Simulation au niveau transistor du Intel 4004
Introduction
L’Intel 4004, le tout premier processeur commercialisé est une petite merveille technologique des années 1970. À cette époque, il était encore possible de voir les transistors de circuits intégrés presque à l’oeil nu. Un simple microscope permet de dévoiler la complexité qui se cache sur ces plaquettes de silicium:
Pour ceux qui sont intéressés par une histoire détaillée du intel 4004, un site en anglais ici.
Mon but ici est de décortiquer le intel 4004 transistor par transistor, afin de comprendre ses mécanismes en profondeur. Pour cela, je vais utiliser les schémas officiels et faire une simulation complète sous TICS, mon logiciel de simulation de circuits intégrés à partir d’images bitmap.
Simulation
Après plusieurs jours de travail pour retranscrire les schémas d’origine dans TICS sans erreur, voici le circuit complet en version petit format et grand format (il suffit de cliquer sur l’image):
Ce circuit est totalement fonctionnel, mais il nécessite d’être interfacé avec au moins une ROM, émulée dans le cas présent pour tester des programmes facilement. Le plus impressionnant étant que tout tient dans une si petite image.
Grâce à cette simulation il va être possible d’identifier des parties du circuit afin de comprendre les mécanismes internes du processeur.
Ci-dessous, l’animation d’un programme qui remplit tous les registres un à un.Un clic sur l’image pour voir l’animation complète:
On reconnaît facilement les registres (le bloc en bas a droite) qui se remplissent ligne par ligne.
L’identification des parties du circuit et leur fonctionnement se fera dans un prochain article.