El nacimiento del microprocesador.

Intel 4004 se considera el primer microprocesador, en otras palabras, la primera computadora de uso general en un chip, pero su creación por Intel se redujo a una combinación de trabajo duro, el momento adecuado y la simple suerte.

La historia del chip realmente comienza en 1969 cuando una compañía japonesa llamada Nippon Calculating Machine Corporation (pero conocida como Busicom, por el nombre de sus calculadoras) contrató a Intel para construir los chips necesarios para una nueva calculadora. Busicom era una compañía de calculadoras relativamente pequeña que perdía participación en un mercado en rápida consolidación y necesitaba una nueva solución. E Intel fue una startup, fundada en 1968 con alrededor de 200 empleados, principalmente enfocada en construir chips de memoria.

Ambos necesitaban algo nuevo.

El cofundador de Intel y luego CEO Robert Noyce había visitado Japón a fines de 1968, buscando clientes. Noyce tuvo una reunión con Sharp, entonces uno de los líderes en calculadoras, pero Sharp ya tenía contratos existentes. Entonces, Tadashi Sasaki de Sharp dice que le presentó a Noyce al presidente de Busicom, Yoshio Kojima, y ​​así es como Intel obtuvo el contrato para construir los chips para la calculadora de Busicom.

Al marciano Edward "Ted" Hoff, que se había unido a Intel como empleado número 12 en 1968, se le asignó la tarea de crear productos que permitieran a las personas cambiar de la memoria central más antigua a los nuevos chips de memoria de Intel. En su relato, el primer proyecto personalizado de Intel debía hacerse para una empresa que conocía como Electro Technical Industries pero que más llamaba Busicom.

Según Masatoshi Shima, entonces joven ingeniero de Busicom pero destinado a convertirse en una parte importante del equipo de diseño, la compañía tenía planes de construir una serie de chips de uso general "que se utilizarían no solo para una calculadora de escritorio, sino también para máquina de negocios, como una máquina de facturación, una caja registradora y un cajero ". Pero Busicom no le dijo esto a Intel en ese momento, "porque era un asunto confidencial entre Busicom y NCR Japón", por lo que Intel pensó que el objetivo era simplemente construir una calculadora más poderosa.

El contrato inicial se firmó en abril de 1969 y, a fines de junio, Shima y otros dos ingenieros de Busicom llegaron a Intel. El plan original tenía a los ingenieros de Busicom diseñando una serie de chips LSI e Intel fabricando los chips utilizando su tecnología MOS (semiconductor de óxido de metal). Intel debía recibir $ 100, 000 para crear los conjuntos de chips y luego $ 50 por cada conjunto hecho, con Busicom comprometiéndose con al menos 60, 000 unidades.

Shima dice que su equipo propuso hacer nueve tipos de chips LSI, pero en la mayoría de los casos esto pronto se convirtió en una propuesta de 12 chips, con algunos de los chips que requieren de 3.000 a 5.000 transistores cada uno, una cantidad enorme para 1969 cuando la calculadora estándar tenía seis chips, cada uno de los cuales tenía 600 a 1, 000 transistores. Hoff miró los planes y pensó que los chips eran demasiado complicados de hacer y "que no seríamos capaces de fabricar estas cosas a los objetivos de precio".

Hoff observó el diseño y tenía una variedad de conceptos, incluido el cambio de la aritmética decimal a la aritmética binaria, con el uso de un chip de propósito más general con un conjunto de instrucciones simple.

Hoff pensó que el plan Busicom era demasiado complicado y, en cambio, sugirió crear un chip lógico de propósito general, con gran parte de las instrucciones en el software almacenado en chips de memoria. Como se cita en The Man Behind the Microchip de Leslie Berlin (2006, Oxford University Press), Hoff fue al CEO de Intel, Noyce, y le explicó su concepto, que consistiría en un microprocesador, dos chips de memoria y un registro de desplazamiento. "Creo que podemos hacer algo para simplificar esto", dijo Hoff. "Sé que esto se puede hacer. Se puede hacer para emular una computadora". Aunque no se le había encargado oficialmente el trabajo de diseñar los chips para la máquina, Noyce le dio permiso para seguir trabajando en el concepto.

