MOS Technology: АҚШ-тағы микропроцессор өндірушісінің тарихы

Кіріспе

Пенсильвания штатында орналасқан, АҚШ-тағы жартылай өткізгіш компаниясы.

MOS Technology, Inc. компаниясы ("MOS" – металл оксидті жартылай өткізгіштің аббревиатурасы), кейіннен CSG (Commodore Semiconductor Group) және GMT Microelectronics деп аталды, Пенсильвания штатының Аудубон қаласындағы жартылай өткізгіштерді жобалау және өндірумен айналысқан компания болды. Ол ең әйгілісі 6502 микропроцессоры және Commodore International компаниясының үй компьютерлерінің әртүрлі үлгілері үшін жасалған жобаларымен танымал.

Тарих

Үш бұрынғы General Instrument басшысы – Джон Пайвинен, Морт Джаффе және Дон Маклафлин 1969 жылы Пенсильвания штатының Валли Фордж қаласында MOS Technology компаниясын құрды. Allen Bradley компаниясы Texas Instruments (TI) компаниясы жасаған электрондық калькуляторлар мен олардың чиптеріне екінші көзді іздеді. 1970 жылы Allen Bradley, MOS Technology компаниясының басым үлесін сатып алды. 1970 жылдардың басында TI, чиптерді ғана сатудың орнына, өз калькуляторларын шығаруға шешім қабылдады және оларды чиптердің өзінен де арзан бағамен ұсынды. Көптеген алғашқы чип компаниялары калькулятор чиптерін сатуға тәуелді болды және соңынан құлап кетті; аман қалғандары басқа чиптерді өндіруге көшті. MOS, Atari компаниясына арналған Pong ойынының жеке чипін жасап беруші болды. 1975 жылы жағдай күрт өзгерді. Motorola 6800 процессорларын жасаған бірнеше инженер, оның шығарылымынан кейін көп ұзамай Motorola компаниясын тастап кетті, себебі басшылық оларға дизайнның арзан нұсқасын жасауды тоқтатуды бұйырды. Ол кезде таза чип құю зауыттары болған жоқ, сондықтан олар жаңа процессорды өндіру үшін чип өндіретін компанияға қосылуға мәжбүр болды. MOS – АҚШ-тың шығыс жағалауындағы дұрыс аймақтағы, жақсы беделі бар шағын фирма еді. Төрт инженерлік топты Чак Педдл басқарды, оның құрамында Билл Мэнш те болды. MOS-та олар 6800-ден жоғары өнімділікке ие, сонымен қатар оған ұқсас, бірақ әлдеқайда арзан жаңа процессор жасауға кірісті. Нәтижесіндегі 6501 дизайны 6800-ға ұқсас болды, бірақ бірнеше дизайндық жеңілдетулер арқасында 6501 төрт есе жылдам жұмыс істеуі мүмкін еді.

Масканы бекіту

6800 сияқты бұрынғы CPU дизайндары «контактілік туралаушы» деп аталатын құрылғы арқылы жасалған. Бұл, негізінен, күрделі фотокөшіргіш машина болды, ол CPU дизайнын немесе «масканы» кремнийлі чиптің бетіне оптикалық түрде көшіретін. «Контакт» атауы масканың чиптің бетіне тікелей орналастырылуына байланысты болды, бұл чиптен материалды жұлып алуға себеп болатын маңызды кемшілік еді, ал ол материалдар келесі чиптерге көшірілетін. Бұл масканың шамамен он данадан кейін қолдануға жарамсыз болуына әкелді, және чиптердің көп бөлігінде өлімге әкелетін ақаулар пайда болды. Мысалы, 6800 сияқты күрделі чип үшін, маскалау процесі аяқталғаннан кейін чиптердің шамамен 10% ғана жұмыс істейтін. Бұл, дизайндегі ақаулар анықталғанда, маскаларды алып тастап, түзетуге және қайта орнатуға болатынын білдірді. Осылайша, бастапқы маскалардағы ақауларды жылдам жоюға мүмкіндік болды. Компанияның өндіріс желілері әдетте басқалардың көрсеткіштерін кері көрсетті; тіпті жаңа CPU дизайнының алғашқы партиялары – болашақта 6502 аталған – 70 процент немесе одан да жоғары сәттілік көрсетті. Бұл оның дизайны ғана емес, сонымен қатар өндіріс құны да төмен екенін білдірді.

