לידתו של המעבד

אינטל 4004 נחשב למעבד המיקרו הראשון - או במילים אחרות, המחשב הראשון לשימוש הכללי בשבב - אך יצירתו על ידי אינטל הגיעה לשילוב של עבודה קשה, תזמון נכון ופשוט מזל.

סיפורו של השבב באמת מתחיל בשנת 1969 כאשר חברה יפנית בשם תאגיד מכונת החישוב ניפון (אך ידועה בשם Busicom, על שם שם המחשבון שלה) התקשרה עם אינטל לבניית השבבים הדרושים למחשבון חדש. בוסיקום הייתה חברת מחשבים קטנה יחסית שאבדה חלק בשוק המתגבש במהירות והייתה זקוקה לפיתרון חדש. ואינטל הייתה סטארט-אפ, שנוסדה בשנת 1968 עם כ -200 עובדים, בעיקר שהתמקדה בבניית שבבי זיכרון.

שניהם היו זקוקים למשהו חדש.

מייסד שותף של אינטל והמנכ"ל דאז רוברט נויס ביקר ביפן בסוף שנת 1968 וחיפש לקוחות. נויס פגש עם שארפ, אז אחד המובילים במחשבים, אך עם שארפ כבר היו חוזים קיימים. אז טדאשי סאסאקי של שארפ אומר שהוא הציג את נויס בפני נשיא בוסיקום יושיו קוג'ימה, וככה אינטל קיבלה את החוזה לבניית השבבים למחשבון של בוסיקום.

מרציאן אדוארד "טד" הופ, שהצטרף לאינטל כעובד מספר 12 בשנת 1968, הוטל ליצור מוצרים שיגרמו לאנשים לעבור מזיכרון ליבה ישן יותר לשבבי הזיכרון החדשים של אינטל. בספרו, הפרויקט המותאם אישית הראשון של אינטל היה אמור להיעשות עבור חברה שהכירה כאל תעשיות טכניות אלקטרוניות, אך זו נקראה בעיקר Busicom.

לדברי מסאטושי שימה, אז מהנדס צעיר בבוסיקום אך עתיד היה להפוך לחלק חשוב מצוות העיצוב, היו לחברה תוכניות לבנות סדרת שבבים למטרה כללית "שתשמש לא רק למחשבון שולחני, אלא גם מכונה עסקית, כגון מכונת חיוב, קופה רושמת ומכונה לספר. " אבל בוסיקום לא אמרה זאת לאינטל באותה עת, "מכיוון שזה היה העניין הסודי בין בוסיקום ו NCR יפן", כך שאינטל חשבה שהמטרה היא רק לבנות מחשבון חזק יותר.

החוזה הראשוני נחתם באפריל 1969, ובסוף יוני הגיעו שימה ושני מהנדסי בוסיקום נוספים לאינטל. לתוכנית המקורית היו מהנדסי Busicom שעיצבו סדרה של שבבי LSI ואינטל מייצרים את השבבים בטכנולוגיית ה- MOS (מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה) שלה. אינטל הייתה אמורה לקבל 100, 000 $ כדי ליצור את ערכות השבבים ואז 50 $ עבור כל סט שנעשה, כאשר Busicom התחייבה לפחות ל 60, 000 יחידות.

שימה אומר כי הצוות שלו הציע להכין תשעה סוגים של שבבי LSI, אך לרוב החשבונות זה הפך עד מהרה להצעה של 12 שבבים, כאשר חלק מהשבבים נדרשים בין 3, 000 ל 5, 000 טרנזיסטורים כל אחד - סכום עצום לשנת 1969 כאשר למחשבון הסטנדרטי היו שישה צ'יפים, לכל אחד מהם היו 600 עד 1, 000 טרנזיסטורים. הוף בחן את התוכניות וחשב שהצ'יפס היו מסובכים מכדי לייצר ו"לא נוכל לייצר את הדברים האלה ליעדי המחיר."

הוף בחן את העיצוב והיו לו מגוון מושגים, כולל מעבר מחשבון עשרוני לחשבון בינארי, תוך שימוש בשבב לשימוש כללי יותר עם מערך הוראות פשוט.

הוף חשב שתוכנית Busicom הייתה מסובכת יתר על המידה, ובמקום זאת הציע ליצור שבב לוגי לשימוש כללי, כאשר חלק גדול מההוראות בתוכנה המאוחסנות על שבבי זיכרון. כפי שצוטט בסרט "האיש מאחורי המיקרו-צ'יפ" של לסלי ברלין (2006, אוניברסיטת אוקספורד), הופ פנה למנכ"ל אינטל, נויס, והסביר את הרעיון שלו, שיורכב ממעבד אחד, שני שבבי זיכרון ומרשם משמרות. "אני חושב שאנחנו יכולים לעשות משהו כדי לפשט את זה", אמר הופ. "אני יודע שאפשר לעשות את זה. אפשר לעשות זאת כדי לחקות מחשב." למרות שלא הוטל עליו תפקיד רשמי לתכנן את השבבים למכונה, נויס נתן לו אישור להמשיך לעבוד על הרעיון.