Hoff trabajó en los conceptos durante el verano, y con el ingeniero Stanley Mazor, Hoff creó un dibujo en bloque de la arquitectura. Este sería un chip lógico binario de 4 bits (a diferencia del diseño decimal de Busicom) y almacenaría los programas para ejecutar las funciones de la calculadora en un chip de memoria, que era la especialidad de Intel en ese momento.

Hay recuerdos algo diferentes de cómo Shima y el equipo de Busicom reaccionaron al concepto. Según Hoff, citado en The Intel Trinity de Michael S. Malone (2014, HarperBusiness), "hice algunas propuestas a los ingenieros japoneses para hacer algo en este sentido [la arquitectura de uso general], y no estaban menos interesados Dijeron que reconocían que el diseño era demasiado complicado pero que estaban trabajando en la simplificación y que estaban dispuestos a diseñar calculadoras y nada más. Simplemente no estaban interesados ​​".

Masatoshi Shima de Busicom, que estaba ejecutando el proyecto desde el dado de Busicom, lo recuerda de manera un poco diferente. En una historia oral, dijo: "Sentí que la propuesta de Hoff era buena, pero si aceptamos la propuesta de Hoff tal como era, teníamos que volver a hacer el proyecto desde el principio". Shima notó todos los detalles que Hoff aún no tenía.

En agosto, Noyce envió una nota al presidente de Busicom, Yoshia Kojima, advirtiéndole que debido a la complejidad del diseño de Busicom, "no había posibilidad de que pudiéramos fabricar estas unidades por $ 50 / kit incluso por el kit más simple" y sugiriendo que el costo real sería Ser alrededor de $ 300.

Esto fue seguido por una carta formal a Busicom y una reunión entre las dos compañías en octubre, donde Busicom decidió ir con el diseño de Intel. Pero tomaría hasta febrero de 1970 para que se acordara el contrato formal.

El papel de Faggin

Busicom esperaba que Intel estuviera trabajando en el nuevo plan y sugirió que la compañía debería tener un diagrama de circuito sustancialmente completado para cuando Shima, que había regresado a Japón, fuera de visita el 7 de abril de 1970. Pero Intel estaba teniendo problemas con otros chips y atravesando una recesión en la industria y no habían hecho ningún progreso. En otras palabras, tenía el concepto de los chips, incluidos los diagramas de bloques de cómo deberían funcionar los chips, pero no los diseños reales de los chips: los detalles técnicos de cómo los transistores se unirían y podrían fabricarse.

Para liderar ese proceso, Intel contrató a Federico Faggin de Fairchild Semiconductor. Como lo describe, se unió a la compañía esa semana, y una de sus primeras tareas fue conocer a Shima y explicarle que Intel no tenía los chips listos. "Tenía esta tarea en la que esencialmente llego seis meses tarde el día después de comenzar", dijo.

Como Faggin lo describió en su historia sobre el nacimiento del microprocesador, "Trabajé furiosamente, de 12 a 16 horas al día. Primero, resolví los problemas arquitectónicos restantes y luego senté las bases del estilo de diseño que usaría para el conjunto de chips. Finalmente, comencé el diseño de la lógica y el circuito y luego el diseño de los cuatro chips. Tuve que desarrollar una nueva metodología para el diseño de lógica aleatoria con tecnología de puerta de silicio; nunca se había hecho antes ".

Trabajó en estrecha colaboración con Shima, que era nuevo en el diseño de MOS pero había trabajado en chips LSI, y juntos crearon los chips que se convertirían en la familia MCS-4. El modelo 4001 era un chip de memoria ROM de 2.048 bits diseñado para contener la programación. El 4002 era un chip de memoria RAM de 320 bits diseñado para ser un caché de datos. El 4003 era un registro de entrada-salida de 10 bits para alimentar los datos al procesador principal y eliminar el resultado. Y finalmente, el modelo 4004 era una unidad lógica de procesamiento central de 4 bits.

Según todos los informes, este fue un esfuerzo hercúleo, ya que Faggin y Shima desarrollaron chips mucho más rápido de lo normal. Los diversos chips estaban en diferentes partes del proceso en diferentes momentos, y a finales de diciembre las primeras versiones estaban listas. Como de costumbre, esto requirió algunos ajustes, pero en marzo, Faggin envió el primer 4004 completamente operativo a Shima, que para entonces había regresado a Japón. Al final, el 4004 era un solo chip de silicio que medía un octavo por un sexto de pulgada con 2.250 elementos de circuito individuales.

