A sztori

Ez a cikk az öt évvel ezelőtt publikált Intel 4004: processzorünnep című anyagunk aktualizált változata.

Ma, amikor évente nagyjából 360 millió PC talál gazdára világszerte, természetesnek vesszük, hogy egy asztali számítógépet fel tudunk emelni, egy notebookot egy válltáskában hozhatunk-vihetünk, és egy tablet akár a zsebünkben is elfér. Hogy a személyi számítástechnika ennyire magától értetődő, az egy véletlenek sorozata során formálódott invenciónak, a mikroprocesszornak köszönhető, amely a komputerek fontosabb részegységeit egyetlen szilíciumlapkára integrálta. A mikroprocesszor ma ünnepli 40 éves születésnapját.

A sztori

1969-ben egy számológépeket gyártó japán vállalat, a Nippon Calculating Machine Corporation (NCM, később Busicom) az egy évvel korábban gründolt Intelt bízta meg egy sor chip megtervezésével és legyártásával, amelyeket Busicom névre keresztelt új kalkulátoraiban tervezett felhasználni. Az eredeti tervek szerint a feladat az egyes műveleteket végző legalább nyolc logikai áramkör, továbbá az ezeket kiszolgáló memória és a programot tartalmazó ROM elkészítése volt. Az erőforrásait akkor kizárólag memóriachipekre összpontosító Intelnek azonban a párhuzamosan futó projektek miatt egyszerűen nem volt elég embere ennyi új áramkör megálmodására – de a megbízás úgy kellett, mint egy falat kenyér.

A mentő ötlettel Ted Hoff, egy, a Stanford Egyetemről átcsábított mérnök – aki nem mellesleg fontos szerepet játszott az első kereskedelmi forgalomba került DRAM-chip, az Intel 1103 kifejlesztésében is – állt elő: nem specifikus feladatokra kihegyezett áramköröket kell építeni, hanem egy általános célú számítógépet, amelyet aztán a számológép-műveletek elvégzésére kell beprogramozni. Az inspirációt az olyan általános célú komputerek adták, mint amilyen a Digital PDP-8 volt. Ezek képesek voltak szubrutinok végrehajtására, márpedig szubrutinok sorozatával a tervezett kalkulátorok minden művelete elvégezhető. „Komplex Fortran programok futtatására használtam a PDP-8-at, pedig annak a központi feldolgozó egysége jóval egyszerűbb volt, mint a Busicomé. Minden komplexitás a memóriából jött: a rafinéria a programban volt, nem a huzalozott logikában” – érvelt Hoff.

Marcian E. „Ted” Hoff (Fotó: Intel)

A mérnök elő is állt egy olyan módosított tervvel, amely a szükséges chipek számát négyre – egy CPU, egy memóriachip az adatoknak, egy ROM a számológépes programoknak és egy I/O chip – csökkentette. A megrendelőt részben az alacsonyabb költségekre, részben pedig az általános célú design későbbi felhasználhatóságára hivatkozva sikerült meggyőzni. De e siker és a fejlesztésre a japánok által már korábban megelőlegezett 100 000 dollár ellenére sem haladt a munka, mert Hoffot sürgősebb projektekre állították rá.

Amikor az 1970 áprilisában a csoport vezetésére leigazolt Federico Faggin nekivágott, hogy feltérképezze: mit is vállalt, megütközve tapasztalta, hogy a Busicom géphez addig mindössze vázlatos tervek készültek. A türelmetlen japánok újabb látogatásakor rögtön a mély vízbe dobott olasz nem hallgatta el, hogy rosszul állnak, de ígéretet tett arra, hogy sebességet váltanak. Stan Mazor áramkörtervező mérnökkel karöltve Faggin valóban hihetetlenül rövid idő, mindössze három hónap alatt gyúrta át Hoff vázlatait működő prototípusokká. Jellemző a precizitásukra, hogy az MCS-4 kódnevet viselő négy chip közül három első nekifutásra működött, egyedül a processzor nem – mint kiderült, az is csak azért, mert a gyártás során az ötből egy réteget kifelejtettek.

Magyar vonatkozású adalék, hogy a chipek gyártásáért felelős részleg, a fém-oxid (MOS) félvezetőkért felelős csoport vezetője egy magyar származású villamosmérnök, Les Vadász volt. Vadász akkoriban az első dinamikus memória memória tökéletesítésével volt elfoglalva, ezért a Busicom chipkészlet megvalósításában szabad kezet adott Fagginnak.

A bal alsó sarokban: Faggin monogramja a chipen

Az NCM – mivel a piaci verseny időközben kiélezettebbé vált – árengedményt követelt. Az Intel – Faggin és Hoff tanácsára – hajlandó volt visszafizetni az előleg nagyobb részét, ha cserébe módosítják az eredeti szerződési feltételeket. Mégpedig úgy, hogy a japán vállalat lemond a kizárólagosság jogáról, és engedi, hogy az Intel az általános célú mikroprocesszort, a 4004-et piacra dobja. Az NCM nem vitatkozott, csupán annyit kötött ki, hogy kalkulátorgyártó riválisai nem vásárolhatnak belőle.