6502 отбасы

6501 жарияланғаннан кейін Motorola дереу сотқа жүгінді. 6501 командалар жиынтығы 6800-мен үйлесімді болмаса да, функционалдық тіректері мен IC пакетінің өлшемдері бірдей болғандықтан, оны қолданыстағы аналық платаларға орнатуға болады. Осының өзі Motorola-ға сот процесін бастауға жеткілікті болды. Allen Bradley акцияларын негіс салушыларға қайтарды, 6501 сатылымы дерлік тоқтады, ал сот ісі көп жылдарға созылып, ақырында MOS айыппұл төлеуге мәжбүр болды. Ол 6501-ге ұқсас болды, бірақ бірнеше шағын айырмашылықтар бар еді: чипке қосымша сағат осцилляторы, әртүрлі функционалдық тіректер тізімі, SYNC сигналын жасау (бір қадамдық орындауды қолдау) және деректерді басқару сигналдарын (DBE және BA) алып тастау (біріншісі тікелей 2-фазалық сағатқа қосылды). Ол күрделі 6800 және Intel 8080 процессорларынан артық өнімділік көрсетті, бірақ әлдеқайда арзан және пайдалануға ыңғайлы болды. Motorola 6800-ді ауыстыру мүмкіндігі 6501-де болмаса да, оның төмен құнының арқасында ол 6800-ден тез арада танымал болды. 6502 өте арзан болғандықтан, көптеген адамдар 1975 жылғы сауда көрмесінде оны алғаш көрсеткенде, оның алаяқтық екеніне күдіктенді. Олар MOS-тың маскиру әдістерін білмеді және қазіргі өнеркәсіптік өнімділік көрсеткіштері бойынша бір чиптің құнын есептегенде, ол дұрыс емес шықты. Бірақ Motorola мен Intel бәсекелесу үшін өз процессорларының бағасын p=$-дан p=$ дейін төмендеткен кезде, оны сатып алуға байланысты барлық күмән жойылды. Олардың бұл әрекеттері 6502-нің нақтылығын растады, ал көрменің соңына қарай үлгілерге толы ағаш бөшке бос қалды. 6502 сол замандағы ең танымал чиптердің біріне айналды. Rockwell International, GTE, Synertek және Western Design Center (WDC) сияқты бірқатар компаниялар 650x процессорлар отбасын MOS-тан лицензиялады. Негізгі процессордың 6503-тен 6507-ге дейінгі бірнеше нұсқалары төмен құнмен 28 тірекке орнатылатын пакеттерде ұсынылды. Әртүрлі модельдер сигнал немесе адрес тірекшелерін алып тастады. Олардың арасында ең танымал болғаны – Atari 2600 және Atari дискілік жетектерінде қолданылған 6507 болды. 6504 кейде принтерлерде қолданылды. MOS сонымен қатар сыртқы сағаттарды пайдаланатын ұқсас процессорлар сериясын шығарды, олардың атауындағы үшінші санға "1" қосылды, мысалы, 6512-ден 6515-ке дейін. Бұл жүйелерде сағаттық қолдау аналық платадағы басқа көзден берілген жағдайда олар тиімді болды. Соңғы жаңалық – Commodore 64 құрылғысында қолданылған, қосымша I/O порттары бар 6510 "кроссовер" процессоры болды.

