モトローラのCPU歴史関連

Michael HolleyがM6800の起源を研究する中で見つけた、モトローラのM6800およびモステクノロジーのMCS6502に関連する論文資料が紹介されている。
その中では、モトローラのMC6800がサンプリング出荷の段階からフル生産の状態に移行しつつあることや、少量出荷時でMC6800の価格が$360、ROMが$35、RAM(MCM6810L,128-word-by-8-bitすなわち128byte)が$30.5であることを報じたElectronics December 26, 1974, Vol. 47 No. 26 (Published December 20, 1974) pp.114-115などの記事をダウンロードできる。
 
安田寿明「モトローラCPUの歩み」『THE COMPUTER』1988年8月号,p66
 
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/FEATURE/20141212/394137/
『日経WinPC』2010年8月号に掲載された連載「CPU今昔物語」を再掲したもの
 
3011年7月4日から同年10月30日にかけて、蝉の輪会(日立半導体OB をメンバーとする任意団体)のホームページに掲載された記事をベースとして加筆訂正されたもの。
同記事によれば、1974年10月の時点で「インテルはこの年の6月にすでに8080を製品化しており、モトローラは6800の製品発表を間近にしていた。」という状況であり、2014年10月11日のモトローラ訪問時に同社のマイコン部門のマーケティング担当のコメッツ氏により「すでに200社以上の顧客にサンプルが出されて好評を得ているとのことである。現時点ではインテルの8080がシェアを独占しているが、6800は「5ボルト単一電源」の特長があって使いやすく、2年後の76年時点では50%の市場シェアを取れると確信しているとのこと。また、セカンド・ソースを持つことによって顧客に安心感を与え、インテル陣営に対抗したいとのことで、日立がセカンド・ソースになることを歓迎する」との説明を受けたとしている。
同記事によれば、日立では「8ビット・マイコンについてはシステム・アーキテクチャの設計が最重要であり、デバイス・プロセス技術者を主体とする半導体事業部のリソースのみで取り組むことは難しいと判断していた。中研のシステム部門の助けを借りることにして、72年下期から「依頼研究」の形でオリジナル品の検討が進められた。」が、マイクロプロセッサ事業の立ち上げが急務であるとの認識から、8ビット・マイクロプロセッサ製品に関しては「独自開発」の検討は続けつつも、「先進メーカーとの連携によるセカンド・ソース」路線の採用が必要であるとの意見を牧本次生を具申している。
牧本次生によれば、その理由は「社内でも独自の8ビット品についての検討が進んでいたが、インテル社の8080、モトローラ社の6800との比較検討では、性能的に勝ち目はなかった。その理由の一つはインテル、モトローラともにNMOSベースの製品を開発していたが、日立の製品はPMOSがベースになっていた。PMOS LSIの技術によって電卓で圧勝したことが却って裏目に出たといえるかもしれない。」という認識に基づくものであった。
 その中で1974年5月に訪米し、「WE、RCA、IBM、TI(ダラスとヒューストン)、モトローラ、フェアチャイルド、HAL(日立アメリカ)」などを訪問した結果などを踏まえ、「技術ベースの比較、あるいはマネジメントの視点での戦略シナリオ比較など、多くの議論」をした結果として、「8ビット・マイコンについては、オリジナル製品での勝ち目は難しい。インテルまたはモトローラとの提携が必要」ということが決まり、インテルとモトローラの交渉に臨んだが、セカンドソースの利用承諾をインテルからは得られず、モトローラと組むことになった。
 
MC6800関連資料
 

1970年代後半期におけるマイクロプロセッサー利用状況 — 雑誌Byteの読者を対象とした機械語利用経験のあるコンピュータのCPU種別

Helmers, C. (1977)”Surveying the Field”Byte,May 1977, Vol.2 No.5, pp.6-9に雑誌Byteの読者を対象として1976年10月から11月にかけて実施されたアンケート調査のいくつかの結果が紹介されている。
 
