حاسوب شبكي من شركة ASD لأشباه الموصلات

كان حاسوب شبكة أشباه الموصلات ASD ، المعروف أيضًا باسم الحاسوب الإلكتروني الجزيئي ، حاسوبًا مصغرًا للغاية يعتمد على الدوائر المتكاملة ، وقد عرضته شركة تكساس إنسترومنتس في أكتوبر 1961 لإظهار استخدام الدوائر المتكاملة في التطبيقات الرقمية. ^[¹^]^:⁶⁷^[²^]^[³^]^:¹⁰

تاريخ

الإلكترونيات الجزيئية

يبدو أن مصطلح "الإلكترونيات الجزيئية"، الذي يبدو غريباً في الوقت الحاضر، يعود في الأصل إلى الفيزيائي آرثر ر. فون هيبل . ^{[ 4 ]} وقد سبقت محاضرة فاينمان اللاحقة " هناك متسع كبير في الأسفل " (1959) بحثه المنشور عام 1956 بعنوان "الهندسة الجزيئية"، الذي دعا فيه إلى اتباع نهج تصاعدي في الهندسة:

ما هي الهندسة الجزيئية؟ إنها نمط جديد من التفكير في المشكلات الهندسية. فبدلاً من استخدام مواد جاهزة ومحاولة ابتكار تطبيقات هندسية تتوافق مع خصائصها الماكروية، يتم بناء المواد من ذراتها وجزيئاتها للغرض المطلوب. ^{[ 5 ]}^{: 315}

كانت هذه الفكرة مقبولة لدى شركة وستنجهاوس ، التي بدأت بحلول عام 1957 برنامجًا بعنوان "هندسة الأنظمة الجزيئية". ^{[ 6 ]}^{: 18} وبالمثل، بحلول عام 1957، دعمت قيادة أبحاث وتطوير القوات الجوية (ARDC) التابعة للقوات الجوية الأمريكية بدء برنامج بحث وتطوير في مجال الإلكترونيات الجزيئية، والذي قصدوا به "قطعة واحدة من مادة صلبة مصنعة لتحقيق وظيفة دائرة كاملة". ^{[ 3 ]}^{: 5-7} بعد بعض المناقشات بين وستنجهاوس والقوات الجوية الأمريكية، عقدت قيادة أبحاث وتطوير القوات الجوية (ARDC ) والرابطة الوطنية للصناعات الأمنية (NSIA) مؤتمرًا مشتركًا حول الإلكترونيات الجزيئية في عام 1958، ^{[ 6 ]}^{: 19}^{[ 7 ]} حيث قدم سي إتش لويس عرضًا بعنوان "احتياجات القوات الجوية".

بدلاً من استخدام مواد معروفة تؤدي وظائف إلكترونية محددة، وتصغير حجمها، ينبغي لنا بناء مواد تُظهر، بحكم بنيتها الجزيئية، ظواهر خصائص إلكترونية معينة. ... نُطلق على هذه العملية الأكثر دقة لبناء مواد ذات خصائص كهربائية محددة مسبقًا اسم الإلكترونيات الجزيئية. ^{[ 6 ]}^{: 19-20}