When the 6501 was announced, Motorola launched a lawsuit almost immediately. Although the 6501 instruction set was not compatible with the 6800, it could nevertheless be plugged into existing motherboard designs because it had the same functional pin arrangement and IC package footprint. That was enough to allow Motorola to sue. Allen Bradley sold back its shares to the founders, sales of the 6501 basically stopped, and the lawsuit would drag on for many years before MOS was eventually forced to pay in fines. In the meantime MOS had started selling the 6502, a chip capable of operating at 1 in September 1975 for a mere It was nearly identical to the 6501, with only a few minor differences: an added on chip clock oscillator, a different functional pinout arrangement, generation of the SYNC signal (supporting single instruction stepping), and removal of data bus enablement control signals (DBE and BA, with the former directly connected to the phase 2 clock instead). It outperformed the more complex 6800 and Intel 8080, but cost much less and was easier to work with. Although it did not have the 6501's advantage of being able to be used in place of the Motorola 6800 in existing hardware, it was so inexpensive that it quickly became more popular than the 6800, making that a moot point. The 6502 was so cheap that many people believed it was a scam when MOS first showed it at a 1975 trade show. They were not aware of MOS's masking techniques and when they calculated the price per chip at the current industry yield rates, it did not add up. But any hesitation to buy it evaporated when both Motorola and Intel dropped the prices on their own designs from p=$ to p=$ at the same show in order to compete. Their moves legitimized the 6502, and by the show's end, the wooden barrel full of samples was empty. The 6502 would quickly go on to be one of the most popular chips of its day. A number of companies licensed the 650x line from MOS, including Rockwell International, GTE, Synertek, and Western Design Center (WDC). A number of different versions of the basic CPU, known as the 6503 through 6507, were offered in 28 pin packages for lower cost. The various models removed signal or address pins. Far and away the most popular of these was the 6507, which was used in the Atari 2600 and Atari disk drives. The 6504 was sometimes used in printers. MOS also released a series of similar CPUs using external clocks, which added a "1" to the name in the third digit, as the 6512 through 6515. These were useful in systems where the clock support was already being provided on the motherboard by some other source. The final addition was the "crossover" 6510, used in the Commodore 64, with additional I/O ports.

Commodore Semiconductor Group компаниясы

6502 қаншалықты табысты болса да, компанияның өзінде мәселелер туындады. 6502 шығарылған шамада, MOS-тің калькуляторлық IC нарығы құлдырап, бұрынғы өнімдерінің шығарылуы тоқтады. Көп ұзамай олар күрделі қаржылық қиындыққа тап болды. Тағы бір компания, Commodore Business Machines (CBM), калькулятор нарығына көп инвестиция салған еді және TI-дің нарыққа енуінен дерлік құрып қалды. Жаңа капитал құю CBM-ді құтқарып, компанияның ЖК жеткізушілеріне инвестиция салуға мүмкіндік берді, осылайша олардың ЖК жеткізілімін бұрынғыдай тоқтатудың алдын алуға көмектесті. LED дисплей өндірушілері, қуатты басқару құрылғылары және драйверлік чиптерді, соның ішінде MOS-ты жеткізушілер де осы компаниялардың қатарында болды. 1976 жылдың соңында NYSE-де нарықтық капитализациясы шамамен 500 миллион доллар болатын CBM компаниясы, барлық акциялар бойынша келісім-шарт жасасып, MOS компаниясын сатып алды (MOS-тың нарықтық капитализациясы шамамен 80 миллион доллар болатын). MOS акционерлері CBM-де 9,4 пайыздық үлеске ие болды, бірақ Чак Педдл Commodore компаниясына бас инженер ретінде қосылуы керек еді. Келісім орындалды, және фирма негізінен Commodore-дың өндірістік бөліміне айналды, бірақ нұсқаулықтарды қайта басып шығару қажеттігі болмауы үшін біраз уақытқа дейін MOS атауын сақтап қалды. Кейіннен MOS Commodore Semiconductor Group (CSG) болып өзгерді. CSG деп аталғанына қарамастан, 1989 жылға дейін шығарылған барлық чиптерде ескі "MOS" логотипі болды. Бұрынғыда MOS KIM 1 деп аталатын қарапайым компьютерлік жиынтықты жасаған, негізінен 6502 чипін көрсету үшін. Commodore-да Педдл иесі Джек Трамиелді калькуляторлардың перспектисіз екеніне және үй компьютерлерінің жақын арада өте танымал болатынына көндірді. Алайда, бастапқы дизайн тобы Джек Трамиел үшін Motorola-да жұмыс істегенге қарағанда осы компанияда жұмыс істеуге одан да аз қызығушылық танытқандай көрінді, және команда тез арада тарап кетті. Соның салдарынан жаңадан аяқталған 6522 (VIA) чипі көп жыл бойы құжатталмады. Билл Менш Commodore компаниясының MOS-ты сатып алуынан бұрын Аризонаға оралды. ICE деп аталатын жергілікті компанияда қысқа уақыт кеңесші болып жұмыс істегеннен кейін, ол 1978 жылы Western Design Center (WDC) құрды. 6502 желісінің лицензия алушысы ретінде олардың алғашқы өнімдері – қателер түзетілген, қуатты тиімді CMOS нұсқалары 6502 (65C02), жеке чип ретінде де, 65C150 деп аталатын микробасқарушы құрамында да болды. Бірақ содан кейін олар 65816-ны енгізу арқылы желіні кеңейтті, ол түпнұсқа 65C02-нің 16 биттік жаңартуы болды және үйлесімділік үшін 8 биттік режимде де жұмыс істей алды. Содан бері WDC бастапқы MOS каталогының көп бөлігін CMOS-қа көшірді, ал 6502 медициналық жабдықтар және автомобильдердің приборлық тақталарын басқару жүйелері сияқты кіріктірілген жүйелер нарығында танымал процессор болып қала берді.

