Intel 4004：最初の商用マイクロプロセッサ（1971年）

設計とアーキテクチャ

4004は4ビット・プロセッサであり、データを4ビット単位で処理し、10進数を中心とする電卓の演算に最適化されていた。シリコンゲートMOS技術を採用し、およそ2,300個のトランジスタを搭載した。クロック周波数は控えめで、通常は数百キロヘルツの範囲だった。12ビットのプログラムカウンタにより、数キロバイトのプログラムメモリへ直接アクセスでき、これは想定された組み込み用途には十分であった。

MCS-4ファミリーと補助チップ

4004は単独で動作するものではなかった。IntelはこれをMCS-4システムの一部として販売し、このシステムにはプログラムの保存、データの保存、入出力機能を提供する補助チップが含まれていた。

• ファームウェアと命令を格納するROM要素
• 一時データ用のRAM、および小型のバッファ／シフトレジスタ装置
• 標準パッケージである16ピンDIPと、制御作業に最適化された命令セット

歴史と開発

4004は、日本の電卓会社向けのプロジェクトに端を発する。Intelの技術者は1969年から1971年にかけて、顧客の要件を満たすため、マイクロエレクトロニクスの進歩とコンパクトな命令セットを組み合わせ、単一チップCPUを考案・実装した。この統合の成功は、マイクロプロセッサの商業的可能性を示し、汎用CPU設計のさらなる開発を促した。

用途、影響と遺産

当初は電卓や単純な組み込みコントローラで使われた4004は、プログラム可能な単一チップ・プロセッサの実現可能性を実証した。その登場は、急速に成長するマイクロプロセッサおよびマイクロコントローラ市場の形成を後押しし、パーソナルコンピュータや多種多様な電子機器を動かす、後のより高性能な設計に影響を与えた。今日、4004はコンピューティング史における画期的な存在として評価されている。

注目すべき事項

収集家や博物館は、動作する4004チップと開発ボードを保存している。CPUを単一のダイに統合した初期の例として、4004は半導体技術史でしばしば取り上げられ、マイクロプロセッサが電子機器設計をいかに変革したかを論じる際の基準点であり続けている。