Vous pensez que tout a commencé avec l'Intel 4004, mais ce n'est pas si simple

Les

transistors, les amplificateurs électroniques et les commutateurs Intel 4 bits 4004 , qui sont désormais au centre de tout, de la radio portable au supercalculateur, ont été inventés en 1947. Les premiers prototypes étaient appelés transistors bipolaires, et ils sont toujours en mouvement. Dans les années 1960, les ingénieurs avaient compris comment combiner plusieurs transistors bipolaires sur un seul circuit intégré. Mais en raison de leur structure complexe, seul un petit nombre d'entre eux pourraient figurer sur le diagramme. Par conséquent, bien que le mini-ordinateur créé sur la base de circuits intégrés bipolaires soit beaucoup plus petit que les premiers ordinateurs, il nécessitait pour eux plusieurs cartes avec des centaines de puces.

En 1960, un nouveau type de transistor a été présenté: un transistor métal-oxyde semi-conducteur, un transistor MOS. Au début, la technologie ne semblait pas prometteuse. Ils étaient plus lents, moins fiables et plus chers que les bipolaires. Mais en 1964, les circuits intégrés basés sur des transistors MOS pouvaient déjà se vanter d'une densité plus élevée et d'un coût de production inférieur à ceux bipolaires. La complexité des circuits intégrés a augmenté selon la loi de Moore, mais la technologie MOS a progressé.

À la fin des années 1960, une seule puce MOS pouvait déjà avoir environ 100 éléments logiques, chacun ayant plusieurs transistors, et tout cela semblait prometteur pour la création d'ordinateurs. Ces puces multicomposants étaient appelées IVI, intégration à grande échelle (LSI).

Les ingénieurs ont réalisé que la densité croissante des transistors MOS permettra au processeur de l'ordinateur d'être placé sur une seule puce. Mais étant donné que les transistors MOS étaient plus lents que les transistors bipolaires, un ordinateur basé sur des puces MOS n'avait de sens que là où une petite vitesse était requise ou un appareil léger et compact - terminaux de données, calculatrices, équipement électronique aérospatial. C'est donc à partir de telles applications que la révolution des microprocesseurs a commencé.

La plupart des ingénieurs d'aujourd'hui pensent que la révolution a commencé en 1971, avec une puce 4 bits d'Intel, 4004, immédiatement suivie d'une puce 8 bits 8008. Mais l'histoire de la naissance du microprocesseur est beaucoup plus riche et plus étonnante. En particulier, certains documents récemment découverts montrent comment le Texas Instruments TMX 1795, qui a été oublié aujourd'hui, a dépassé l'Intel 8008 et est devenu le premier microprocesseur 8 bits, mais est ensuite tombé dans l'oubli.

Les premiers microprocesseurs ont ouvert la voie à l'utilisation de puces MOS dans le domaine informatique. Le premier ordinateur MOS-IVU était le D200, créé en 1967 par Autonetics, une division de North American Aviation à Anaheim, en Californie.

Trois fiers pères: Federico Fuggin, Marcian Hoff Jr. et Stanley Maysor posent devant le Temple de la renommée des inventeurs, démontrant le microprocesseur Intel 4004. L'

ordinateur universel compact 24 bits a été conçu pour l'aviation et la navigation. Son processeur était construit à partir de 24 puces MOS et utilisait une logique à quatre phases utilisant quatre signaux d'horloge différents. Chaque signal avec son propre circuit tout ou rien, ou phase, contrôlait les changements d'état des transistors, ce qui entraînait une simplification du circuit. Pesant seulement quelques kilogrammes, l'ordinateur a été utilisé pour naviguer sur un missile balistique de classe Poséidon lancé à partir de sous-marins et pour contrôler le carburant d'un bombardier B-1. Ils ont même pensé à le mettre sur une navette spatiale.

Bientôt, le D200 a été suivi par un autre ordinateur d'aviation avec trois processeurs et un total de 28 puces: Central Air Data Computer, écrit par Garrett AiResearch (qui fait maintenant partie de Honeywell). L'ordinateur a été utilisé pour contrôler le vol du chasseur F-14, utilisé le chipset MP944 MOS-LSI, développé par la société de 1968 à 1970. Un ordinateur de 20 bits a traité les informations des capteurs et fourni des données pour un ensemble d'équipement et de contrôle de l'avion.

