50 éves az első mikroprocesszor

Az Intel ma ünnepli a 4004, vagyis a világ első kereskedelmi forgalomba került mikroprocesszorának 50. születésnapját. A chip kitaposta az utat a ma ismert, modern számítástechnikának, a különféle személyi számítógépektől egészen felhőig. A 4004 tehát úttörőnek számított, melynek sikere bebizonyította, hogy lehetséges összetett integrált áramköröket építeni, majd azokat egy körömnyi méretű chipen elhelyezni. A fejlesztés egy új véletlenszerű logikai tervezési módszertant is létrehozott, amelyre a mikroprocesszorok következő generációi épültek.

Nyerd meg az 5 darab, 1000 eurós Craft konferenciajegy egyikét! A kétnapos, nemzetközi fejlesztői konferencia apropójából a HWSW kraftie nyereményjátékot indít.

"Idén ünnepeljük a 4004-es chip megjelenésének 50. évfordulóját. Gondoljunk bele, mennyi mindent elértünk az elmúlt fél évszázadban! Ez egy szent pillanat a technológia számára. Ez az a fejlesztés, ami végül beindította a számítástechnikát." - mondta Pat Gelsinger, az Intel vezérigazgatója.

A gazdaságosság mentén

A 4004 története 1969-ben kezdődik, amikor a japán Nippon Calculating Machine Corporation leszerződött az Intellel, hogy Busicom kalkulátoraihoz tervezzen és gyártson le chipkészleteket. A specfikációk alapján 16 különböző chipet kellett volna tervezni és gyártani, amit rendkívül erőforrásigényesnek találtak az Intelnél. "Szent sz*r, nincs annyi emberünk!" - idézte fel a magyar származású Leslie L. Vadász egy interjú során, aki a DRAM megszületése felett is bábáskodott, melynek révén az Intel első évtizedeit memóriagyártóként élte.

A szűkös erőforrások miatt az Intel két mérnöke, Ted Hoff és Stan Mazor ekkor egy olyan koncepcióval hozakodott elő, amely 16 helyett mindössze 4 chipet igényelt, mivel a számítási feladatokat egyetlen lapkára integrálta - a 4004-es jelölésűre. Az akkori miniszámítógépekben található processzorok valójában több diszkrét chipből, vagyis chipkészletből álltak. A koncepcionális tervezést követően 1970 áprilisában Federico Faggin csatlakozott a csapathoz, aki előtte a Fairchildnál munkálkodott. Faggin feladata volt, hogy elkészítse a mikroprocesszort. A munkálatok késésben voltak, a japánok pedig őrjöngtek, mivel nehéz pénzügyi helyzetben voltak, miközben szorongatta őket a konkurencia.

Faggin három asszisztenssel együtt keményen dolgozott, hogy szilíciumra implementálják a másik két mérnök elképzeléseit. Faggin úgy emlékszik vissza, hogy nagy nyomás alatt volt, mivel ismeretlen terpen járt, miközben szorított az idő. A tervezés akkor nem csúcsteljesítményű munkaállomásokon és több ezer processzort alkalmazó szimulátorokon futott, ahogyan manapság, hanem kézzel, rendkívül vékony vörös fóliával történt.

Az év végére elkészültek a tervek, és gyártható fázisba került a mikroprocesszor. Azonban az első ostyán található chipek mindegyike működésképtelen volt, ugyanis a félvezetőcsapat a megmunkálás folyamán kihagyott egy lépést. Faggin állítja, nevetett, miután meglátta ezt a bődületes hibát a mikroszkóp alatt, miközben a működésképtelenség okát vizslatva. Következő év, 1971 januárjának egy napján, este hatkor kézhez kapta a következő ostyákat. Miközben mindenki hazaindult, Faggin fél éjszaka tesztelte a fényes korongokon található chipeket, hogy hibátlanul működnek-e, majd éjjel háromkor a sikert nyugtázva elindult haza.

Az alapkő

A japánok a késés és az éles árverseny miatt jelentős árengedményt követeltek az Inteltől. A chipgyártó azt ajánlotta, hogy drasztikusan csökkenti az árat, amennyiben a 4004 és a chipset szellemi tulajdona egyaránt nála marad, és azokat jogosult szabadon továbbértékesíteni a kalkulátorok piacán kívül. A nehéz helyzetben lévő japánok végül rábólintottak, az üzlet pedig megköttetett. Az Intel végül 1971. november 15-én hozta nyilvánosságra a 4004-et, és bár hangzatos szavak kísérték bemutatkozását, akkor még valójában sem az Intel, sem az ipar nem tudta felmérni valódi jelentőségét.

A 4004 legfeljebb 740 kilohertzen üzemelhetett, amivel a több tonnányi tömegű, a világ első elektronikus számítógépének tekinthető 1948-as ENIAC kapacitását nyújtotta. A 4004 10 mikronos, vagyis 10 000 nanométeres félvezető eljárással készült 50 milliméteres átmérőjű ostyákon. A 4 bites műveleteket végző, 2300 tranzisztorból felépülő 4004 soha nem lett sikeres kereskedelmi termék, és a DRAM-gyártásra összpontosító Intelnél csak egy mellékvágányként tekintettek rá.

Megrendelő azért folyamatosan akadt, így a fejlesztések tovább folytak, aminek hála 1972 áprilisában megjelenhetett a 8 bites 8008, mely aztán egészen az átütő siker kapujáig vitte az Intelt. A 8008 a Datapoint megbízásából készült, melyhez az utasításkészletet is biztosította. A vállalat végül anyagi problémák miatt nem tudott fizetni a 8008-ért, így a korábbiaknak megfelelően az összes szellemi tulajdont, beleértve az utasításkészletet is magának követelte az Intel - ez képezte végül a 8086-os processzor, illetve a még ma is alkalmazott x86-os utasításarchitektúra alapjait.