ابتداءً من أبريل 1959 وحتى عام 1960، موّلت القوات الجوية الأمريكية شركة وستنجهاوس بملايين الدولارات لمواصلة برنامجها التطويري في مجال الإلكترونيات الجزيئية. اقترحت وستنجهاوس نهجًا "شجيريًا" يتم فيه تشكيل بنية أشباه موصلات متعددة التطعيم في عملية واحدة، ربما مباشرةً من المصهور. ^{[ 8 ]}^{: 75-77}^{[ 6 ]}^{: 20-22}^{[ 3 ]}^{: 8-9.} سلّمت وستنجهاوس ثمانية أجهزة إلى القوات الجوية الأمريكية في عام 1960 نتيجةً لهذا البرنامج، إلا أنها لم تكن عمومًا أجهزة إلكترونية جزيئية بالمعنى المقترح أصلاً. ^{[ 8 ]}^{: 77.} عمليًا، يبدو أن مصطلح "الإلكترونيات الجزيئية" قد استُخدم بشكل فضفاض إلى حد ما، ربما لأن القوات الجوية الأمريكية، على حد تعبير جين سترول ، "أعجبت بالمصطلح كثيرًا". ^{[ 4 ]}^{[ 8 ]}^{: 77-78.} وبالمثل، في عامي 1959 و1960، مولت القوات الجوية الأمريكية شركة تكساس إنسترومنتس لتطوير الدوائر المتكاملة وإنشاء مصنع إنتاج تجريبي لإنتاج الدوائر المتكاملة المستوية المتجانسة. ^{[ 3 ]}^{: 10-11}^{[ 9 ]}^{: 40-42}^{[ 1 ]} . يشرح تقرير عن حاسوب شبكة أشباه الموصلات ASD أن "شركة تكساس إنسترومنتس تستخدم مصطلح 'شبكات أشباه الموصلات' لوصف مجموعة من المنتجات ذات الصلة، بينما تستخدم القوات الجوية مصطلحي 'الكتل الإلكترونية الوظيفية' و'الإلكترونيات الجزيئية' بشكل متكرر." (في الوقت الحاضر، يُطلق على العديد من هذه المنتجات اسم الدوائر المتكاملة). ^{[ 1 ]}^{: v}

الحاسوب

في إطار جهودها لتطوير الدوائر المتكاملة، موّلت القوات الجوية الأمريكية شركة تكساس إنسترومنتس (TI) لصنع حاسوب تجريبي. عُرف هذا الحاسوب باسم "الحاسوب الإلكتروني الجزيئي"، أو "حاسوب شبكة أشباه الموصلات ASD". ^{[ 3 ]}^{: 10-11}^{[ 9 ]}^{: 40-42}^{[ 1 ]}^{: 67.} صممه هارفي كراغون ، وعرضته شركة تكساس إنسترومنتس والقوات الجوية الأمريكية في أكتوبر 1961. ^{[ 10 ]}^{: 192-194}^{[ 9 ]}^{: 42}^{[ 3 ]}^{: 10}

البناء والهندسة المعمارية

كان الحاسوب صغيرًا جدًا، إذ لم يتجاوز وزنه 10 أونصات وحجمه 6.3 بوصة مكعبة، ولم يستهلك سوى 16 واطًا من الطاقة. وكان مزودًا بذاكرة منفصلة للتعليمات والبيانات؛ إذ كانت التعليمات تتكون من 8 بتات، تتألف من رمز عملية مكون من 4 بتات وعنوان مكون من 4 بتات، بينما كانت كلمات البيانات تتكون من 11 بتًا (10 بتات بالإضافة إلى الإشارة). ^{[ 2 ]}^{[ 1 ]}^{: § VI}

صُمم الحاسوب باستخدام دوائر متكاملة سيليكونية أحادية الطبقة ومسطحة، تعتمد على ترانزستورات ذات وصلات ثلاثية الانتشار، موصولة ببعضها بواسطة طبقة من الألومنيوم المترسب بالتفريغ . غُلفت الرقائق في عبوات ملحومة ومحكمة الإغلاق ذات عشرة أطراف، باستخدام إطارات وأطراف وغطاء من مادة الكوفار ، وقواعد خزفية محكمة الإغلاق بالزجاج. بلغت أبعاد العبوة 0.250 بوصة × 0.125 بوصة × 0.035 بوصة، باستثناء الأطراف. ^{[ 1 ]}^{: 1، 32-35، 53-56.} استُخدمت ثلاثة أنواع من الدوائر المتكاملة: قلابات RS ، وبوابات NOR ، ومحركات. جُمعت الدوائر المتكاملة المُغلفة في رُزم، ثم لُحمت معًا وغُلفت. استخدم الحاسوب 47 رزمة، تحتوي على 587 دائرة متكاملة مُغلفة. ^{[ 2 ]}

نظرًا لأن الذاكرة كانت أيضًا من أشباه الموصلات، ومبنية من قلابات، ونظرًا لمستويات التكامل المنخفضة في ذلك الوقت، فقد كانت صغيرة الحجم، إذ احتوت على 16 كلمة تعليمات و16 كلمة بيانات فقط. وقد وسّعت وحدة تحكم يدوية سعة الحاسوب بإضافة 16 كلمة تعليمات أخرى، وسمحت باستخدامه كآلة حاسبة مكتبية من خلال تشغيل برنامج مكون من 32 كلمة. إلى جانب وحدة التحكم، احتوى الحاسوب على مثقب وقارئ للأشرطة الورقية كأجهزة طرفية . وكانت سرعة الساعة 200 كيلوهرتز، واستخدم بنية تسلسلية ثنائية. ^{[ 1 ]}^{: § VI}