その中の一つに、機械語あるいはアセンブリ言語を利用した経験のあるコンピュータのCPU種別を調べた結果がある。その結果は下記のようになっている。アンケート調査に答えた読者の総数は1,448名である。
 
Any large computer 51%
Any minicomputer 59%
Motorola 6800 23%
MOS Technology 6502 11%
Intel 8080 42%
Zilog Z-80 8%
Intersil IM6100 5%
Digital Equipment LSI-11 13%
RCA 1802 4%
Signetics 2650 2%
National PACE 4%

上記に示されているように、大型計算機で機械語あるいはアセンブリ言語を利用した経験のある読者が51%、ミニコンで機械語あるいはアセンブリ言語を利用した経験のある読者が59%となっているにも関わらず、マイクロプロセッサのCPU種別で見ると、Intel 8080が42%と他を圧倒して多く、LSI-11がZ-80や6502よりは多いものの、13%とIntel 8080の約3割にとどまっている。これは少し意外な結果に思われる。
こうした理由の一つは、LSI-11の総合的な価格対性能比が低いことにあると思われる。例えばLSI-11に関して、Hill,C.(1977) “The Types and Uses of Direct Access Storage”Byte,January 1977, Vol.2 No.1, p.64で下記のように、同価格帯の他のシステムと比較した場合のシステム性能の低さ(システム設計の悪さ)が下記のように指摘されている。すなわち、同価格でIntel 8008では外部記憶装置としてフロッピーディスクが使えるのに、LSI-11ではカセット・テープになってしまう、そのためカセット・テープのデータ転送速度がボトルネックとなる、という致命的な問題を指摘している。
A computer’s potential may be largely wasted without good IO. I contend that a lowly 8008 processor with 16 K bytes and 300 K byte floppy disk will outperform an LSI-11 with 16 K words and 300 K bytes of serial cassette as a general purpose system. The LSI-11 is more than 10 times as fast as a processor, has a much much better instruction set, twice as much memory, and uses its memory better; but nevertheless most of the time it will be waiting on 10 from the cassette. A waiting processor is a wasted processor. There is not even much price difference in the two systems; it is just where the money is spent.
 
また上記の記述「プロセッサーとしては(8008の)10倍速い」が正しいとすると、LSI-11は8080との比較では価格差に見合うだけのスピードがないように思われる。(Intelによれば、8008が0.06MIPSで、8080は0.64MIPSである。したがって8080は8008の約10.7倍のMIPS値である。)
なお McCallum, J. (2003) “CPU Price Performance 1944-2003” http://www.jcmit.com/cpu-performance.htmでは、著者独自の正規化された値であるが、MITSのAltair8800が0.028MIPSであるのに対して、DEC PDP-11/03 (LSI-11搭載、$3,000、動作周波数2.5MHz、1975)は0.01852MIPSとされている。したがってIntelの8080を使用したAltair8800の方が、LSI-11を使用したDEC PDP-11/03の1.5倍も速いということになる。

LSI-11は、C. Gordon Bell, J. Craig Mudge, John E. Mcnamara(1978) Computer Engineering: A Dec View of Hardware Systems Design, Digital Pressのp.335のTable 2. PDP·11 Circuit Technology and Data Pathsに示されているように、レジスターは8bitであったし、data pathも8bit幅であり、16bitのoperandは2CPUサイクルで実行する必要があった。
 LSI-11のプロセッサは、Western DigitalのMCP-1600というマイクロプロセッサを利用したものであるが、MCP-1600はWestern Digital(1977) MCP-1600 Users Manual, p.1-1に書かれているように、ROMに搭載したマイクロコードで既存コンピュータのエミュレーション動作を可能な”8-bit microprogrammable computer”である。内部構成は”8-bit internal organization”であったが、外部アクセスは16bitであったので、8bit CPUで16bitコンピュータのエミュレーション動作を行うことが可能であった。

