
2026/05/08 20:21
【第 8 世代】8 ビット時代のマイクロプロセッサ 8 つ(2024 年)
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要約▶
Japanese Translation:
この本文は、1970 年代後半から 1980 年代初頭の、象徴的な地位や大量生産への主導権を確立しなかった 8 ビットマイクロプロセッサの設計について 8 つを論じています。これらのプロジェクトは、マイコンとは明確に区別されるものであり、独自の技術的選択や市場の変化によって形成された歴史的な代替方案を浮き彫りにしています。主な例としては、Texas Instruments の TMX-1795 があり、これは Intel 8008 の命令セットアーキテクチャに影響を与えたカスタム設計です。特にこのチップは、Gilbert Hyatt と TI の間の特許訴訟の中心であり、1996 年の Microprocessor Forum で披露されました。別の重要なプロジェクトは、RCA の 1802 です。これは、低い消費電力 CMOS マイクロプロセッサとして最初にシリコンオンサファイア技術を利用したものであり、Voyager や Viking など宇宙探査機の電源として、その簡潔さと効率性が活かされました。本稿は、企業戦略がこれらの設計の形成にどう影響したかを詳述しています:Motorola はライバルである Mostek に対して自社の課題をライセンスし(Mk 5065 を作成)、これは独特なメモリ/レジスタ機能を持つ行き止まりでしたが、同時に 6800 シリーズへの転換を行いました。また、Federico Faggin が Intel を去って Zilog を率い、Intel の後継者である 8085 が市場シェアを Z80 に失わせたのもこの時期の出来事です。その他著名な設計には、Signetics 2650(メモリセグメンテーションに制約)、Electronic Arrays 9002(1978 年にその低価格により NEC に売却)、Intersil 6100(PDP-8 互換の CMOS チップだが不慣れなアーキテクチャのため失敗)、および Texas Instruments の TMS 9900 シリーズが含まれます。これらのプロジェクトは obscure なものの、多くはその破綻が重大でした:TI は 1984 年に 99/4A シリーズを廃止した時点で、四半期で 3.3 億ドルの損失を出しました。結局のところ、これらはニッチなハードウェアの進化を示しており、x86 のような現代の標準へと進むべきものもいましたが、不慣れなアーキテクチャや移り変わるソフトウェア市場によって軌道から外れたという教訓を与えています。
本文
8 ビット時代の輝点:象徴的なプロセッサ設計 8 つ(第 2 回)
前回の記事『8 ビット時代の輝点:象徴的なプロセッサ設計 8 つ』では、1970 年代から 1980 年代初頭に登場した最も重要なマイクロプロセッサの設計について考察いたしました。今回は、同様の時代のその他の 8 ビット設計のうち、上記リストには入らなかったもののを特集します。
基本的なルールは以前と同じです:対象となるのはマイクロコントローラではなくマイクロプロセッサである必要があります。ただし、必ず量産された必要はありません。事実上の多くが大きな影響を与えたわけではありませんが、「商業的には成功しなかったからといって、面白くないという意味にはなりません」。市場の失敗から学べることは、成功から学ぶことと同様に多いのです。では、今回はあまり知られていない「8 ビット時代」のマイクロプロセッサをご紹介します。
TMX-1795
リストの最初の製品はテキサス・インスツルメンツ(TI)のものからです。マイコン開発の先駆けとなったチーム(ガリー・ブーン率いるチーム)は、以前にコントロールターミナル社(Control Terminal Corporation)の「Datapoint 2200」端末向けのカスタム設計に従事し、その結果として TMX-1795 マイクロプロセッサが開発されました。後にインテルが同じ命令セットアーキテクチャ(ISA)を採用して 8008 を開発したのも、この流れでした。
TMX-1795 は、正当性を持って「最初のマイクロプロセッサの一つ」と主張できる数々の設計の一角を占めています。ケン・シェフィールド氏は、第 1795 号およびそれに関する主張争いについてここで詳しく書かれています。非常に優れたブログ記事ですので、ケン氏の結論を先にご紹介します!
TMX-1795 は量産にこぎ着けることもありませんでしたが、数十年後の後に大きな影響を与えました。この設計は、 gilbert hyatt(ギルバート・ハイアット)氏と TI 間の特許訴訟で使用されました。
- 画期的な 8 ビット設計
- ハイアット氏のマイクロプロセッサ特許の撤回に貢献
- TI にとっての大きな機会損失?