En la cuenta de Faggin, "llevó un poco menos de un año pasar de la idea a un producto totalmente funcional". Según Shima, "a partir de la idea general de Busicom, [el desarrollo] duró aproximadamente dos años y tres meses. Y en abril de 1971, finalmente, la calculadora de escritorio funcionó públicamente. ¡Estaba tan emocionada!"

Intel obtiene derechos

En el contrato inicial para el chip, Busicom tenía los derechos exclusivos del 4004. Pero en la primavera de 1971, el mercado de las calculadoras estaba disminuyendo, y Busicom quería renegociar el contrato. Si bien hubo algunas preocupaciones dentro de Intel sobre el tamaño del mercado y el hecho de que Intel era una compañía de memoria, no una compañía de procesos, Faggin, Hoff y Mazor presionaron a otras personas dentro de la compañía para que recuperaran los derechos de vender el chip a otros clientes

Como recuerda Hoff, "uno de los argumentos que obtuve de la gente de marketing fue sobre el momento en que decía: 'Deberías tener el derecho de venderlo' ', dijo, ' Mira, solo venden alrededor de 20, 000 mini computadoras cada año. Y llegamos tarde al mercado, y tendrías suerte de obtener el 10 por ciento. Eso son 2.000 fichas al año '. Y dijeron: 'Simplemente no vale la pena los dolores de cabeza del soporte y todo por un mercado de solo 2, 000 chips' ".

Finalmente, Noyce consiguió que se firmara el acuerdo, e Intel pudo legalmente vender el chip a otras compañías, a excepción de los competidores de Busicom.

Pero el 4004 nunca fue para encontrar una gran audiencia con otros clientes, en parte debido a sus limitaciones: era solo un procesador de cuatro bits con una memoria limitada. Si bien Intel anunció formalmente el chip en una edición del 15 de noviembre de 1971 de Electronics News bajo el título "A New Era in Integrated Electronics", con copia proclamándolo "una computadora microprogramable en un chip". Pero la industria y la propia Intel estaban a punto de pasar a procesadores nuevos y mejores.

El 8008: cambio a la informática de 8 bits

No mucho después de que Busicom se acercó a Intel para hacer chips para su calculadora, Computer Terminals Corporation (CTC), que luego se llamaría Datapoint, solicitó a Intel una propuesta de chips para un nuevo terminal de computadora: una pantalla y un teclado diseñados para conectarse a una computadora remota. Una vez más, Hoff y Mazor propusieron un microprocesador para manejar la lógica.

Hubo varias grandes diferencias entre el 4004 y el 8008, a pesar de que parecían no estar muy lejos. Para empezar, el 8008 era un microprocesador de 8 bits, lo que lo hacía lo suficientemente grande como para trabajar en 8 bits de datos, lo suficiente para un "byte" o un carácter, a la vez. Además, a diferencia del 4004, que requería sus propios chips de memoria especiales, el 1201 fue diseñado para usar memoria estándar.

El proyecto comenzó en diciembre de 1969 con una reunión con Andrew Grove en la que Datapoint solicitó chips para una computadora de 8 bits. Según Mazor, hizo tres propuestas a Datapoint: dos variaciones en una "pila de registros" de 8 bits y "una CPU completa de 8 bits en un chip". En este punto, Mazor y Hoff ya habían estado trabajando en el proyecto Busicom que incluiría el 4004.

Aproximadamente al mismo tiempo, Datapoint aparentemente le pidió a Texas Instruments un diseño similar. En algunos relatos, Datapoint llevó el esquema de Hoff y Mazor a Dallas, donde la idea comenzó a convertirse en un programa de desarrollo en el laboratorio de semiconductores de TI.

Mazor dice que cree que es muy probable que TI propusiera originalmente un conjunto de chips múltiples y que luego Datapoint trajo la propuesta de Intel a TI, por lo que TI trató de construir un chip con esa especificación. Pero Mazor dice que el chip TI no podría haber funcionado porque su especificación tenía un "defecto".

