i4004から486世代までインテルCPUを一気に振り返る

2010年07月12日 12時00分更新

文● 大原雄介（http://www.yusuke-ohara.com/）

　この連載の第1回はインテルのプロセッサーロードマップであった。第1回ではCore 2からスタートということで、それ以前のプロセッサーについては触れていなかった(第22回でも多少触れている)。1年以上延々とロードマップを書き続けて、やっと一巡した感があるので、今回からしばらくは古い製品をまとめて解説していきたいと思う。

i4004から始まったインテルプロセッサー
i8080でx86の基礎が固まる


i4004からi80286までのインテルCPUロードマップ

　1971年に登場した、インテル最初のプロセッサーである「i4004」については、聞き覚えのある方も多いだろう。当時ビジコン社から出向の形でインテルに出向いた嶋正利氏が設計に携わった、ということでも有名である。i4004は4bitのCPUで、アドレス12bit/データ8bitながら外部バスは4bit幅で、これを時分割多重で出力するという、ある種ものすごい設計になっている。


	i4004 (インテルウェブサイトより引用)

　ここまでしたから16ピンDIPのパッケージで収まったとも言えるが、逆にそのため性能は恐ろしく低かった(大雑把に言えば0.03MIPS)。とは言え世界初のワンチップマイクロプロセッサーでもあった。

　このi4004をベースに、命令数やレジスターなどを増やして性能を改善したのが「i4040」だ。発表そのものは1972年ながら、製造は1974年からとなっている。性能を改善と言っても、周辺回路はi4004のものをそのまま使えるように配慮したためか(4040で新規に追加されたチップもある)、外部バスは4bitのままである。

　このi4040とは別の方向性でi4004を強力にしたのが、やはり1972年に登場する「i8008」である。このi8008もi4004と似て、CTC(Computer Terminal Corporation)という企業との共同開発によるものである。最終的にi8008は、CTCの製品には利用されなかったが、これをインテルは外販することにした。使いにくさはi4004によく似ていたが、外部バスは8bitとなり、性能もi4004のほぼ倍となっている。

　これを改良して使いやすくするとともに、性能を引き上げたのが、1974年に発表された「i8080」である。命令セットはi8008の上位互換となっており、x86の元になる命令セットはここで規定されたことになる。当初はPMOSプロセスで製造されたi8080だが、1976年にはNMOSプロセスに切り替わった「i8080A」が登場し、やや高速動作が可能になっている。

　このi8080は、NECなど数社にセカンドソース供給された。例えばNECからは「μPD8080」として発売されている。またそれ以外にも、互換品が多く出回った。その代表例が、米ザイログの「Z80」である。

　ただ、i8080/i8080Aではプロセッサーとは別に、さまざまな周辺回路を用意する必要があった。そこで一部の周辺回路の機能を内蔵するとともに、一部命令を強化したのが1976年に登場する「i8085A」である。その後、恐らく1977年には、プロセスをHMOS^※1に切り替え、6MHz動作を可能にした「i8085AH」も登場する。

※1 NMOSの一種だが、「Depletion-mode」というFETの動作モードを使う方式。通常のNMOSよりもやや高価格だが、より高速に動作する。

　これに続いて、1978年にはi8080/8085の上位互換である16bit CPU「i8086A」が登場する。この8086の場合、NMOSとHMOS、CMOSの3種類の製造プロセスによる製品が混在していた。NMOS版では動作クロックが4MHzどまりであったが、HMOS版では10MHz、CMOS版では最終的に12MHzに達する。