Teknologi MOS 6502 - Menjinakkan benih semikonduktor

Pada tanggal 14 November 1999, sebuah episode Futurama, sebuah serial komedi fiksi ilmiah animasi yang dirancang oleh pencipta The Simpsons, Matt Groening, mengejutkan para pecandu komputer dengan wawasan teknologi yang benar-benar belum pernah terjadi sebelumnya dalam hiburan jam tayang utama. Dalam episode "Fry and the Slurm Factory," karakter bernama Profesor Farnsworth mengarahkan F-beam-nya ke kepala robot Bender yang terkenal. Di area yang diterangi, Anda dapat melihat persegi panjang kecil dengan tulisan 6502.

gambar
Teknologi MOS 6502

Cameo dari chip legendaris ini di Futurama mengejutkan pikiran para geek, menyebabkan ledakan komentar di forum online. Tetapi jauh sebelum masuk ke era Internet, mikroprosesor 6502 membuat revolusi, yang berfungsi sebagai pendorong dalam pengembangan dan aksesibilitas teknologi komputer untuk konsumen massal.

gambar
MOS 6502 - otak robot Bender

Pada tahun 1971, Motorola meluncurkan proyek mikroprosesor 6800 dengan Tom Bennett sebagai kepala arsitek. Tata letak chip dimulai pada akhir tahun 1972, salinan pertama dari 6800 dibuat pada bulan Februari 1974, dan seluruh keluarga secara resmi dirilis pada bulan November tahun itu. Setahun sebelumnya, Bennett menyewa Chuck Peddle untuk dukungan arsitektur dari produk yang ada dari keluarga 6800. Solusi ini kemudian akan menjadi salah satu kunci dalam industri semikonduktor.

gambar
Menjajakan Chuck

Pada saat itu, target pelanggan Motorola adalah perusahaan elektronik terkenal seperti Hewlett-Packard, Tektronix, TRW dan Chrysler. Pada bulan Mei 1972, para insinyur Motorola mulai mengunjungi pelanggan terpilih dan membagikan rincian sistem mikroprosesor 8-bit yang diusulkan dengan ROM, RAM, antarmuka paralel dan serial. Pada awal 1974, mereka menyediakan sampel rekayasa chip sehingga pelanggan dapat membuat prototipe sistem mereka. Strategi Motorola untuk seluruh rangkaian produk tidak berfokus pada harga mikroprosesor, tetapi pada pengurangan total biaya pengembangan untuk pelanggan. Intel dan Motorola pada awalnya menetapkan harga $ 360 per mikroprosesor, sedangkan harga aktual produksi jauh lebih rendah. Motorola telah mengusulkan kit pengembangan,mengandung 6800 dengan enam chip dukungan sebesar $ 300.

Peddle, yang menemani wiraniaga selama kunjungan ke pelanggan, mendapati bahwa mereka bingung dengan mahalnya mikroprosesor ini. Selain itu, pada 6800 ada banyak instruksi "ekstra" yang sama sekali tidak digunakan dalam praktik. Paddle dan anggota tim lainnya mulai merancang mikroprosesor yang lebih kecil, tetapi dengan fitur yang ditingkatkan. Pada tahun-tahun itu, fasilitas manufaktur semikonduktor baru Motorola di Austin, Texas, mengalami kesulitan dalam pembuatan chip MOS, dan pada pertengahan tahun 1974 penurunan tahun-ke-tahun dimulai di industri semikonduktor.

Manajemen produk semikonduktor Motorola diliputi oleh masalah dan tidak menunjukkan minat pada penawaran mikroprosesor murah dari Peddle. Pada akhirnya, Peddle menerima surat resmi yang memintanya berhenti bekerja pada sistemnya. Dia menjawab dengan mengatakan kepada Motorola bahwa surat itu adalah pernyataan resmi tentang "pengabaian proyek," sehingga kekayaan intelektual yang dia kembangkan hingga saat ini menjadi miliknya. Pada November 1975, ketua Motorola Robert Galvin akhirnya setuju bahwa konsep chip Paddle itu baik dan bahwa divisi tersebut melewatkan peluang itu. Pada akhirnya, departemen direorganisasi, dan manajemen berubah.