L'architecture informatique du F-14 était inhabituelle. Il avait trois modules fonctionnels fonctionnant en parallèle: un pour la multiplication, un pour la division et un pour les fonctions logiques spéciales (par exemple, en gardant la valeur entre les contraintes supérieure et inférieure). Chaque module était composé de plusieurs puces MOS différentes, telles qu'une mémoire morte contenant des données qui déterminaient le fonctionnement du module; puce de gestion des données; diverses puces arithmétiques; et la mémoire à accès aléatoire pour le stockage temporaire.

L'ordinateur F-14 a été classé, donc peu de gens connaissaient le chipset MP944. Mais Autonetics a largement couvert son D200, qui a inspiré la création d'un ordinateur MOS encore plus compact: System IV. Il était l'idée originale de Lee Boycele, qui a quitté Fairchild Semiconductor en 1968 pour fonder Four-Phase Systems, une entreprise qu'il a nommée d'après la logique à quatre phases.

Le processeur du système IV 24 bits était composé de seulement neuf puces MOS: trois modules de logique arithmétique (ALU), dont la conception s'appelait AL1 (effectuant des opérations arithmétiques telles que l'addition et la multiplication, ainsi que des opérations logiques, ET, OU ET NON), trois Puce ROM et trois puces avec génération logique aléatoire.

TMX 1795, 3 078 transistors

4004, 2 300 transistors

8008, 3 098 transistors

Presque en même temps, une startup du Massachusetts Viatron Computer Systems est entrée dans le jeu. Un an seulement après son lancement en novembre 1967, la société annonce System 21, un mini-ordinateur 16 bits avec divers accessoires, construit sur la base de puces MOS faites maison.

Ce sont eux qui ont inventé le mot «microprocesseur». Pour la première fois, la société l'a utilisé dans une annonce en octobre 1968 lorsqu'elle a annoncé un projet appelé 2101. Mais ce n'était pas une puce - dans la terminologie Viatron, ce mot signifiait la partie d'un petit terminal, avec un clavier et un lecteur de bande, connecté à un mini-ordinateur séparé. Ce "microprocesseur" contrôlait le terminal et consistait en 18 puces MOS spéciales sur trois cartes.

Et lors de ce défilé, à la fin des années 1960, le fabricant japonais de calculatrices Business Computer Corp. (mieux connu sous le nom de Busicom), a ordonné à Intel de fabriquer des puces pour une calculatrice multi-puces. Le produit final consistait en un processeur monopuce, désormais connu sous le nom d'Intel 4004, avec des puces de mémoire et d'E / S associées. Le 4004 4 bits (manipulation de données 4 bits) est souvent considéré comme le premier microprocesseur.

La calculatrice avec le 4004th est sortie au début de 1971. Il avait de nombreux concurrents. La société de semi-conducteurs Mostek a publié le premier "calculateur sur puce", le MK6010. Pico Electronics et General Instrument avaient leur propre calculatrice G250. Six mois plus tard, le TMS 1802 de Texas Instruments a été lancé, et c'était la première puce de la série 0100 qui a connu un grand succès. Ces circuits fonctionnaient bien comme calculatrice, mais ils n'en savaient pas beaucoup plus, mais 4004 a suivi les instructions stockées dans la ROM. Il peut s'agir d'un ordinateur à usage général.

C'était une période de changement rapide pour les calculatrices électroniques, et après des difficultés financières, Busicom a vendu ses droits exclusifs à 4004. En novembre 1971, Intel a commencé sa production et ses puces auxiliaires comme produit final pour l'informatique générale. Quelques mois plus tard, le 4004 a été éclipsé par des microprocesseurs plus puissants, si bien que son succès commercial a été faible. Il a travaillé dans plusieurs flippers, un traitement de texte et une machine pour compter les votes.

Terminal Datapoint 2200

Le premier microprocesseur 4 bits a donc été généré par une calculatrice. Et les microprocesseurs 8 bits qui lui ont rapidement succédé avaient une origine complètement différente. Leur histoire a commencé en 1969 avec le développement du "terminal programmable" Datapoint 2200 chez Computer Terminal Corp. (CTC) de San Antonio, Texas.

Le Datapoint 2200 était un ordinateur à usage général, pas seulement un terminal. Initialement, un microprocesseur 8 bits était construit sur 100 puces bipolaires. Les développeurs ont cherché des moyens de réduire la consommation d'énergie et la production de chaleur. Au début des années 1970, CTC a convenu avec Intel de construire une puce MOS pour remplacer la carte processeur, bien qu'il ne soit pas clair lequel d'entre eux a décidé d'utiliser le processeur sur une seule puce.

