Внутри ALU-чипа 74181: фотографии кристалла и реверс-инжиниринг

Значимый прорыв формирует отрасль ИИ: kindredF 1 час назад Внутри ALU-чипа 74181: фотографии кристалла и реверс-инжиниринг Средний 11 мин 2. 2K История IT Реверс-инжиниринг * Электроника для начинающих Обзор Перевод Автор оригинала: Ken Shirriff Что находится внутри TTL-чипа? Чтобы разобраться, я вскрыл ALU-чип 74181, сделал фотографии кристалла в высоком разрешении и провёл его реверс-инжиниринг.

(примеч 1) Внутри обнаружилось несколько типов логических элементов, реализованных на любопытных схемах и необычных транзисторах. 74181 был популярным чипом 1970-х: его использовали для вычислений в арифметико-логических устройствах (ALU) мини-ЭВМ. Это чип средней сложности: в нём около 67 логических элементов и 170 транзисторов(примеч 3), реализованных на быстрой и популярной для своего времени TTL-логике — transistor-transistor logic.

Технические детали

Ниже — фотография кристалла 74181. Нажмите на изображение, чтобы открыть версию в высоком разрешении. Золотистые дорожки — это металлический слой, который соединяет схемы внутри чипа.

На самом деле это не золото, а алюминий: он кажется золотистым из-за освещения. Белые квадраты по краям кристалла — контактные площадки, к которым тончайшими проволочками подключены внешние выводы корпуса. Под металлическим слоем находится кремний, из которого и сделан чип.

Слабые линии показывают легированные области кремния: из них сформированы транзисторы и резисторы. На первый взгляд кристалл может казаться безнадёжно сложным, но если разбирать его внимательно, можно понять, как он работает. Фотография кристалла микросхемы АЛУ 74181.

Отраслевые последствия

Полная версия откроется по ссылке. Чип 74181 важен прежде всего своей ролью в истории мини-ЭВМ. До эпохи микропроцессоров процессоры мини-ЭВМ собирали из плат с отдельными микросхемами.

Арифметические операции — сложение и вычитание — и логические операции вроде AND, OR и XOR выполняло арифметико-логическое устройство процессора, ALU. В ранних мини-ЭВМ ALU строили из большого количества простых логических элементов. Но в марте 1970 года Texas Instruments представила микросхему 74181 Arithmetic / Logic Unit (ALU): полноценное 4-битное ALU в одном быстром TTL-чипе.

(примеч 4) Этот чип поддерживал 32 арифметические(примеч 5) и логические(примеч 2) функции, а также быстрый упреждающий перенос. (примеч 7) 74181 упрощал конструкцию процессора мини-ЭВМ и делал её компактнее, поэтому чип использовали во многих машинах: от популярных мини-ЭВМ PDP-11 и NOVA до мощной VAX-11/780 и настольного компьютера Datapoint 2200. Даже сегодня 74181 встречается в ретрохакерских проектах.

Этот прогресс даёт важные сигналы о будущем отрасли, и технологический мир внимательно наблюдает.