However successful the 6502 was, the company itself was having problems. At about the same time the 6502 was being released, MOS's entire calculator IC market collapsed, and its prior existing products stopped shipping. Soon they were in serious financial trouble. Another company, Commodore Business Machines (CBM), had invested heavily in the calculator market and was also nearly wiped out by TI's entry into the market. A fresh injection of capital saved CBM, and allowed it to invest in company suppliers in order to help ensure their IC supply would not be upset in this fashion again. Among the several companies were LED display manufacturers, power controllers, and suppliers of the driver chips, including MOS. In late 1976, CBM, publicly traded on the NYSE with a market capitalization around , purchased MOS (whose market cap was around ) in an all stock deal. Holders of MOS received a 9.4 percent equity stake in CBM on the condition that Chuck Peddle would join Commodore as chief engineer. The deal went through, and while the firm basically became Commodore's production arm, they continued using the name MOS for some time so that manuals would not have to be reprinted. After a while MOS became the Commodore Semiconductor Group (CSG). Despite being renamed to CSG, all chips produced were still stamped with the old "MOS" logo until 1989. MOS had previously designed a simple computer kit called the KIM 1, primarily to "show off" the 6502 chip. At Commodore, Peddle convinced the owner, Jack Tramiel, that calculators were a dead end, and that home computers would soon be huge. However, the original design group appeared to be even less interested in working for Jack Tramiel than it had for Motorola, and the team quickly started breaking up. One result was that the newly completed 6522 (VIA) chip was left undocumented for years. Bill Mensch left MOS even before the Commodore takeover, and moved home to Arizona. After a short stint consulting for a local company called ICE, he set up the Western Design Center (WDC) in 1978. As a licensee of the 6502 line, their first products were bug fixed, power efficient CMOS versions of the 6502 (the 65C02, both as a separate chip and embedded inside a microcontroller called the 65C150). But then they expanded the line greatly with the introduction of the 65816, a fairly straightforward 16 bit upgrade of the original 65C02 that could also run in 8 bit mode for compatibility. Since then WDC moved much of the original MOS catalog to CMOS, and the 6502 continued to be a popular CPU for the embedded systems market, like medical equipment and car dashboard controllers.