Gary Boone de TI a dirigé le développement du TMX1795

En juin 1970, Intel avait développé une spécification de puce fonctionnelle pour l'architecture Datapoint 2200, puis avait gelé le projet pendant 6 mois. Cette conception se traduira bientôt en Intel 8008. Alors, que ce soit 4004, inspiré par une calculatrice, ou 8008, inspiré par un terminal, la création d'un microprocesseur à usage général devrait être attribuée à Intel, non? Pas vraiment.

Le fait est qu'en 1970, lorsque Intel a commencé le développement du 8008, c'était une startup de 100 personnes. Après avoir pris connaissance du développement, la société géante Texas Instruments, composée de 45 000 personnes, a proposé ses services STS pour le développement d'un processeur pour le terminal Datapoint 2200. Le STS a publié les spécifications TI et donné son feu vert. Quand ils sont revenus avec un design pour trois puces, le STS a poliment demandé s'ils pouvaient concevoir sur une seule puce, comme Intel l'a fait. TI a repris la conception monopuce du processeur en avril 1970. Le travail a été achevé l'année suivante, la puce a été appelée TMX 1795 (X de «expérimental»), et le nom s'est transformé plus tard en TMC 1795 quand il a cessé d'être un prototype.

En juin 1971, TI a lancé une annonce pour le TMC 1795 expliquant comment ce «processeur central à puce unique» serait utilisé dans le Datapoint 2200, «un ordinateur puissant doté de fonctionnalités que la version précédente ne possédait pas». Mais cela ne s'est pas produit - après avoir vérifié le TMC 1795, le CTC l'a rejeté, décidant de fabriquer le processeur sur la carte et avec des puces bipolaires. Une puce d'Intel ne sera pas prête avant la fin de cette année.

De nombreux historiens de la technologie pensent que le TMC 1795 est mort au même moment. Mais les nouveaux documents trouvés, détenus par le principal développeur de puces Gary Boon, montrent qu'après le refus de STS, TI a essayé de vendre la puce (légèrement modifiée, et donc appelée TMC 1795A) à diverses sociétés. Ford Motor Co. en 1971, ils se sont intéressés à la possibilité d'utiliser la puce comme contrôleur de moteur, c'est pourquoi Boone a écrit: "Je pense que nous avons trouvé un marché de masse pour notre processeur à puce." Hélas, ces tentatives ont échoué et TI a cessé de faire la publicité du TMC 1795, en se concentrant sur des calculatrices plus rentables. Cependant, si vous voulez honorer correctement la création du premier microprocesseur 8 bits, vous devez le donner à TI, bien qu'il ait manqué ses capacités.

La lettre de Boone à propos de Ford

Au moment où Intel gagnait 8008, à la fin de 1971, STS avait déjà perdu tout intérêt pour les processeurs à puce unique et s'était débarrassé des droits de conception exclusifs. Mais Intel est allé plus loin et a lancé le 8008 sur une base commerciale, faisant une annonce en avril 1972 et, par conséquent, a produit des centaines de milliers de ces puces. Deux ans plus tard, sur 8008, le microprocesseur 8080 est né, ce qui a grandement influencé la création du 8086, qui, à son tour, a rendu possible la gamme de puces x86 d'aujourd'hui. Et si votre PC est équipé d'un processeur x86, vous utilisez un ordinateur basé sur une conception enracinée dans le terminal programmable Datapoint 2200 de 1969.

On ne peut pas dire que l'évolution des microprocesseurs s'est déroulée en ligne droite. Beaucoup de choses dépendaient des aléas et des résultats de diverses décisions commerciales qui pouvaient facilement devenir différentes. Rappelez-vous comment l'architecture de processeur 8 bits développée par STS pour le Datapoint 2200 a été implémentée quatre différemment de différentes manières. Deux fois, STS l'a implémenté via des cartes remplies de puces bipolaires, d'abord par transfert de données en série, puis en parallèle plus rapide. TI et Intel ont ensuite satisfait les demandes STS de puces individuelles avec presque le même ensemble d'instructions, mais leur conditionnement, leurs signaux de contrôle, leur synchronisation d'instructions et leurs circuits internes étaient complètement différents.

La technologie Intel était plus avancée que TI, en particulier, des grilles en silicium polycristallin auto-alignées ont été utilisées, ce qui a accéléré les transistors et augmenté la sortie. Cette approche a permis de disposer les transistors de manière plus dense. En conséquence, les 4004 et 8008 étaient encore plus petits que le TMC 1795 ensemble. Les ingénieurs d'Intel pensaient que la puce TI était trop grosse et donc peu pratique, mais en réalité ce n'était pas le cas: une puce très réussie pour les calculatrices TMS 0100, qui semblait un peu plus tard, il y en avait encore plus que le TMC 1795.