Paddle mulai mencari di luar Motorola untuk sumber pendanaan untuk proyek barunya. Pertama dia beralih ke CEO MOSTEK. Dia menolak dan kemudian mengomentari penolakannya dengan takut litigasi dengan Motorola. Dalam salah satu perjalanannya, Paddle mengunjungi sebuah perusahaan mobil Ford. Bob Johnson, yang kemudian memimpin divisi otomasi mesin Ford, mengatakan mantan rekan mereka, John Payvinen, pindah ke General Instrument, di mana ia belajar seni merancang perangkat semikonduktor. Sejak meninggalkan Instrumen Umum, ia telah mengerjakan chipset kalkulator di perusahaan Teknologi MOS yang baru, yang ia dirikan di Forge, Pennsylvania pada tahun 1969.

gambar
John Payvinen

Setelah serangkaian usaha yang gagal untuk menemukan pembiayaan, Peddle menoleh ke Payvinen, yang segera memberi lampu hijau untuk proyeknya. Pada 19 Agustus 1974, Chuck Peddle dan enam rekannya meninggalkan Motorola dan bergabung dengan MOS Technology. Dari tujuh belas pengembang dan perancang chip di tim 6800, tujuh tetap. Tujuan tim adalah merancang dan memproduksi mikroprosesor yang murah untuk aplikasi yang disematkan dan menargetkannya ke basis klien seluas mungkin. Ini hanya mungkin jika mikroprosesor tidak mahal.

Pada musim panas 1975, Chuck Peddle, Will Matis dan Rod Orgill mengembangkan arsitektur prosesor baru. Artikel September tahun yang sama di EDN Magazine memberikan deskripsi singkat tentang desain chip baru:

Keluarga Teknologi MOS
MOS Technology 650X , 6800, , , . 6800 MOS Technology, , …

Di MOS Technology, prosesor itu di-mock-up menggunakan pensil warna dan kertas vellum. Mengingat keterbatasan ukuran chip, semua gambar harus terus ditinjau. Payvinen mengerjakan gambar dekoder instruksi, menjajakan ALU dan register.

gambar
Beberapa anggota tim MOS 6502 (dari kiri ke kanan):
Chuck Peddle, Rod Orgill, Terry Holdt dan Ray Heart.
Duduk: Will Matis.
Sirkuit yang mereka pegang adalah peningkatan 200 kali lipat dalam desain chip 6502


Ukuran chip 6502 hampir setengah dari 6800, yang memungkinkan lebih banyak chip dicetak pada satu wafer silikon dengan kemurnian tinggi. Selain itu, pelat berisi persentase cacat fisik tertentu di permukaannya - setiap chip yang dicetak pada cacat ini akan rusak. Karena chip yang lebih kecil lebih jarang dicetak pada cacat, produksi prosesor tersebut telah memberikan pengurangan yang signifikan dalam biaya dan biaya akhir.

gambar
Ukuran kristal MOS 6502 dan Motorola 6800

MOS kemudian memperkenalkan dua mikroprosesor berdasarkan desain dasar yang sama: 6501, yang kompatibel dengan konektor Motorola 6800, dan 6502, yang mengatur ulang pinout untuk mendukung jam bawaan. Kedua chip bekerja dengan chip dukungan lain yang dirancang untuk 6800, tetapi tidak bekerja dengan perangkat lunak, karena serangkaian instruksi, register, dan mode pengalamatan yang berbeda.