Intel contrató a Hal Feeney en marzo de 1970 para trabajar en el diseño específico del chip, entonces conocido como el 1201, como Faggin había trabajado en el 4004; y de hecho, cada uno ayudó en el otro proyecto. El trabajo en el 1201 continuó hasta mediados de 1970, pero a Intel le preocupaba si Datapoint realmente usaría el chip, por lo que el trabajo se suspendió, mientras que Mazor y otros trabajaron más en el 4004.

Texas Instruments tenía un diseño de chip en marzo de 1971, que habría sido un par de meses antes de que el 4004 funcionara, y en realidad anunció su chip en julio de 1971, varios meses antes del anuncio del 4004. Pero este chip aparentemente nunca se envió.

Pero el anuncio de TI estimuló a Intel, y en particular a Grove, a redoblar sus esfuerzos en el 1201. Al final, Datapoint no usó los chips Intel ni TI. En cambio, cuando Intel completó el diseño, el Datapoint 2200 se introdujo utilizando chips TTL convencionales.

Incluso si Datapoint no estaba interesado, Intel estaba empezando a ver el interés de otras compañías, como Seiko, que quería construir una calculadora científica de 8 bits.

Alrededor de este punto, Intel comenzó a pensar más en serio sobre los nombres. El esquema de nombres original de Intel se basaba en los diferentes tipos de partes que estaba creando, por lo que cada chip de la familia habría tenido números diferentes. Faggin dice que se le ocurrió nombrar a la familia 4000 porque era más consistente. Entonces, después de la introducción del 4004, el departamento de marketing cambió el 1201 al 8008 para reflejar que era un chip de 8 bits, y así se llamaba el 8008 cuando se introdujo en abril de 1972. El 8008 llevó al gran esfuerzo de Intel en el marketing por microprocesador y condujo a la creación del Microcomputer Systems Group y la creación de placas y sistemas de desarrollo. Esto, a su vez, ciertamente ayudó a estimular la creación de una serie de dispositivos de 8 bits, incluidas algunas de las máquinas que fueron microcomputadoras tempranas.

¿Quién merece el crédito?

A lo largo de los años, ha habido muchos debates sobre el 4004, su lugar como el primer microprocesador y el crédito que cada uno de los participantes merecía.

La historia de los circuitos integrados es una de integración más y más, por lo que la idea de que eventualmente podría poner todas las características que desea en una "CPU en un chip" ciertamente estaba en el aire a fines de la década de 1960.

Intel no estaba solo al reconocer la necesidad de un procesador de propósito general, ya que había demasiados clientes que querían que los procesadores diseñaran un chip personalizado para cada uno de ellos. Más tarde, Hoff y Noyce escribirían "Si esto continuara… la cantidad de circuitos necesarios proliferaría más allá de la cantidad de diseñadores de circuitos. Al mismo tiempo, el uso relativo de cada circuito disminuiría…. El aumento del costo de diseño y la disminución del uso evitarían que los fabricantes amortizar los costos en una gran población de usuarios y reduciría las ventajas de la curva de aprendizaje ".

"La gente había hablado de una computadora en un chip durante años", dijo el cofundador de Intel Gordon Moore, "pero siempre estuvo ahí en el futuro. Lo que Ted vio fue que, con la complejidad con la que ya estábamos trabajando, usted en realidad podría hacer un circuito integrado como ese ahora. Ese fue el verdadero avance conceptual ".

E incluso Ted Hoff a veces ha minimizado la importancia del concepto. "La invención real del microprocesador no fue tan importante como simplemente apreciar que había un mercado para tal cosa".

Pero había otros contendientes por el título de primer microprocesador. Texas Instruments en realidad anunció una "CPU en un chip" en abril de 1971, diseñada inicialmente como un chip de contrato para Computer Terminal Corporation (más tarde Datapoint). Esto aparentemente nunca funcionó, y de hecho, Intel estaba trabajando en un chip para CTC con la misma especificación; esto se conocía como el 1201 y eventualmente sería renombrado como el 8008. Quizás lo más importante, a fines de 1971, el ingeniero de Texas Instruments Gary Boone y Michael Cochrane produjeron el primer prototipo de un circuito integrado que incluía un circuito de entrada-salida, memoria y una central procesador todo en un chip, a diferencia del conjunto MCS-4 de cuatro chips. Conocido como el TMS1000, este se usó inicialmente en una calculadora TI y estuvo disponible comercialmente en 1974. Boone recibió una patente para su CPU en 1973, y luego Boone y Cochran recibieron una patente para una computadora en un chip.