Ez a megegyezés – noha akkor ezt senki sem sejtette – a memóriabizniszből másfél évtized múlva, 1986-ben éppen az agresszív japán gyártók miatt kiszállni kényszerülő chipgyártó sorsát alapvetően határozta meg. „Ez [ti. a mikroprocesszor] biztosította az Intel jövőjét, de ezt 15 évig még csak fel sem ismertük, vagy tíz évig csak amolyan melléktevékenységnek tekintettük” – emlékezett vissza Andy Grove, a vállalat egykori vaskezű vezérigazgatója.

Ki kezdte?

Milyen forradalom?

A 4 bites, 740 kHz-en üzemelő 4004-as chip 1971. november 15-én került piacra, nem kis részben szerencsés véletlenek sorozatának köszönhetően. „Kezdetben egyáltalán nem az volt a célunk, hogy egy mikroprocesszort készítsünk, mindössze az ügyfél problémáját akartuk megoldani, ezt a számológép-tervezési problémát” – idézte fel a koncepció megszületésének motivációit egy későbbi interjúban Hoff.

Miközben az Intel – legalábbis korabeli reklámszlogenjében – egy új korszak hírnökeként harangozta be a chipet, az ipar legfeljebb érdekes újdonságnak, de semmiképpen sem fenyegető produktumnak találta azt. Hiába hozta ez az apró processzor az 1946-ban üzembe állított és az elektronikus számítógépek őspéldányának tartott ENIAC teljesítményét – ez a masina egy teljes szobát foglalt el, 17 500 elektroncsőből állt, fogyasztása pedig 170 kilowatt körül volt –, az emberek jobban bíztak a monstrumokban. Egy anekdota szerint egy, a komputerbizniszben érdekelt vállalat vezetője azzal ugratta Robert Noyce-ot, az Intel alapítóját a 4004 megjelenése kapcsán, hogy nem szeretné a teljes számítógépét a padló egy repedésében elveszíteni. Sőt, állítólag maga Stan Mazor is azt hirdette, hogy az embernek nem szabad bíznia egy olyan számítógépben, amelyet fel tud emelni.

Bár a 4004 piaci szempontból sem volt kasszasiker, az általános célú processzorok fejlesztése folytatódott az Intelnél. Így készült el 1972-ben a népszerűbb 8008-as chip, majd 1974-ben az áttörést jelentő 8080, amely egyebek mellett a sokak által az első személyi számítógépnek tartott Altair 8800-ban is dolgozott. Azt gondolhatnánk, hogy magától értetődő volt, pedig csak egy újabb véletlennek volt köszönhető, hogy az Intel 8088-as processzorát választotta az IBM az 1981-ben bemutatott PC központi egységének – és ezzel az üzlettel kezdetét vette a mikroprocesszor-sikersztori.

Ki volt az első?

A TI mérnöke a chippel

Ma már kevesen vitatják, hogy a világ első mikroprocesszora az Intel 4004 volt, pedig abban az időben két másik is készült. Az egyik a Garrett AiResearch által az F14 Tomcat vadászrepülőkhöz 1970-ben legyártott Central Air Data Computer (CADC), amely nemcsak nagyobb teljesítményű, de fejlettebb központi egység is volt. A CADC végrehajtó egységei azonban külön chipek voltak, teljesen integrált processzorról így nem beszélhetünk. Ráadásul a többchipes CPU-ról évtizedeken át nem tudhatott a világ, mert ugyan már 1971-ben részletesen dokumentálták, az anyagot a hadsereg titkosította, és csak 1997-ben engedélyezte a nyilvánosságra hozatalát.

Más okok miatt szokás a Texas Instruments szintén 4 bites TMS 1000 chipjét diszkvalifikálni. Ez még nagyobb fokú integrációt valósított meg, mint az Intel 4004, ugyanis egy komplett számítógép összes fő elemét (RAM, ROM, I/O, CPU) egyetlen szilíciumchipen tartalmazta, ráadásul a lapka már 1971 szeptemberében elkészült. Azért nem ez a chip robbantotta ki a forradalmat, mert kezdetben kizárólag a cég saját számológépeiben használták, önálló termékként csak 1974-ben kezdték el árulni – rendkívül nyomott, 2 dolláros darabonkénti áron –, akkor, amikor a mikroprocesszor-biznisznek a kezdő lökést az Intel már megadta. A TMS 1000-nek így be kell érnie a világ első mikrokontrollere (chipre integrált számítógép) címmel.

-bj-