Pengenalan mikroprosesor MOS baru sangat berbeda dari peluncuran produk multi-bulan tradisional. Peluncuran pertama chip baru biasanya digunakan untuk pengujian internal dan diberikan kepada pelanggan individu sebagai sampel teknik. Keripik ini sering memiliki cacat struktural yang selanjutnya diperbaiki sebelum produksi dimulai. Tujuan Chuck Peddle adalah menjual batch pertama 6501 dan 6502 ke pameran Wescon San Francisco, yang dimulai pada 16 September 1975. Peddle adalah perwakilan yang sangat efisien dan mikroprosesor Teknologi MOS secara luas diliput oleh pers industri.

Salah satu yang pertama adalah cerita satu halaman penuh tentang mikroprosesor dalam majalah Electronics edisi 24 Juli 1975. Artikel juga muncul di majalah EE Times, EDN, Electronic News, Byte, dan Microcomputer Digest. Sebuah iklan untuk chip 6501 muncul di beberapa publikasi pada minggu pertama Agustus tahun itu. Biaya mikroprosesor adalah $ 20. Pada bulan September, kampanye iklan mikroprosesor baru Teknologi MOS dimulai. Pada bulan yang sama, 6502 mulai dijual dengan harga hanya $ 25.

6502 adalah prosesor 8-bit dengan bus alamat 16-bit yang dapat menangani memori hingga 64 KB. Itu diproduksi menggunakan proses 8 mikron. Daerah kristal adalah 3,9 x 4,3 mm.

gambar
Ukuran Kristal MOS 6502

Logika internal prosesor bekerja pada kecepatan yang sama dengan frekuensi clock eksternal, tetapi meskipun frekuensi clock rendah (dari 1 hingga 2 MHz), kinerja chip bersaing dengan prosesor lain pada waktu itu menggunakan frekuensi clock yang jauh lebih tinggi. Kecepatan clock rendah mengurangi persyaratan kinerja memori dan perangkat periferal yang terhubung ke prosesor. Ini sangat penting pada saat memori yang tersedia memiliki waktu akses mulai dari 250 hingga 450 nanodetik. NMOS 6502 yang asli dirancang secara minimalis dan diproduksi secara efisien, dan karenanya jauh lebih murah - sebuah faktor penting dalam memperoleh kemenangan arsitektur di pasar yang sangat sensitif terhadap harga untuk konsol game dan komputer di rumah.

Presentasi mikroprosesor 6501 dan 6502 di Wescon adalah sukses besar. Hambatannya adalah bahwa liputan pers yang tersebar luas menarik perhatian Motorola. Pada Oktober 1975, Motorola menurunkan harga sebesar 6.800 dari $ 175 menjadi $ 69, dan pada 3 November meminta pengadilan federal untuk melarang Teknologi MOS memproduksi dan menjual produk mikroprosesor. Mereka juga mengajukan gugatan yang mengklaim pelanggaran paten dan penyelewengan rahasia dagang.

Pada saat itu, Motorola adalah perusahaan dengan sumber daya yang besar, omset total miliaran dolar dan portofolio paten untuk semikonduktor, termasuk 6800.
Gugatan tersebut menyebutkan nama empat mantan insinyur Motorola yang bekerja pada chip 6800. Selama gugatan itu, Motorola menemukan bahwa seorang insinyur, Mike Janes, mengabaikan instruksi Peddle dan memperkenalkan desain 6800 chipnya ke dalam dokumen desain Teknologi MOS.

Pada bulan Maret 1976, sekarang Teknologi MOS independen memiliki situasi keuangan yang tidak menguntungkan, yang membantu menyelesaikan masalah ini. Perusahaan tersebut meninggalkan prosesor 6501, membayar 200 ribu dolar dan mengembalikan dokumen yang disengketakan secara rahasia oleh Motorola. Pada Mei 1976, Motorola menurunkan harga 6.800 menjadi $ 35, dan pada November Commodore mengakuisisi MOS Technology.