Mostek 5065(Mk 5065)
Mostek 5065 は以前にも触れました。前回の記事『モトローラの開拓者 6800:起源とアーキテクチャ』では、モトローラが最初のマイクロプロセッサ設計の量産に苦戦し、当初は Olivetti の電卓向けに開発されたものでした。そのため、同社はテキサス州のライバルである Mostek 社にライセンス转让し、ここで MK 5065 となりました。
潜在的なユーザーにとって、5065 が将来性は持たないことが明らかだったことは明白だったはずです。モトローラは 6800 に乗り換えた一方、Mostek は設計の更新には関心を示さず、おそらくライセンス条項がそれを許しなかったためでしょう。Mk 5065 は行き止まりであり、それを採用する理由は何でしょうか?
Mk 5065 の興味深い点は、モトローラ 6800 と MOS テクノロジーの 6502 を開発したチームによる最初の試みにあたるところです。後に設計の特徴となるいくつかの機能は、すでに 5065 に出現していました。例えば、「スタック」としてメモリのページ 1 を使用することなどが挙げられます。
Mk 5065 の主要機能:
- メモリページ 1 をスタックページとして使用(6502 と同様)
- 高速割り込み(レジスタセット 3 つを使用)
Intel 8085
出典:Konstantin Lanzet - CPU Collection Konstantin Lanzet, CC BY-SA 3.0
インテルの 8085 は、画期的な 8080 の後継機です。PC レボリューションを加速した CPU が 8080 でした。8080 の設計を主導したフェデリコ・ファッキン氏は、アンドリュー・グロブ氏と不和に陥った後、インテルを離れ Zilog を設立しました。そこで彼は Z80 の開発を主導し、8080 よりも多くの大幅な改善を導入しました。これには IX および IY インドキスレジスタ、一連の代替レジスタ、DRAM リフレッシュ機能内蔵、多数の追加命令などが含まれました。
対照的に、8085 ははるかに控えめなアップグレードでした。8080 と比較すると、いくつかのサポートチップを組み込み、クロック速度を 3.5 または 6 MHz に引き上げました。8085 も悪い設計ではありませんでしたが、ファッキン氏の Zilog Z80 と比較すると非常に物足りなくあり、市場で Z80 に後れを取りました。
Intel 8085 の主要機能:
- Z80 と比較するとほとんど改善が見られず、それが問題の根源でした。
Signetics 2650
Signetics 2650 は、同世代の多くの他の設計とは異なり、ミニコンピュータと競合するために設計され、IBM 1130 ミニコンピュータをモデルにしています。当初 1972 年に設計された当時は市場リーダーであるインテル 8008 と対抗可能でしたが、量産化は 1975 年までかかりませんでした。その頃には、モトローラ 6800 やインテル 8080 が 2650 を凌ぎ、メモリの 8k セグメントへの分割といった大きな制限を抱えていました。
Signetics 2650 の主要機能:
- ベクター割り込み
- オンチップコールスタック
- メモリ容量 32k に制限(8k セグメントに分割)
RCA 1802
出典:Pauli Rautakorpi - Own work, CC BY 3.0
多くの点で、RCA 1802 は時代を超越していました。初の CMOS マイクロプロセッサであり、シンプルな命令セットは RISC のようなものであり、RISC の概念が普及するよりも約 10 年も前に登場しました。しかし、この単純さのためにも一般的な機能、例えば条件付き分岐やサブローチンコールなどが省略されました。おそらく、当時は処理器の機能を命令セットの特徴に基づいて宣伝する時代であったため、これが人気がない理由になったのでしょう。
一方、RCA 1802 はいくつかのビデオゲームコンソールで採用され、CPU Shack によると、「... 宇宙空間での運用に適した放射線や静電気の耐性を確保するために、サファイア上シリコン(SOS)技術を使用していたバージョンがあった」とのことです。
RCA 1802 の主要機能:
- 初の低電力 CMOS マイクロプロセッサ
- 極度の単純性
- バイオジャー、ウィキング、ガリレオ宇宙探査機で使用
Electronic Arrays 9002
有料壁(Paywall)の後に紹介するのは、「8 ビット」時代の最後の 3 つの設計です。このリストに含まれる設計の中で最も知られていないものの一つですが、Wikipedia ではマイクロコントローラと見なされると記載されています。ただし、オンボードの ROM がありませんので、本質的にはマイクロプロセッサだと思われます。
低価格が最大の売りであり、安価な 28 ピンのパッケージを搭載していました。しかし、アドレス空間は 4k に制限されていました。Electronic Arrays は設計の製造に困難があり、迅速に失敗し、1978 年に NEC に売却されました。
Electronic Arrays 9002 の主要機能:
- オンチップ RAM 64 バイト
- 低価格な 28 ピンパッケージ
- メモリ容量 4k に制限
Intersil 6100
出典:Pauli Rautakorpi - Own work, CC BY 3.0
表面を見れば、Intersil 6100 は多くの利点を備えていました。人気のある DEC PDP-8 ミニコンピュータのアーキテクチャをベースに、ほぼ互換性があり、低電力 CMOS テクノロジーを用いて製造されました。DEC も自身の「DECMate」端末/パーソナルコンピュータ製品で採用しました。
出典:最初のアップローダーは Frotz(英ウィキペディア) - en.wikipedia から Commons に転送, CC BY-SA 3.0
Byte Magaine (1976 年 3 月号): THE FIRST [AND LAST?] OF THE 12 BIT MICROS?
