1947年，拥有放大和开关功能的晶体管被发明出来，并逐渐成为计算机等各类电子产品的核心元器件。早期的器件属于双极性结型晶体管（Bipolar Junction Transistor, BJT），至今仍在使用。到 20 世纪 60 年代，工程师们弄清楚了如何将多个双极晶体管组合成单个集成电路。但由于这些晶体管的结构复杂，集成电路只能包含少量的晶体管。因此，尽管由双极集成电路构建的小型计算机比早期的计算机小得多，但它仍然需要多个带有数百个芯片的基板。
Retrieved from the Nobel Lecture “Transistor Technology Evokes New Physics” composed and presented by William Shockley in Dec 11, 1956
1960年，一种新型的金属氧化物半导体（MOS）晶体管被开发出来。这项技术起初并没有表现出希望。与双极晶体管相比，这些晶体管速度较慢、可靠性较低且价格更高。但到了 1964 年，基于MOS晶体管的集成电路拥有比双极竞争产品更高的密度和更低的制造成本。正如摩尔定律所描述的那样，集成电路的复杂性不断增加，MOS技术逐渐占据了领先地位。
到 20 世纪 60 年代末，单个 MOS 集成电路可以包含 100或更多的逻辑门，每个逻辑门包含多个晶体管，能够推动大规模集成使得该技术对于构建计算机特别有吸引力。
工程师们认识到，MOS晶体管密度的增加将最终实现完整的计算机处理器在单个芯片上的集成。但由于 MOS 晶体管比双极晶体管的电阻大，基于 MOS 芯片的计算机只有在性能要求相对较低或小型设备上才有意义——例如数据终端、计算器或航空电子设备。
Intel 4004 – 2300 transistors, Intel 8008 – 3098 transistors, TMX-1795 – 3078 transistors, Retrieved from Computer History Museum The First Microprocessor
这场革命在大多数工程师的印象中始于 1971 年英特尔推出的4位4004芯片，紧随其后的是该公司推出的8位8008芯片。事实上，微处理器诞生的故事要丰富得多。一些新发现的文件显示德州仪器（Texas Instruments）推出的一款被遗忘的芯片TMX 1795曾经击败了英特尔8008芯片，成为第一个8位微处理器，但却最终被市场遗忘。
MOS集成电路在计算中的应用为第一批微处理器打开了大门。第一台由MOS-LSI芯片制成的计算机称为D200，由位于加利福尼亚州阿纳海姆的北美航空部门Autonetics于1967年创建。这款紧凑型的24位通用计算机专为航空和导航而设计。其中央处理单元由24个MOS芯片构建，并受益于一种称为四相逻辑的设计技术，该技术使用四个独立的时钟信号，每个时钟信号具有不同的开关模式或相位，以驱动晶体管状态的变化，使电路设计得以大大简化。该计算机仅重几公斤，用于潜射弹道导弹的制导和B-1轰炸机的燃油管理。它甚至被考虑用于航天飞机。
紧随D200之后，又出现了另一台包含3个CPU、总共使用28个芯片的航空电子计算机：the Central Air Data Computer，由Garrett AiResearch（现属于Honeywell）制造。该计算机是专为 F-14 战斗机设计的飞行控制系统，使用Garrett AiResearch在1968年至1970年间开发的 MP944 MOS-LSI 芯片组。这台20位计算机处理来自传感器的信息，并生成用于仪表和飞机控制的输出信号。
F-14计算机的架构很不寻常。它具有三个并行运行的功能单元：一个用于乘法，一个用于除法，一个用于特殊逻辑功能。每个功能单元由几种不同类型的MOS芯片组成，例如只读存储器（ROM）芯片，其中包含决定该单元如何运行的数据；数据引导芯片；不同类型的运算芯片；和一个用于临时存储的RAM芯片。
由于F-14的计算机属于机密，很少有人知道MP944芯片组。但Autonetics广泛宣传D200，随后推出了一种更紧凑的基于MOS的计算机：System IV。这台计算机是Lee Boysel的创意，他于1968年离开Fairchild Semiconductor，并与他人共同创立了Four-Phase Systems，并以 Autonetics 的四相逻辑命名了他的新公司。