ちなみに、同じPDP-11シリーズでLSI-11以外の16bit CPUを利用したマシンでは、DEC PDP-11/40($40,000,動作周波数7.143MHz, 1973)が0.06667MIPS、DEC PDP-11/04($10,000,動作周波数3.846MHz, 1975)は0.05185MIPS、DEC PDP-11/70($80,000,1975)は0.67MIPSとなっている。

図の出典はDEC (1976) PDP 11/04 Systems Manual, p.1-3
図はPDP-11/04(1975)用のCPUユニットの写真である。

 
またサポートしているメモリ空間は、8008がメモリアドレス空間が14ビット=214=16KB、8080およびLSI-11がメモリアドレス空間が16ビット=216=64KBである。そのためより高性能なマシンを求める傾向が強いByte読者の多くにとって、LSI-11は8008に比べれば価格はさておき性能的には良いが、8080との比較ではサポートしているメモリ空間が同じであり、価格差に見合うだけの魅力がまったくないように思われる。
 
Byte,January 1976, Vol.1 No.11, p.41の広告では下記のように、DEC LSI-11が $840に対して、8080を用いたIMSAI 8080が$559.95となっている。
またByte,January 1977, Vol.2 No.3, p.66の広告では下記のように、DEC LSI-11/4K Moduleの価格$800は、Z-80 COMPUTER SYSTEM with RAM/PROM Module,Cabinet & Expansion P/C Backplane Controls and Power Supplies, Manualsという数多くの関連モジュールを統合したZ80製品システム価格($395)の2倍にもなる。(なお8080/6800 CPU Board $130, Z80 Processor Board $150, 4K RAM $100となっている。)
これらの広告に示されているように、DEC LSI-11は相対的に高価格のCPUである。

Byte,January 1976, Vol.1 No.11, p.41 Byte,January 1977, Vol.2 No.3, p.66
 
なおByte,January 1978, p.34の下記広告では、LSI-11を用いたシステム価格$3,350の紹介がなされている。
Heathkit H11($1,295)を中核とする本製品システムは、「ホビイストをターゲットとした数少ない完全16ビットのパーソナル・コンピュータ製品システムの一つである」(It’s one of the few FULL 16-bit personal computers available to hobbyists today, and equivalent commercial versions would cost literally thousands of dollars more!)と下記広告では書かれているが、こうしたコンピュータ製品システムは、コモドール、タンディ、アップルなどのPC製品が対象とするユーザー層にとってあまり魅力ある製品ではない。
雑誌Byteが対象とするpersonal computing用コンピュータのユーザーにとっても同じことが言える。

下記のように多くの既存ソフトウェアが動くことは確かに重要であるが、それがミニコンユーザーとっては意義のあることかもしれないが、PC製品ユーザーにとってどの程度まで重要であったのかには疑問が残る。
特に1978年の時点でなお、紙テープでこれらのプログラムが提供されているということは製品の競争優位性の視点で問題である。

ED-11 editor
PAL-11 S relocatable assembler
LlNK-11 S link editor
Absolute Loader
ODT-11X debug
IOX LP I/O executive program
DUMP-AB-PO
DUMP-AB-PB
plus BASIC
FOCAL

Intelの歴史関連資料

1.インテル・ミュージアム(日本語版)
2005年2月4日版
http://web.archive.org/web/20050204194400/http://www.intel.co.jp/jp/intel/museum/index.htm

インテルの歴史に関連する下記資料が収録されている。

「マイクロプロセッサの歴史」
 
「インテルの歩み」
 

インテルマイクロプロセッサ誕生25周年を記念して製作された、インテルの歴史的事項に関わる「著名人へのインタビュー(Interviews)」の日本語版や、「インタラクティブ・ヒストリー(http://www.intel.co.jp/jp/intel/museum/iwh/iwh_main.htm)は2002.10.20現在では残念なことに見ることができない。