Compte tenu de tout cela, à qui faut-il donner la paume dans la création du microprocesseur? On peut dire que le microprocesseur n'est pas une invention, mais quelque chose que tout le monde attendait. Il s'agissait simplement d'attendre la technologie appropriée et les exigences du marché. J'aime cette approche plus que les autres.

Un autre point de vue peut être que le microprocesseur est un terme publicitaire nécessaire à la promotion de ses produits par Intel, TI et autres. Boone, même s'il développait le TMC 1795, a ensuite rendu hommage à Intel pour sa détermination à transformer le microprocesseur en un produit précieux. Dans une lettre sans date relative à un différend sur la question de savoir qui devrait être considéré comme le créateur du premier microprocesseur, il a écrit: «La principale chose dans le développement du microprocesseur était la politique d'Intel en 1972-1975 ... Leurs innovations dans la conception, les logiciels et la publicité ont engendré cette industrie, ou, au moins accéléré son apparition. "

AL-1

L'honneur de créer le premier microprocesseur dépend également de la compréhension de ce terme. Certains considèrent le microprocesseur comme un processeur central sur une seule puce. D'autres disent que la logique arithmétique sur la puce est suffisante. D'autres pensent qu'il suffit de placer ces fonctions sur des puces séparées, et ensemble, ils peuvent déjà constituer un microprocesseur.

Je crois que les principales caractéristiques du microprocesseur sont un processeur central sur une seule puce (y compris ALU, fonctions de contrôle, registres) et la possibilité de sa programmation. Mais le microprocesseur n'est pas tout l'ordinateur. Habituellement, plus de puces de mémoire, d'E / S et d'autres fonctions auxiliaires.

En utilisant cette définition, la plupart des gens pensent que le premier microprocesseur était Intel 4004, car tous les composants du CPU étaient sur la même puce. Boone et Federico Faggin d'Intel 4004 conviennent que le 4004 a battu le premier TMX 1795 en quelques mois. Et ce dernier a ensuite introduit le premier microprocesseur 8 bits, puis l'Intel 8008 est devenu le premier microprocesseur 8 bits à succès commercial.

Mais si vous acceptez une définition moins stricte du microprocesseur, d'autres systèmes peuvent être les premiers. Si nous considérons le microprocesseur ALU sur une puce, alors le premier sera Boisel, qui a créé la première puce à Fairchild en 1968, peu de temps avant son départ et la fondation des systèmes à quatre phases. L'AL1 de Four-Phase Systems pourrait également être un candidat, car il combinait des registres et des ALU sur la même puce, avec des boucles de contrôle externes. Si nous supposons que le microprocesseur peut être composé de plusieurs puces IVU, alors Autonetics D200 sera le premier.

Du point de vue des brevets, l'histoire semble un peu différente. TI a rapidement réalisé la rentabilité du système des brevets. Ils ont reçu de nombreux brevets pour le TMX 1795 et le TMS 0100 et les ont souvent utilisés dans des litiges et pour la délivrance de licences.

Sur cette base, TI peut être considéré comme l'inventeur d'un microprocesseur et d'un microcontrôleur, d'une configuration monopuce du CPU, de la mémoire et de diverses fonctions auxiliaires. Ou pas. Parce que Hilbert Hyatt a reçu un brevet pour un processeur monopuce en 1990, basé sur un ordinateur série 16 bits, qu'il a construit en 1969 à partir de cartes à puces bipolaires. Cela a conduit à revendiquer la supériorité de Hyatt dans l'invention du microprocesseur, mais TI a remporté son brevet en 1996 après une bataille judiciaire difficile.

Un autre concurrent pour la place de l'inventeur pourrait être Boysel. En 1995, lors d'un procès que Gordon Bell a appelé plus tard «TI contre tout le monde», Boisel a combattu les brevets TI avec une seule puce AL1 ALU de 1969, démontrant un ordinateur qui fonctionnait à la cour. Cette décision a torpillé le boîtier TI, bien que personnellement je ne trouve pas sa démonstration trop convaincante, car elle a utilisé plusieurs astuces techniques.

Peu importe quelle invention vous considérez comme le premier microprocesseur, vous pouvez convenir qu'il n'y avait pas de pénurie de concurrents pour ce titre. Il est dommage que la plupart des gens veuillent trouver un seul gagnant, alors que les autres candidats sont maintenant presque oubliés. Mais pour ceux qui s'intéressent aux débuts des microprocesseurs, leur riche histoire restera vivante.

Historique du microprocesseur inattendu

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