24位System IV的CPU由多达九个MOS芯片构成：三个算术逻辑单元（ALU）芯片，其设计被称为AL1（它执行加法和减法等算术运算，以及AND、OR 和 NOT等逻辑运算）、三个 ROM 芯片和三个随机逻辑芯片。
几乎与此同时，一家位于马萨诸塞州的初创公司Viatron Computer Systems在1967 年 11 月创立后的第一年就发布了System 21，这是一款带有各种附件的16位小型计算机，全部由定制MOS芯片构建。
我们要感谢Viatron的某个人创造了“微处理器”这个词汇。该公司在1968年10月发布的一款名为2101的产品中首次使用了它。但这个微处理器并不是芯片。在Viatron的词典中，这个词指的是智能终端的一部分，它配有键盘和磁带驱动器，并连接到一台单独的小型计算机。Viatron的“微处理器”控制终端，由三块独立板上的18个定制MOS芯片组成。
在 20 世纪 60 年代末发生的这些事件中，日本计算器制造商 Business Computer Corp.（Busicom）与英特尔签订了合同，为多芯片计算器提供定制芯片解决方案。最终产品被简化为单芯片CPU，即现在著名的Intel 4004，以及用于存储和输入/输出 (I/O) 的配套芯片。4位4004（意味着它处理的数据字只有4位宽）通常被认为是第一个微处理器。
包含4004的计算器于1971年初首次面世并面临大量竞争。一家名为Mostek的半导体公司生产了第一款芯片计算器MK6010。Pico Electronics和General Instrument的G250片上计算器也可以运行。六个月内，德州仪器TMS 1802计算器也投入运行，它是TI非常成功的 0100系列中的第一款芯片。虽然这些电路作为计算器工作得很好，但它们不能做任何其他事情，而4004则可通过执行存储在外部ROM中的指令运行。因此它逐渐在通用计算机中得到应用。
这是电子计算器业务快速发展的时代，在陷入财务困难后，Busicom放弃了对4004芯片的专有权。 1971年11月，英特尔开始将其芯片相关的产品和解决方案作为通用计算领域的独立产品营销。然而，几个月之内，4004就被更强大的微处理器所掩盖，其中包括几个弹球机、一个文字处理器和一个计票系统，因此它几乎没有商业应用。
正是电子计算器催生了第一个微处理器，即英特尔的4位4004。很快继承它的8位微处理器却有着截然不同的起源。这个故事始于1969年，当时位于德克萨斯州圣安东尼奥市的 Computer Terminal Corp. (CTC)公司开发了Datapoint 2200可编程终端。
Datapoint 2200确实是一台通用计算机，而不仅仅是一个终端。其8位处理器最初由大约 100个双极芯片构建而成。其设计者一直在寻找让处理器消耗更少电量并产生更少热量的方法。于是在1970年初，CTC安排Intel打造单一MOS芯片来取代Datapoint处理器板，目前还无法考证使用单一芯片的创意是来自Intel还是CTC。
到1970年6月，英特尔已经开发出了基于Datapoint 2200架构的芯片的功能规范，然后该项目被搁置了六个月，这一套开发的成果在后来成为Intel 8008的设计。
1970年，当英特尔开始研发8008时，它还是一家拥有大约100名员工的初创公司。在得知英特尔的处理器项目后，拥有45,000名员工的德州仪器 (TI) 向CTC询问是否也可以为 Datapoint 2200制造处理器。CTC向TI的工程师提供了计算机的规格，当他们带着三份芯片设计回来时，CTC尖锐地询问TI是否可以像英特尔那样将其构建在一块芯片上。随后，TI在1970年4月左右开始为CTC开发单芯片CPU。该设计于次年完成，最初称为TMX 1795，该名称后来演变为TMC 1795。
1971年6月，TI为TMC 1795发起了一场媒体活动，描述了这种“芯片中央处理器”如何赋能Datapoint 2200并使其成为一款功能强大的计算机，具有原始计算机无法提供的功能。然而出乎意料的是，在测试TMC 1795后，CTC却决定继续使用双极芯片板构建处理器。
许多技术史学家认为，TMC 1795就在那时消亡了。但该芯片首席开发商已故的Gary Boone最近曝光的文件显示，TI在事后还试图将该芯片（经过细微改进后的TMC 1795A）出售给多家公司。 1971年，福特汽车公司表现出对该芯片用作发动机控制器的兴趣。然而遗憾的是，这些努力最终失败了，TI停止销售TMC 1795，转而专注于利润更高的计算器芯片。
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