このサイトは下記のようなデータから構成されている。

インテルの社史 Corporate Anniversary Brochures
下記のようなインテルの社史をダウンロードすることができる。
15年史 Intel(1988) A Revolution in Progress
20年史 Intel(1993) Intel: Architect of the Microcomputer Revolution
25年史 Intel(1998) Defining Intel: 25 Years / 25 Events
35年史 Intel(2003) Intel: 35 Years of Innovation

Gordon Moore、Robert Noyce、Ted Hoff、Groveらの写真、4004関連の様々な写真、ビジコンの計算機の写真などの歴史的文書をダウンロードすることができる。

1971年の4004から2003年のPentium M までのインテルの主要なマイクロプロセッサーに関する簡単な紹介。一部について大きな画像がある。

インテルのマイクロプロセッサーをファミリー別に分けて、クロック速度、発表日、トランジスタ数、キャッシュメモリ量、対応可能メモリ量、バス速度などの一覧をダウンロードすることができる。
発表日順のマイクロプロセッサー一覧は、http://www.intel.com/pressroom/kits/quickrefyr.htmでダウンロードすることができる。

ムーアの法則に関する様々な文書をダウンロードすることができる。

最初の製品 64-bit Bipolar RAM「3101」(1969年1月1日)からはじめて、 2005年6月27日の Intel Celeron D processor 351まで全部で102ページの一覧表になっている。各製品には簡単なコメントが付されている。

下記のように、インテル社の社員および幹部の証言を見ることができる。
Andy Grove
Ted Hoff
Gordon Moore(1983.10.17
2002.1.31
Robert Noyce(インテル時代Sematech時代

Microcomputing関連論文および資料

Mori. R. et al. (1978) Japanese microprocessors — 1978, Euromicro Newsletter , 5(3) , May 1979, pp.150–154
Ryoichi Mori、Morihiko Tajima, Yoshikuni Okada, Hiroaki Tajimaという4名による共著論文。

Faggin, F. ‎(2009) “The Making of the First Microprocessor: The Intel 4004 CPU-on-a-chip was developed under pressure on an extremely tight schedule – and it worked,” IEEE Solid-State Circuits Magazine, Winter 2009
http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=4776530

Healey, M. (1980) “Microcomputing into the 80s,” 4(6), Microprocessors and Microsystems, pp.223-226
http://www.sciencedirect.com/science/journal/01419331/4/6
 
Ted Hofへのインタビュー
Grove, Andrew S.(1990) “The Future of the Computer Industry,” California Management Review, 33(1), pp.148-160.
Intelのマニュアルに見るMicrocomputer
 

Byte
https://archive.org/details/byte-magazine

 
 
 

COMPUTE. The PET Gazette with a New Name. The Journal for Progressive Computing., Issue 1, Fall 1979

CPU史関連WEBサイト

1.CPUの一般的歴史に関するリンク情報

2.個々の歴史的CPUに関するリンク情報

    このサイトは、"the largest and most complete source for 6502-related information in the world"を目指したものであり、6502に関する様々な情報が掲載されている。

NECとIntelの8086のマイクロプロセッサーの著作権をめぐる訴訟

Contreras,Jorge, Laura Handley and Terrence Yang (1990) “NEC v. INTEL : Breaking New Ground in the Law of Copyright,” Harvard Journal of Law & Technology, Volume 3, Spring Issue, 1990
http://jolt.law.harvard.edu/articles/pdf/v03/03HarvJLTech209.pdf
マイクロプロセッサーのマイクロコードの著作権をめぐるNECとIntelの裁判における1989年の判決 NEC Corp. & NEC Electronics, Inc. v. Intel Corp., No. C-84-20799, 1989 WL 67434に関する論文。
同論文によると、 それ以前の判決 NEC Corp. v. Intel Corp., 645 F. Supp. 590 (N.D. Cal. 1986)は、判決を下した地裁判事がインテルの株式を所有していたことが判明したため無効となった。[NEC Corp. v. U.S. Dist. for N. Dist. Cal., 835 F.2d 1546 (9th Cir. 1988)]