كان رمز العملية (opcode) مكونًا من 4 بتات، مما يُتيح 15 تعليمة، كما هو موضح في الجدول. وكانت عناوين الذاكرة أيضًا مكونة من 4 بتات، وكانت نسبية: عناوين التعليمات نسبية للتعليمة الحالية، وعناوين المعاملات نسبية لموقع المعامل الحالي. وكان لتوجيه معامل ما تأثير تغيير موقع المعامل الحالي إلى المعامل الجديد. لم تحتوي جميع التعليمات على عنوان. ^{[ 1 ]}^{: § VI}

مجموعة التعليمات ^{[ 1 ]}^{: § VI}
رمز العملية	عنوان	تأثير
يضيف	ن	أضف المعامل n إلى المُجمِّع
التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)	ن	قم بتحميل (مسح وإضافة) المعامل n إلى المُراكم
فرعي	ن	اطرح المعامل n من المُجمِّع
متعدد الجنسيات	ن	اضرب المُجمِّع في المعامل n
DIV	ن	اقسم المُجمِّع على المعامل n
القوة	ن	قم بتخزين المُجمِّع في المعامل ن
اليابان	م	تعليمات القفز m إذا كانت القيمة السالبة
JPZ	م	تعليمات القفز m إذا كان الصفر
جامعة جيه بي يو	م	تعليمات القفز m دائماً (بدون شروط)
شوفان نباتة		إخراج المُجمِّع إلى الشريط
الشوفان		قم بتخزين مُجمِّع الإخراج على الشريط وتوقف.
أوكس		قم بإخراج المُجمِّع إلى وحدة التحكم ثم أوقفه.
فاك		أدخل قيمة المُجمِّع من وحدة التحكم
لوم		تحميل المعامل وذاكرة التعليمات من الشريط
SDN	ن	غيّر المعامل الحالي إلى n

مراجع

1 2 3 4 5 6 7 8 9 طرق تصنيع شبكات أشباه الموصلات السيليكونية ، جي دبليو لاثروب، دبليو سي براور، إتش جي كراجون، التقرير المؤقت ASD 7-865 (IV)، مارس 1962، رقم العقد AF 33(600)-42210، مشروع ASD 7-865، التقرير الهندسي الفني المؤقت، يوليو-سبتمبر 1961؛ شركة تكساس إنسترومنتس، قسم الأنظمة الجوية، القوات الجوية الأمريكية؛ DTIC AD0273850.
1 2 3 حاسوب إلكتروني جزيئي من شركة TI ، كتيب ترويجي، TI، 1961.
1 2 3 4 5 6 الدوائر المتكاملة تصل إلى مرحلة النضج ، قيادة أنظمة القوات الجوية، القوات الجوية الأمريكية، 1966.
1 2 جين سترول، تاريخ شفوي أجراه شيلدون هوخهايزر في عام 2009، مركز تاريخ IEEE، بيسكاتاواي، نيوجيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية في المتحف الوطني للإلكترونيات، لينثيكوم، ماريلاند، الولايات المتحدة الأمريكية.
↑ "الهندسة الجزيئية"، أ. فون هيبل، مجلة ساينس ، سلسلة جديدة، 123 ، العدد 3191 (24 فبراير 1956)، الصفحات 315-317، JSTOR 1750067
1 2 3 4 "التاريخ الطويل للإلكترونيات الجزيئية: أصول الإلكترونيات الدقيقة لتكنولوجيا النانو" ، هيونغسوب تشوي وسيروس سي إم مودي، الدراسات الاجتماعية للعلوم 39 ، العدد 1 (فبراير 2009)، ص 11-50، doi : 10.1177/0306312708097288 ، ISSN 0306-3127 .
↑ مؤتمر NSIA-ARDC حول الإلكترونيات الجزيئية (واشنطن العاصمة، 13-14 نوفمبر 1958).
1 2 3 "ويستنجهاوس: رائد الدوائر الدقيقة من الإلكترونيات الجزيئية إلى الدوائر المتكاملة"، إدغار أ. ساك، ديفيد أ. لوز، حوليات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لتاريخ الحوسبة ، 34 ، العدد 1 (يناير 2012)، الصفحات 74-82، doi : 10.1109/MAHC.2012.15
1 2 3 "التاريخ المبكر للدوائر المتكاملة في شركة تكساس إنسترومنتس: وجهة نظر شخصية"، تشارلز فيبس، حوليات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لتاريخ الحوسبة ، 34 ، العدد 1 (يناير 2012)، الصفحات 37-47، doi : 10.1109/MAHC.2011.84
↑ تاريخ هندسة أشباه الموصلات ، بو لويك، برلين، هايدلبرغ، نيويورك: سبرينغر، 2006، ISBN 3-540-34257-5 (غلاف مقوى)، doi : 10.1007/978-3-540-34258-8