Dengan masalah hukum, MOS masih memiliki masalah memaksa pengembang untuk membeli prosesor mereka. Ini mendorong Chuck Peddle untuk mendesain komputer papan tunggal MDT-650. Grup lain dalam perusahaan mengembangkan KIM-1, yang dipasok tanpa kasing dan perangkat I / O, tetapi yang memungkinkan untuk merakit komputer dengan harga kurang dari $ 500 - papan itu sendiri berharga $ 245 dan terminal komputer pihak ketiga dan perekam kaset kompak dapat dibeli untuk itu. Anehnya, MOS KIM-1 terjual dengan baik kepada penggemar dan insinyur.

gambar
KIM-1

Salah satu aplikasi pertama yang tersedia untuk publik dari desain 6502 adalah komputer Apple I, yang dikembangkan oleh Steve Wozniak dan didemonstrasikan pada April 1976 di Homemade Computer Club di Palo Alto. Kemudian digunakan di Commodore PET dan Apple II, dirilis pada 1977. Kemudian digunakan di komputer 8-bit Atari, Acorn Atom, keluarga BBC Micro dan desain lainnya untuk komputer rumah dan bisnis.

gambar

Rendahnya biaya prosesor telah menjadi salah satu alasan ketersediaan komputer untuk pembeli massal. Area penting penggunaan prosesor telah menjadi konsol game. Pelopor dalam menggunakan desain prosesor dalam sistem mereka adalah Atari di konsol game Atari VCS (kemudian dikenal sebagai Atari 2600).

gambar
Atari vcs

VCS menggunakan versi pemutakhiran 6502 yang disebut 6507, yang memiliki pin lebih sedikit dan, sebagai hasilnya, hanya dapat mengatasi memori 8 KB. Konsol generasi kedua mulai dijual pada Natal 1977 dan menjadi salah satu konsol game paling umum dalam dua puluh tahun ke depan. Lebih dari empat puluh juta kopi telah terjual.

Aplikasi penting lainnya adalah Nintendo Famicom Jepang, di AS, di Eropa, lebih dikenal sebagai Nintendo Entertainment System. Di Rusia, mereka menjualnya tiruan - Dendy. Konsol telah menaklukkan hampir seluruh pasar Amerika dan Jepang. Menurut angka resmi, lebih dari 60 juta kopi terjual, tetapi berapa banyak dari mereka termasuk klon tidak diketahui. Saat ini, konsol terus memproduksi dan menjual, tetapi tidak untuk Nintendo. Secara resmi, awalan didukung hingga 2003 di Jepang dan sampai 1995 di Amerika Serikat.

gambar
Sistem Hiburan Nintendo

Industri militer Soviet merilis prosesor 65K02 4KC602VM1 yang kompatibel untuk digunakan dalam sistem 4K602VM1 tertanam

gambar


Namun, komputer pribadi Soviet Agat menggunakan prosesor 6502 dari pabrikan asing. Agate menjadi komputer seri 8-bit Soviet pertama dan dimaksudkan untuk digunakan dalam bidang pendidikan. Itu dibangun di Research Institute of Computing Complexes yang berbasis pada komputer Apple. Mereka membuat komputer sejak 1984, perakitan berlanjut hingga 1993. Di sekolah, komputer digunakan sampai tahun 2001.

gambar
Batu akik

Terlepas dari posisi dominan x86 di dunia modern dan kemenangan arsitektur PC IBM, kita harus mengingat sejarah sirkuit mikro jauh yang selalu mengarah pada fakta bahwa mikroprosesor telah menjadi bagian integral dari kehidupan kita sehari-hari. Pengenalan chip legendaris ini telah menyebabkan penurunan harga yang cepat di seluruh pasar prosesor. Seiring dengan Zilog Z-80, ia adalah pendiri sejumlah proyek yang mengarah ke revolusi komputer di awal 80-an. Dan, terlepas dari usianya, 6502 terus digunakan secara luas dalam sistem tertanam dengan perkiraan volume produksi ratusan juta.

Video dengan artikel: tyk
gambar

All Articles