El abogado de patentes de Intel se mostró escéptico de hacer grandes reclamos y se resistió al deseo de Hoff de patentar el trabajo como una "computadora" porque sería muy complicado y porque otros tenían el concepto de poner una computadora en un chip. Según Hoff, "dijo que no valían la pena y esencialmente se negó en ese momento a escribir una patente". En cambio, presentaron patentes más específicas y más limitadas. Intel recibió dos patentes: Hoff, Mazor y Faggin recibieron una en "el Sistema de memoria para una computadora digital con múltiples chips", que cubre la organización del bus externo y el esquema de direccionamiento de memoria del conjunto de chips Intel MCS-4, mientras que Faggin recibió una para un circuito que podría reiniciar la CPU cuando se enciende la alimentación.

Años más tarde, al inventor Gilbert Hyatt se le otorgaría una patente sobre el microprocesador, que presentó en 1970, en base a un invento que dice que hizo en 1968 en su empresa Microcomputer Inc. Pero esto no parece haber sido fabricado. Mientras tanto, Fairchild, IBM, Signetics, Four-Phase y RCA también estaban trabajando en dispositivos similares a microprocesadores. Aún así, el 4004 se considera casi universalmente el primer microprocesador.

Entre el equipo de Intel, también hubo controversias sobre la división del crédito. La mayoría de los observadores dan crédito a los cuatro hombres directamente involucrados en la creación del conjunto de chips, pero no siempre es así.

Faggin debía abandonar Intel a fines de 1974, solo unos meses después de la introducción del 8080, para iniciar Zilog, llevar consigo a Shima y otros ingenieros de Intel, y Faggin dijo que esto enfureció a Andy Grove de Intel. Malone cita a Faggin y dice: "Recuerdo que me dijo: 'Nunca tendrás éxito, no importa lo que hagas. No tendrás nada que decirles a tus hijos y nietos'". Implícito en esas palabras fue que no tendría legado en los semiconductores. Que nunca me darían crédito por lo que hice en Intel. Era como si me estuviera maldiciendo ".

Si fue o no tan dramático, parece que Intel le dio la mayor parte del crédito a Hoff, y eso ha continuado en muchas historias. Por ejemplo, tanto TR Reid en The Chip (2001, Random House Trade Paperbacks) como The New Alchemists (1983, The Book Service Ltd) de Dirk Hansen le dan crédito casi exclusivo a Hoff, al igual que el biógrafo de Grove Richard Tedlow. De hecho, Malone dice que a partir de ese momento, Intel dio todo el crédito del microprocesador a Hoff y ninguno a Faggin hasta 2009 con el estreno de The Real Revolutionaries (2012, Diamond Docs, iLine Entertainment), un documental sobre la fundación de Silicon Valley..

Pero hay otras historias que señalan el papel de Faggin (y las de Shima y Mazor, a quienes se pasa por alto con mayor frecuencia), volviendo a las entrevistas que Hoff dio en la década de 1980. En 1993, una publicación de Intel que celebraba el 25 aniversario de la compañía acreditó a Hoff por la solución y le dio una imagen de página casi completa, pero Faggin fue reconocido por convertir "la visión de Hoff en realidad de silicio". En 1996, cuando estábamos celebrando el 25 aniversario del microprocesador en un evento en Comdex, Intel me ayudó a ponerme en contacto con los cuatro creadores, que recibieron el premio PC Magazine Lifetime Achievement.

De hecho, parece importante dar crédito a los cuatro hombres: Hoff por su visión y los conceptos básicos, Mazor por la programación y el trabajo en los diagramas de bloques, Shima por crear el diseño lógico y Faggin por crear el impresionante diseño de silicio para los chips. Juntos, crearon el primer microprocesador de propósito general, y al hacerlo crearon la base no solo para lo que se convertiría en la industria de las computadoras personales, sino también para un número incontable de otros dispositivos electrónicos. Literalmente se venden miles de millones de microprocesadores cada año, todos mucho más complejos que el 4004 original, y sin ellos, nuestro mundo electrónico moderno sería imposible.