[lbc1962-1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 طرق تصنيع شبكات أشباه الموصلات السيليكونية ، جي دبليو لاثروب، دبليو سي براور، إتش جي كراجون، التقرير المؤقت ASD 7-865 (IV)، مارس 1962، رقم العقد AF 33(600)-42210، مشروع ASD 7-865، التقرير الهندسي الفني المؤقت، يوليو-سبتمبر 1961؛ شركة تكساس إنسترومنتس، قسم الأنظمة الجوية، القوات الجوية الأمريكية؛ DTIC AD0273850.

[ti1961-2] 1 2 3 حاسوب إلكتروني جزيئي من شركة TI ، كتيب ترويجي، TI، 1961.

[usaf1966-3] 1 2 3 4 5 6 الدوائر المتكاملة تصل إلى مرحلة النضج ، قيادة أنظمة القوات الجوية، القوات الجوية الأمريكية، 1966.

[sh2009-4] 1 2 جين سترول، تاريخ شفوي أجراه شيلدون هوخهايزر في عام 2009، مركز تاريخ IEEE، بيسكاتاواي، نيوجيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية في المتحف الوطني للإلكترونيات، لينثيكوم، ماريلاند، الولايات المتحدة الأمريكية.

[hippel1956-5] "الهندسة الجزيئية"، أ. فون هيبل، مجلة ساينس ، سلسلة جديدة، 123 ، العدد 3191 (24 فبراير 1956)، الصفحات 315-317، JSTOR 1750067

[cm2009-6] 1 2 3 4 "التاريخ الطويل للإلكترونيات الجزيئية: أصول الإلكترونيات الدقيقة لتكنولوجيا النانو" ، هيونغسوب تشوي وسيروس سي إم مودي، الدراسات الاجتماعية للعلوم 39 ، العدد 1 (فبراير 2009)، ص 11-50، doi : 10.1177/0306312708097288 ، ISSN 0306-3127 .

[7] مؤتمر NSIA-ARDC حول الإلكترونيات الجزيئية (واشنطن العاصمة، 13-14 نوفمبر 1958).

[sl2012-8] 1 2 3 "ويستنجهاوس: رائد الدوائر الدقيقة من الإلكترونيات الجزيئية إلى الدوائر المتكاملة"، إدغار أ. ساك، ديفيد أ. لوز، حوليات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لتاريخ الحوسبة ، 34 ، العدد 1 (يناير 2012)، الصفحات 74-82، doi : 10.1109/MAHC.2012.15

[phipps2012-9] 1 2 3 "التاريخ المبكر للدوائر المتكاملة في شركة تكساس إنسترومنتس: وجهة نظر شخصية"، تشارلز فيبس، حوليات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لتاريخ الحوسبة ، 34 ، العدد 1 (يناير 2012)، الصفحات 37-47، doi : 10.1109/MAHC.2011.84

[l2006-10] تاريخ هندسة أشباه الموصلات ، بو لويك، برلين، هايدلبرغ، نيويورك: سبرينغر، 2006، ISBN 3-540-34257-5 (غلاف مقوى)، doi : 10.1007/978-3-540-34258-8

[

[

[

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	23 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