しかし、6100 は大きな影響力を及ぼすことはできませんでした。おそらく 8 ビット設計が主流の時代に、12 ビットはあまりに不慣れでいただけでしょう。PDP-8 互換性も役に立たず、マイコン市場はまだ新しかったため、ほとんどのソフトウェアは scratch(ゼロから)作成されました。
Intersil 6100 の主要機能:
- 低電力 CMOS
- PDP-8 互換性
- 12 ビット
TMS 9900
TI で始まったところにもどり、再びテキサス・インスツルメンツの製品である TMS 9900 で締めくくりましょう。TMS 9900 をこのリストに掲載するのは議論を呼ぶかもしれません。TMS 9900 は 16 ビット処理器として宣伝されましたが、8 ビット時代には登場し、実際に 8 ビット設計と競合しました。追加の 8 ビットにもかかわらず、その性能は通常、8 ビット競合他社よりも劣っていました。
TMS 9900 は実際には TI-990 ミニコンピュータの小型化版であり、TI が単一アーキテクチャを基にしたシリーズ設計を構築するという戦略の一部でした。非常に成功した電卓事業を持つ TI にとって、成長しているホーム/パーソナルコンピュータ市場での地位確立は自然な流れです。そのため、TMS 9900 を利用して TI 99/4 を開発しました。
出典:Tocchet22, CC BY-SA 4.0
TI 99/4 およびその後継機 TI 99/4A は、同時に巨大な成功と大規模な商業的な失敗でした。Wikipedia に記載されている通りです。
1982 年末までに、TI は米国ホームコンピュータ市場を支配し、テキサス州ルバック(Lubbock)の工場で毎日 5,000 台のコンピューターを発送していました。1983 年になると、99/4A は 100 ドル未満で赤字状態で販売されていました。ユーザー基盤の拡大をもたらした大規模な割引にもかかわらず、テキサス・インスツルメンツは 1983 年第 3 四半期に 3.3 億ドルの損失を記録し、1983 年 10 月に TI-99/4A の生産中止を発表しました。生産は 1984 年 3 月までに終了しました。
表面上では TI が TMS 9900 を採用する戦略は魅力的でした。TI はブランド、流通網、成功に必要な財務リソースを備えていました。しかし、設計の実装には問題があり、TI はこのプロジェクト全体で大いに失敗しました。TMS 9900 や TI 99/4 から得られる教訓は数多くあり、本当にフォローアップ記事に値します。今後に期待してください!
TMS 9900 の主要機能:
- 16 ビット
- スロー!
関連資料とリソース
- **ケン・シェフィールドによる第 1795 号の起源と設計について。**いつものように読み応えのある内容です! http://www.righto.com/2015/05/the-texas-instruments-tmx-1795-first.html
- IEEE Spectrum による TMS 9900 の物語の素晴らしい詳細な説明。 https://spectrum.ieee.org/the-inside-story-of-texas-instruments-biggest-blunder-the-tms9900-microprocessor
- Bitsavers で Mk-5065 のデータシート http://www.bitsavers.org/components/mostek/_dataBooks/1974_Mostek_Integrated_Circuit_Guide.pdf
- RCA 1802 についての追加情報は CPU Shack で。 https://www.cpushack.com/CPU/cpu2.html
- Signetics 2650 についての追加情報は CPU World で。 https://www.cpu-world.com/CPUs/2650/index.html https://www.cpu-world.com/Arch/6100.html
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