В начале 1970-х годов эпоха микропроцессоров только начинала формироваться, и производители экспериментировали с разными архитектурами и подходами к обработке данных. В этом контексте компания Fairchild Semiconductor представила интересное решение - процессор PPS-25. Несмотря на то, что сегодня он может показаться устаревшим и экзотическим, в своё время этот 4-битный центральный процессор с 25-значной точностью обладал уникальными возможностями, которые позволили ему занять особое место в истории вычислительной техники. Архитектурное решение PPS-25 отличалось нетипичной архитектурой: при 4-битной параллельной обработке данных устройство могло работать с 25-разрядными числами в сериализованном режиме, что дало возможность добиться необычно высокой точности - отсюда и название, Programmable Processor System 25. Процессор работал на частоте около 400 КГц с циклои обработки слова в 62,5 микросекунд, а битовая скорость передачи данных составляла 2,5 микросекунды.
В своих проектах компания Fairchild сделала ставку на баланс между вычислительной мощностью и максимально возможной точностью вычислений. Аппаратный комплекс состоял из нескольких ключевых микросхем. Центральную роль играли две интегральные схемы: 3805 - арифметико-логическое устройство (АЛУ) с 4-битным параллельным вычислением и 3806 - микросхема управления и синхронизации, снабжённая двумя 25-битными регистрами состояния, логикой ветвления и регистром адреса инструкций. Такая конструкция позволяла производить операции с десятичными числами высокой точности, которые были критически важны для задач, выходящих за рамки возможностей стандартных калькуляторов тех лет. Память в системе организовывалась при помощи серии 3810 - серийных ПЗУ с организацией 256×12 бит, что позволяло хранить до 6400 команд или констант.
Инструкции были достаточно разнообразными - в наборе насчитывалось 95 различных команд, что обеспечивало широкий спектр программируемых операций. При адресации задействовалась 8-битная шина, что для того времени обеспечивало значительный объём доступной памяти. Важной особенностью PPS-25 была комбинация параллельной и последовательной обработки. В основе лежало 4-битное АЛУ с возможностью вести операцию адресации и исполнения каждого 25-разрядного "числа" в несколько этапов. Дополнительные регистры 3808 и 3809 обеспечивали сдвиг и хранение данных в формате триплетов 4-битного BCD-кода, что было крайне важно для применения процессора в задачах с вычислениями в десятичной системе.
Интерфейс ввода-вывода также был продуман для обеспечения гибкости взаимодействия с периферией. Для управления клавиатурой применялись микросхемы 3807 или 3803, способные поддерживать подключение до 32 клавиш и более. Кроме того, была предусмотрена отдельная микросхема вывода 3811, которая позволяла оптимизировать процесс передачи результатов вычислений во внешние устройства. Несмотря на технические преимущества, архитектура PPS-25 оказалась сравнительно сложной и требовала использования нескольких микросхем для реализации всего процессора. В эпоху, когда разрабатывались более компактные и универсальные решения, это стало сдерживающим фактором для широкого распространения процессора.
уже в 1974 году Fairchild переключил свои усилия в сторону разработки более современных систем, сосредоточившись на создании процессора Fairchild F8, который получился более эффективным и экономичным. Тем не менее, PPS-25 не остался в стороне от практического применения. Его высокая точность и специализированные возможности сделали этот процессор привлекательным для задач, требующих сложных математических расчётов. Например, Hewlett-Packard на этапе планирования рассматривала возможность использовать PPS-25 в своих калькуляторах, однако затем компания решила разрабатывать собственные процессорные решения, такие как Saturn и Nut. Наиболее известным примером практического использования Fairchild PPS-25 стал обучающий детский компьютер Cybernetic Mathiputer, который позволял знакомить младших пользователей с основами информатики и вычислений.
Это устройство подчёркивало важность точных вычислительных операций и наглядно демонстрировало потенциал технологии. Более серьёзные применения PPS-25 нашлись в технических системах с повышенными требованиями к математической точности. Одним из таких примеров стал анализатор спектра Walsh, где процессор применялся для вычисления сигнальных характеристик. Интересно, что в этом проекте PPS-25 предпочли более распространённому Intel 8080 из-за его вычислительных особенностей. Кроме того, система была внедрена в авиационную навигационную технику производства King Radio Corp (сегодня часть Honeywell).
Примером использования стали радио-навигационные компьютеры, устанавливавшиеся на самолёты Piper PA-31T Cheyenne, Cessna 441 Conquest II и Beech King Air. В этих устройствах точность обработки числовых данных напрямую влияла на надёжность навигации. Выпуск таких компьютеров насчитывает около 500 экземпляров, что стало значительным достижением для процессора такого класса. Впоследствии, из-за трудностей с заменой компонентов, многие из этих систем обновлялись с использованием ASIC на базе Motorola 6802. Программирование для PPS-25 представляло определённую сложность, так как разработчикам требовалось учитывать работу с 4-битными регистрами и 25-разрядными числами, а также особенности маскирования отдельных частей аккумулятора с помощью 6-битных масок.
В свою очередь, это давало высокую гибкость и позволило решать ряд специализированных задач с меньшими аппаратными затратами. В историческом контексте PPS-25 отражает период интенсивных экспериментов в области микропроцессоров, когда производители искали баланс между производительностью, точностью и экономичностью. Хотя в сравнении с современными четырёхъядерными и восьмиядерными процессорами он выглядит примитивным, его роль в развитии высокоточных цифровых вычислительных устройств сложно переоценить. Сегодня интерес к таким устройствам возрождается среди коллекционеров и исследователей истории вычислительной техники. Информацию и документацию по PPS-25 можно найти на специализированных ресурсах, таких как BitSavers, где хранится архивная литература и технические описания.
Это открывает возможности для глубокого изучения архитектуры и создания эмуляторов, а также помогает понять принципы, заложенные в основу современных процессоров. В итоге Fairchild PPS-25 можно рассматривать как уникальный мост между калькуляторами и мини-компьютерами своего времени, предложение с высокой точностью обработки данных, несмотря на 4-битную архитектуру. Его дизайн вдохновил последующие разработки и оставил заметный след в истории микропроцессоров, особенно в тех областях, где точность и надёжность вычислений имели первостепенное значение. .
