出微處理器，這有助于實現(xiàn)微處理器的堆棧并允許中斷機制正常工作。
英特爾 8080 微處理器采用18 針 DIP 封裝，英特爾也將其用于其 11031Kbit DRAM。
通過精心設(shè)計和 Faggin 對半導(dǎo)體工藝和設(shè)計方法的改進(jìn)（其中一些是他為英特爾的 MCS-4 項目開發(fā)的），盡管 8008 需要多出 50% 的晶體管，但 Feeney 的 8008 微處理器芯片僅比英特爾 4004 微處理器芯片稍大一點（3500 個晶體管，而 4004 為 2200 個）。因此，F(xiàn)eeney的設(shè)計非常可制造。不幸的是，采用硅柵 MOS 實現(xiàn)的Intel 8008 微處理器的運行速度明顯低于 CTC 設(shè)計和實現(xiàn)的位串行 TTL 版本的處理器。它還需要大量的支持芯片來創(chuàng)建一個完整的系統(tǒng)，盡管不如 CTC 處理器板上的 100 個芯片多。
CTC在 1971 年末評估了 Intel 8008 微處理器，并說：“不用了，謝謝。” 太少了，太晚了。該公司已經(jīng)開發(fā)出第一款帶有位串行 TTL 處理器的 Datapoint 2200 終端，并且正在為下一代終端開發(fā)更快的并行實施方案。CTC銷售 Datapoint 2200 機器直到 1979 年，并在此過程中多次升級 TTL 處理器板的設(shè)計。每次修訂后，TTL 處理器變得更快。
Datapoint 2200 智能終端，頂部有一個可移動的2.5MB 硬盤盒。
Datapoint2200 終端不僅僅是一個終端。它是一臺小型計算機，您可以使用 BASIC 或 PL/B 進(jìn)行編程，并配備一個或兩個數(shù)字盒式磁帶驅(qū)動器、一個配套的 2.5Mbyte 硬盤驅(qū)動器，后來還配備了一個可選的軟盤驅(qū)動器。一些歷史學(xué)家稱它為第一臺個人計算機，它顯然被設(shè)計成一臺計算機，但它不是基于微處理器的。它只是產(chǎn)生了一個。CTC的Datapoint 2200智能電腦/終端賣得很好，公司后來更名為Datapoint。
與此同時，由于失去了主要客戶，英特爾現(xiàn)在擁有了 8008 微處理器的版權(quán)，并決定將其商業(yè)化銷售。盡管許多在線文章和參考資料都使用1972 年 4 月作為 Intel 8008 的推出日期，但該公司在 1972 年 3 月 13 日發(fā)布了微處理器，距發(fā)布 Intel 4004 僅四個月。一些在線引文說那是 1974 年，顯然令人困惑英特爾 8008 和 8080 微處理器。然而，由于 Ken Shirriff 的廣泛研究，英特爾 8008 的正式亮相似乎是一篇 1 頁的文章，由 Stephen William Fields 撰寫，標(biāo)題為“單芯片提供的 8 位并行處理器”，該文章發(fā)表于 3 月 13 日, 1972 年的電子雜志。
英特爾現(xiàn)在銷售的不是一個，而是兩個單芯片微處理器：4004 和 8008。他們在這個新市場上具有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。
Intel8008 微處理器有一個 16Kbyte 的地址空間（使用 14 位尋址，當(dāng)時被認(rèn)為是巨大的，比 4004 微處理器大四倍）和一個兩相 800KHz 時鐘（用于最快的速度等級）。根據(jù)數(shù)據(jù)表，一個 8008 指令獲取/執(zhí)行周期至少需要五個處理器狀態(tài)，或 10 個時鐘。這是每秒 80,000 條指令的峰值指令執(zhí)行率。
如果以今天的微處理器標(biāo)準(zhǔn)衡量，甚至以過去 30 年的標(biāo)準(zhǔn)衡量，英特爾的 8008 確實是微弱而緩慢的。但它是第一個商用的 8 位單芯片微處理器，您可以用它構(gòu)建有用的系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計人員開始將 Intel8008 集成到包括嵌入式系統(tǒng)在內(nèi)的許多新產(chǎn)品中，例如惠普傳奇且壽命長的 2640 系列智能 CRT 終端的前兩個版本，以及一些早期的微型計算機。此外，8008 微處理器的推出幫助英特爾銷售了更多的主要產(chǎn)品，即 DRAM 和 EPROM，通過支持甚至鼓勵需要半導(dǎo)體存儲器的系統(tǒng)設(shè)計。
英特爾 8080 和 8085、8 位 Zilog Z80 以及英特爾和其他處理器供應(yīng)商在過去半個世紀(jì)中開發(fā)的所有 x86 微處理器都帶有原始英特爾 8008 的一些爬行動物 DNA。如果你不相信，看看密切在這些微處理器的寄存器組。
后來，F(xiàn)ederico Faggin 于 1974 年離開英特爾并創(chuàng)立了 Zilog。他將一些 8008 微處理器 DNA 放入極為成功的 8 位 Z80 微處理器中，該微處理器于 1975 年發(fā)布。但那是另一故事了。