同論文によると、判決の主要内容は下記の3点である。
1) インテルのマイクロプロセッサーのROMの中に埋め込まれているマイクロコードは著作権保護の対象となること
2) マイクロコードに関するリバースエンジニアリングはマイクロコードの著作権を侵害するものではないこと
3) 類似のマイクロコードを「クリーンルーム」で独立に開発した場合には著作権侵害を犯していないことの説得的証拠となること

インテルの社史

インテルの社史をインテル社の下記Webサイトからダウンロードすることができる。

http://www.intel.com/about/companyinfo/museum/archives/anniversary.htm

インテルの15年史
A Revolution in Progress (1968-1983)
印刷用PDF

インテルの20年史
Intel: Architect of the Microcomputer Revolution (1968-1988)
印刷用PDF

インテルの20年史
Defining Intel: 25 Years/25 Events (1968-1993)
印刷用PDF

インテルの35年史
Intel: 35 Years of Innovation (1968?2003)
印刷用PDF

1970年代後半期におけるマイクロプロセッサー利用状況 —  ホームブリュー・コンピューター・クラブの会員が利用していたコンピュータのCPUの種別

1970年代後半期におけるマイクロプロセッサー利用状況 —  ホームブリュー・コンピューター・クラブの会員が利用していたコンピュータのCPUの種別

    下記の表に示したように1975年および1976年にホームブリュー・コンピューター・クラブの会員を対象としたアンケート調査では、8008,8080,Z80というインテル系8bitCPUの利用数が30(79%),44(63%),63(62%)というように過半数を超えていることがわかる。一方、6800,650xというモトローラ系8bitCPUの利用者数は、4(11%)、16(23%),30(30%)というように着実に割合を増やしているが、少数派となっている。
    また1976年1月7日と1976年6月9日の調査結果を比較すると、1月7日に制作中と答えた28のほとんどがインテル系8bitCPUを選択したのではないかと推測される。

      1975/
    10/15
    1976/
    1/7
    1976/
    6/9
    Intel 4004   1 1
    Intel 8008 5 7 8
    Intel 8080 25 37 53
    Motorola 6800 2 9 12
    MOS Technology 650x 2 7 18
    Zilog Z-80     2
    DEC PDP-8     4
    DEC PDP-11/20     1
    DEC LSI-11     3
    その他 4 9 1
    合計 38 71 103
    製作中   28  

    [出典]Warren, J.(1977) “Personal and Hobby Computing: an Overview,” Computer, Volume: 10 , Issue: 3, p.14
    <表のデータに関する注>1976/6/9の合計値は上記論文では101となっているが、各CPU別の値を合計した数値である103に訂正した。またホームブリュー・コンピューター・クラブでは、インテル系CPUが全体の過半数を超える割合を占めているが、Mos Technologyの事務所からさほど遠くはない場所にあったNew Jerseyの Amateur Computer Group ではMOS Technology 6502が支配的(dominant)であった(同上論文,p.14) 。

CPUのMIPS値の歴史的推移に関するグラフ

CPUのMIPS値の歴史的推移1971-1998
[出典]Makimoto,T., Eguchi,K., Yoneyama, M. (2001) “The Cooler the Better: New Directions in the Nomadic Age,” Computer, April 2001,p.40

Intel 4004(1971)からPentium II(1997)に至るCISCプロセッサーのMIPS値の歴史的向上とRISCプロセッサーのMIPS値の歴史的向上の比較
RISCプロセッサーの系列には、1980年代前半のSparcに始まるRISCプロセッサーと、単位消費電力当たりのCPU性能を重視した新世代のRISCプロセッサーとの2つがある。

IBMの最初のマイクロプロセッサー IBM 801

1975年にIBMは、RISCの設計原理(RISC design principle)に基づくマイクロプロセッサーの開発を目的とした研究プロジェクトを開始した。最初は「RISCの父」と呼ばれるJohn Cockeが研究プロジェクトを指導した。

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