Hacker News Digest

• Обсуждаются исторические Lisp-процессоры (SCHEME-78, Symbolics 'Ivory', TI) и причины их коммерческого неуспеха: высокая стоимость, проприетарность и несоответствие массовому рынку.
• Выдвигается тезис, что даже если бы такие процессоры выбрали для IBM PC, они бы проиграли из-за архитектурных недостатков и быстрого прогресса традиционных CPU и компиляторов.
• Отмечается связь между разработчиками SCHEME-78 (Гай Стил, Дэнни Хиллис) и их работой в MIT, а также последующим созданием Connection Machine.
• Упоминается важность работ Линн Конвей по VLSI-дизайну и курса, на котором студенты впервые проектировали и производили чипы.
• Обсуждается превосходство специализированных сред, подобных Interlisp-D, над современными инструментами разработки.

В 1983 году успешная британская компания Acorn Computers столкнулась с кризисом: рынок 8-битных компьютеров насыщался, а американские IBM PC и Apple Macintosh предлагали новую мощь. Разработчики BBC Micro Софи Уилсон и Стив Фёрбер искали 16-битный процессор для слота «Tube», но существующие варианты — Intel 80286, National Semiconductor 32016 и Motorola 68000 — их не устраивали из-за низкой эффективности использования памяти и сложности программирования.

Визит в National Semiconductor показал, что создание собственного чипа требует огромных ресурсов, но посещение скромного Western Design Center, где на Apple II проектировали 65C618, доказало: маленькая команда может сделать процессор. Это вдохновило Acorn на рискованный шаг — силами всего 10 инженеров они начали разработку архитектуры, которая позже стала ARM и изменила мир мобильных устройств.

• Представлены дополнительные материалы по истории ARM до 1997 года и интервью с первым CEO компании.
• Обсуждаются технические аспекты архитектуры: низкое энергопотребление как ключевое преимущество, использование микрокода и различия между RISC и CISC.
• Упоминается фильм "Micro Men" о британской компьютерной индустрии и эпохе Acorn.
• Отмечается современная бизнес-стратегия ARM как причина для критики.
• Предлагается передача исторического оборудования (чипы RISC OS 2) в музей вычислительной техники.

Статический разряд
Тонкий оксид под затвором транзистора (250 нм) легко пробивается статикой. Для защиты у каждого входа стоят цепочки диодов, резистор и ещё один диод; они отводят избыточное напряжение на питание или землю. На кристалле эти элементы занимают площади, во много раз превышающие сам инвертор.

Латчап
CMOS-структура образует скрытые паразитные транзисторы: если напряжение на выводе выходит за пределы 0…5 В, они включаются и создают короткое замыкание между питанием и землёй. Ток может достигать амперов и расплавить металл. Защита — это специальные защитные кольца (guard rings) из тяжело легированного кремния, которые «закорачивают» паразитные структуры и не дают им включиться.

Метастабильность
Когда асинхронный сигнал попадает в тактируемую логику, триггер может застрять в промежуточном состоянии. В 386 используют «синхронизатор» — двухступенчатый триггер, который сначала захватывает сигнал, а затем передаёт его в основную логику. Так риск метастабильности снижается до приемлемого уровня.

Новый триггер
В схеме управляющих выводов обнаружен ранее не описанный flip-flop: он одновременно работает как защита от латчапа и как синхронизатор, объединяя в себе диодную защиту, резистор и двухфазную фиксацию данных.

Итог
Вокруг каждого контакта 386 — целый «зоопарк» защитных структур: диоды, резисторы, guard rings, синхронизаторы. Эти «драконы» — неотъемлемая часть любого современного чипа, просто обычно они скрыты под металлизацией.

• SCR/тиристоры всё ещё применяются в сверхвысокомощной технике, но уступили транзисторам из-за сложности управления.
• Обсуждали, как Intel тестировала сложные схемы 386 и почему важны антистатические меры.
• Многие пользователи никогда не пользовались браслетами/ковриками, но на практике ESD-повреждения случаются.
• Производители защищаются от даже 0,1 % отказов, а при массовой сборке риск многократно выше.
• Повреждение может быть накопительным или отложенным, особенно в условиях низкой влажности и синтетической одежды.