En teknisk historiefortelling

Transkript

1 Tretti år med digital kretsteknikk En teknisk historiefortelling av Yngvar Lundh Utrolig mye har hendt på et par mannsaldre

2 Digitalteknikk De første viktige tretti år Vi kalte det Sifferteknikk Data - Tele - og mer og mer og mer. Tilgjengelighet Sterke hjelpemidler billig nok for alle

3 Liten interesse Omkring 1960: Norge bør ikke satse på regnemaskinteknikk Studiemøtet i Radioteknikk og Elektroakustikk 1962 Teknisk Ukeblad 1963 Dristig ledelse ved FFI lot oss holde på

4 Femtiårene Datamaskiner fant sin grunnleggende form (von Neumann) Datamaskiner ble praktiske hjelpemidler for industri, handel, forskning, forsvar Vakuumrør begrenset levetid Whirlwind computer MIT Lincoln Lab 1951 Ferranti Mercury FFI 1958

5 Pris drift - vedlikehold Datamaskin: Multi-million investering Ny spesiell bygning. Spesielt driftpersonale. Linjeskriver

6 Forsvarets forskningsinstitutt - FFI Et par entusiaster kuttet noen hjørner Et signalbehandlingsproblem ble løst digitalt: Lydia Transistorer Trykte kort Pålitelig mekanikk Først og fremst: Worst case design! Unge entusiaster Siffergruppen 1961

7 Ny industri i Norge Basert på elektronikk Digitalteknikk Utviklet ved FFI og SI Nusse SAM Rasmus Skjærebrenner Nord-1 Spesielt i 70- og 80-årene Odin for feltartilleri

8 Slektstavle for norske datamaskiner Fra Teknisk Ukeblad 1972

9 Rør var nødvendig men krevde vedlikehold De største datamaskinene i femtiårene kunne ha titusener av rør. Rør måtte skiftes ofte. Eksperimentell regnemaskin Hovedoppgave 1956 NTH - FFI TX-0 Transistormaskin 1957 En epokegjørende utvikling Ved MIT Lincoln Lab

10 Matematikkmaskiner I femtiårene pågikk mange prosjekter i laboratorier, særlig i USA og England. Noen enkelte firmaer IBM og Ferranti leverte kommersielt

11 Solid state! Søkte etter nye komponenter Valget ikke opplagt Magnetiske elementer, ferritt Vakuumrør Best funksjon, men Ringkjerne med flere hull Biaksiale kjerner I femtiårene var valget ikke avgjort Transistor Logiske kretser, skiftregistre og andre registre, hurtighukommelse

12 Transistorutvikling Surface barrier var det hurtigste lansert i masseproduksjon 1953 av Philco Planar ble fremtiden. Utviklet 1959 ved Fairchild Semiconductors. Kom på markedet først i 60-årene Mange forskjellige fysiske transistor-prinsipper

13 Punktkontakt og planar 23. Desember 1947 Schockley og Bardeen Første planar transistor Fairchild 1959 Epitaxial gull-dopet Fairchild 1961

14 Konkurranse Planarteknikken var langt enklere og sikrere i produksjon Gjorde det mulig for flere å mestre Vi er de eneste Problem for den som skal bruke den komponenten Second sourcing ble en avgjørende faktor En ny komponent ble først godtatt på markedet når den var second sourced av minst en annen troverdig leverandør Fra ble det for alvor mulig å bruke transistorer i datamaskiner

15 Worst case komponenter En serie av digitale kretsmoduler ble utviklet ved FFI i Tre transistorer på markedet ble vurdert på ytelse og pris Og en av dem ble innkjøpt i stort antall En parameter, viktig for worst case ble målt. Komponentene sortert Suksessfaktor!

16 Et sett av moduler Grunnleggende logiske elementer, Port, flipflop, add Dokumentert Med regler for sammenkobling, og fanout. Fleksibelt.

17 Rask utvikling Allerede da gikk utviklingen raskt 1961: 100 khz (Lydia) 1963: 30 MHz (SAM) ny serie moduler Aller viktigst med transistorer var øket pålitelighet - Og plass og kraftforbruk

18 Hukommelse I dag kalles det minne Mange effekter og prinsipper Magnetisk tromme Williamson rør Utnyttet etterlysningstiden I fosforet Nikkel Forsinkelseslinjer Kvikksølv Elektrisk

19 Forsinkelseslinjer Lyd som er på vei er et minne Kvikksølvstreng Nikkeltråd Forsinkelse 10 μs Dvs 10 bit ved 1MHz Kobbertråd

20 Magnetkjerner Utviklet først i femtiårene Viktig i bruk fra medio 60, utover i 70-årene Myriabit (= bit) RCA 1953 RAM - Random Access Memory SAM x64 x 25 dvs: 4096 ord à 24+1bit

21 Integrerte kretser fra midt i 1960-årene Planarteknikken tillot mange transistorer på en brikke. 1969: 64 bit på en brikke : 256 bit Fairchild bits akkumulator Hukommelsesbrikker ble viktig for nesten all elektronikk En japansk fabrikant ble dominerende leverandør Skapte krise i elektronikkbransjen en gang i åttiårene

22 Mer kompakt med integrerte kretser Fra midt i sekstiårene SAM-2: Mindre, sterkere! Deretter i rask rekkefølge: Kongsbergs SM3 -og Odin

23 Kun masseproduksjon? Konstruksjon og prosessering var lenge forbeholdt noen etablerte firmaer Økende kompleksitet Mead and Conway revolution Konstruksjonsregler (Lambda) MPC

24 Multi Project Chip - MPC MPC Og Multi Chip Wafer Prøver i små antall Relativt billig

25 Interesse i Norge På FFI ble et par kretser konstruert Først en synkroniseringskrets for PCM- multipleks Digital telefonsentral, STK, NRK, Regjeringen, Militæret, Eksport Dernest en grensesnitt-krets for en multicomputer Ett kort Erstatter fire Martinus (1973) 30 kraftige prosessorer og en styremaskin

26 Kostruksjonshjelpemidler Tegning og kontroll mest manuelt Senere bedre tegneutstyr FFI anskaffet Computervision Data til USA via fjernskriver

27 Inspirasjon Vi inviterte prof. Carlo Sequin fra Berkeley Interesse fra studenter Prøvekretser sammen med MIT via Lynn Conway Firmaer startet i Oslo og Trondheim for Application Specific Integrated Circuits VLSI ble moderne ASIC bød på problemer Svært avhengig av antall

28 Mikroprosessorer osv Intel 4004 kom i 1971 Det var et svar på Application Specific. Gate arrays Motorola 1969 (12 gates) Texas Instruments 1970 Varianter etter hvert: PROM, PLA, PAL, GAL, CPLD, FPGA Siden har utviklingen fortsatt minst like fort Det kan mange her fortelle mer om!