英特尔在1980年推出了8048微控制器的后续产品8051。它已经成为不朽的微控制器，而这一切都是因为有一天一位应用工程师忘记带钱包去上班，让他在英特尔的老板去买午餐。

1976年，英特尔发布了8048微控制器。该设计最大的弱点，有限的内存寻址能力，在第一年就冒了出来。从某种意义上说，这是一个大问题，因为它表明客户想要更多的好东西。英特尔在1977年销售了价值700万美元的8048和8748微控制器，到1980年预计将达到7000万美元。8048很受欢迎。

另一方面，8048有限的地址空间已经融入到架构和指令集中。寄存器中的银行开关位使微控制器的程序和地址空间的大小增加了一倍，但这是一个拼凑的修复。在英特尔工作的人很快意识到，如果公司想要开拓更大的微控制器市场，就需要对8048架构进行改进。这种改进后的架构需要更适合未来的增长，而不能像8048那样以权宜之计的名义或出于成本原因而内置的限制。

到1977年，约翰·沃顿(John Wharton)已经在英特尔(Intel)做了一年的应用工程师。他一开始是帮助英特尔的客户围绕公司的8085微处理器设计系统，但很快就专注于8048微控制器的设计，所以沃顿非常熟悉8048架构的所有缺点。

1977年12月的一天，沃顿上班时发现自己忘了带钱包。如果他想吃午餐，就得找人帮他买午餐。他去找他的老板莱昂内尔·史密斯说:“我把钱包落在家里了。我破产了。你今天能带我去吃午饭吗?”史密斯说他不能，因为他有一个午餐会议要讨论8048的建筑继承者。然而，史密斯说:“他们那里总是有三明治，总是有剩下的食物，所以你为什么不一起去呢?你可以躲在后面，一点点吃剩下的东西。”沃顿同意了，并参加了会议，因为他饿了，而且是吃午饭的时间。沃顿当时并不知道，要在年底前决定8048的替代架构，他即将参加的会议对8048来说至关重要。

沃顿在口述历史中描述了那次会面:

“我可能没有把握好细节，因为我对食物更感兴趣，比如土豆沙拉会不会在我端到桌子那头之前就吃完了等等。但他们说的是8048的各种分支。48的低成本版本，低功耗版本，增强8048架构的方法，可能正在研发的16位机器，诸如此类的事情。

“对于8048，他们确定的逻辑增长似乎是扩展芯片上的内存，同时也扩展芯片上的一些外围设备。最初的[80]48有一个1K的片上程序存储器，大约一年半后，8049有2千字节的片上程序存储器和128字节的RAM，而不是64字节的RAM。

“合乎逻辑的下一步是再把曲轴转一次，再把内存增加一倍，达到4K的RAM，到256字节的RAM，这将完全填满地址空间，这将是这个产品的终点。但是客户对一些额外的外围设备也有需求。需要额外的计时器，某种串行端口。很多讨论都集中在要包含什么样的外围设备以及要做出什么样的权衡。

“因为8048最初的设计是为了解决眼前的问题，只是把所有东西都放在一个芯片上。这是一个了不起的产品，因为它能够工作。但在那个时代有一种思维方式，你先弄清楚硬件设施会是什么，然后几乎是事后才想出一个指令集，让你能够充分访问芯片设计者提供的所有东西。

“所以，为了将8049扩展到下一个芯片，逻辑上应该被称为8050。计划是改造48指令集，并添加银行切换指令，以增加地址空间。添加一个I/O切换指令，让您使用第二个计时器而不是第一个计时器。为了充实产品，我们可以做各种各样的事情，但这似乎是最后一步了。”

第二天下午，沃顿像往常一样和老板开了一对一的会议。史密斯问道:“你觉得昨天的午餐会议怎么样?”沃顿说，如果他要设计8048的后续产品，他不会采用正在讨论的架构变化。“为什么不呢?史密斯问。沃顿回答说:

“嗯，因为在我所做的设计工作中，在与客户的交谈中，以及在8048的其他方面，这次升级并没有解决我遇到的问题。如果你只是想在一个已经很紧凑的包里塞进更多的功能，你就必须删除一些已经存在的东西，或者让产品变得更难使用。”

沃顿的意思是，到1977年底，8048有近10种变体，它们都有点不同。为了适应8048有限的8位指令空间，为实现新功能而添加的指令必须替换某些微控制器变体中已删除的功能的指令。删除和添加的指令使得8048变体在某种程度上不兼容，这使得代码的可移植性变得复杂，并且很难将一个8048变体的设计更改为另一个。

史密斯意识到，坐在他对面的正是定义英特尔下一个版本微控制器架构的合适人选。他要求沃顿开发一种新的微控制器架构，以克服8048的缺点。沃顿从周五开始，周末一共花了三天时间来开发并在下周一提交架构提案。经过讨论，包括英特尔的许多著名的“建设性对抗”，但几乎没有实质性的改变，沃顿的架构基本上变成了英特尔8051——不会消亡的微控制器。

英特尔从1980年开始提供8051微控制器的样品。8051和8048之间的主要区别之一是，由于处理器程序空间的不断增大和目标应用程序的日益复杂，在线仿真变得非常重要。英特尔制造了8051的绑定版本，称为8051E，它提供了开发在线模拟器所需的内部地址和数据总线以及控制信号。

此外，8051的基本芯片布局从一开始就被设计成可以很容易地将ROM或EPROM放入为程序内存预留的空间。EPROM单元比ROM单元大得多，所以8051的物理布局的一边必须被推出来为EPROM腾出空间，但这种策略被证明是非常有效的，可以在短时间内将所有部件从fab中取出。

事实证明，8051对英特尔来说是一个巨大的成功。每年的出货量攀升至数十亿台，英特尔的8051微控制器销售了几十年。1998年，沃顿调查了采用8051架构的半导体供应商，发现有五家主要供应商提供基于8051设计的微控制器。这些厂商总共提供了200多种型号的ipad。2006年，沃顿参加了在加州举行的嵌入式系统会议，在那里他收到了Keil软件公司的一张传单，该公司为8051提供软件开发工具。传单上列出了60多家公司，提供了1000多种不同的8051版本。无论以何种标准衡量，8051微控制器都是非常成功的，在推出后的四分之一个世纪里，它一直卖得很好。

在8051小组的口述历史中，沃顿是这样解释8051的长寿的:

“在嵌入式控制市场中，我们所做的是控制世界，与世界互动，与人类互动，与机器互动，打开和关闭马达，汽油泵，收银机，键盘，手机，数码相机，在这些市场中，你所做的是一个过程，主要是控制物品，查看输入，做出决定，控制输出，但你是在以现实世界的速度进行操作，而现实世界并没有太大变化。人们打字的速度和30年前差不多，所以如果某种东西适合30年前的打字机，那么它现在仍然可以工作。”

约翰·沃顿于2018年去世，但他最成功的创作仍然存在，这证明了当一个产品由经验丰富、观察力强的应用工程师定义，而不是由在工厂工作的“专家”处理器架构师定义时，会发生什么。从计算机鼠标中的封装微控制器芯片到集成到蓝牙芯片中的微控制器IP核，您仍然可以在当前产品中找到8051微控制器。许多实际的微控制器应用并不要求微控制器比8051提供更多的功能。1980年没有，现在也没有。

如果你有8051的故事，欢迎在下面的评论中写下。我相信还有成百上千的故事等着被讲述。

参考文献

英特尔8051微处理器口述历史面板，计算机历史博物馆2008年9月16日。

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