הופ עבד על הקונספטים במהלך הקיץ, ועם המהנדס סטנלי מזור, הופ יצר רישום בלוקים של האדריכלות. זה יהיה שבב לוגיקה בינארי של 4 סיביות (בניגוד לעיצוב העשרוני של Busicom) ויאחסן את התוכניות להפעלת פונקציות המחשבון על שבב זיכרון, שהיה המומחיות של אינטל באותה תקופה.

ישנן זיכרונות שונים במקצת כיצד הגיבו שימה וצוות בוסיקום למושג. לדברי הופ, שצוטט בסרט "השילוש אינטל" של מייקל ס. מאלון (2014, HarperBusiness), "אז הצעתי כמה מהנדסים למהנדסים היפנים לעשות משהו בקווים אלה [האדריכלות למטרות הכלליות] - והם לא היו הכי פחות מעוניינים "הם אמרו שהם הכירו בעיצוב מורכב מדי, אבל הם עמלו על הפשט והיו מעצבים מחשבונים ותו לא. הם פשוט לא התעניינו."

Masatoshi Shima של Busicom, שניהל את הפרויקט ממותה של Busicom, זוכר אותו קצת אחרת. בהיסטוריה בעל פה הוא אמר, "הרגשתי שההצעה של הופ הייתה טובה, אבל אם נקבל את ההצעה של הופ כמו שהיא, היינו צריכים לעשות את הפרויקט שוב ​​מההתחלה." שימה ציין את כל הפרטים שעוד לא היו להופ.

באוגוסט, נויס שלח הודעה לנשיא בוסיקום, יושיה קוג'ימה, והזהיר אותו כי בגלל המורכבות של העיצוב של בוסיקום, אין "שום אפשרות שנוכל לייצר יחידות אלה במחיר של $ 50 / ערכה אפילו עבור הערכה הפשוטה ביותר" ולהציע את העלות האמיתית להיות בסביבות 300 $.

לאחר מכן הגיע מכתב רשמי לבוסיקום ופגישה בין שתי החברות באוקטובר, שם החליטה בוסיקום ללכת עם העיצוב של אינטל. אבל זה ייקח עד פברואר 1970 עד שיוסכם החוזה הרשמי.

תפקידו של פגגין

בוסיקום ציפתה כי אינטל תעבוד על התוכנית החדשה והציעה כי לחברה צריכה להיות דיאגרמת מעגלים שהושלמה באופן משמעותי, כששימה, שחזרה ליפן, הגיעה לביקור ב- 7 באפריל 1970. אבל אינטל הייתה עם בעיות שבבים אחרים ועברו ירידה בתעשייה ולא התקדמו. במילים אחרות, היה זה הרעיון של השבבים, כולל דיאגרמות חסימות של האופן בו השבבים יצטרכו לעבוד, אך לא את העיצובים בפועל של השבבים: הפרטים הטכניים של אופן הטרנזיסטורים ישתלבו זה בזה ויכולים להיות מיוצרים.

כדי להוביל את התהליך הזה, אינטל שכרה את פדריקו פגגין ממוליך מוליך למחצה. כפי שהוא מתאר את זה, הוא הצטרף לחברה באותו שבוע, ואחת המשימות הראשונות שלו הייתה לפגוש את שימה ולהסביר כי לאינטל אין השבבים מוכנים. "הייתה לי עכשיו את המשימה הזו בה אני מאוחר יותר מחצי שנה יום אחרי שהתחלתי, " אמר.

כפי שתיאר זאת פגגין בסיפורו על הולדת המעבד, "עבדתי בזעם, 12 עד 16 שעות ביממה. ראשית, פתרתי את שאר הנושאים האדריכליים ואז הנחתי את היסוד של סגנון העיצוב שאשתמש בו עבורו סט השבבים. לבסוף התחלתי את עיצוב הלוגיקה והמעגלים ואז את הפריסה של ארבעת השבבים. הייתי צריך לפתח מתודולוגיה חדשה לעיצוב אקראי-לוגי בטכנולוגיית שער סיליקון; זה מעולם לא נעשה לפני כן."

הוא עבד בצמוד עם שימה, שהייתה חדשה בעיצוב MOS אך עבד על שבבי LSI, ויחד הם יצרו את השבבים שיהפכו למשפחת MCS-4. הדגם 4001 היה שבב זיכרון של 2, 048 סיביות ROM שנועד להחזיק את התכנות. ה- 4002 היה שבב זיכרון RAM של 320 סיביות שתוכנן להיות מטמון לנתונים. ה- 4003 היה מרשם קלט-פלט של 10 סיביות כדי להזין את הנתונים למעבד הראשי ולהסיר את התוצאה. ולבסוף, הדגם 4004 היה יחידת לוגיקה עיבוד מרכזית של 4 סיביות.

לכל הדעות, זה היה מאמץ הרקולאי, כשפגגין ושיעה פיתחו שבבים הרבה יותר מהר מהרגיל. השבבים השונים היו כולם בחלקים שונים של התהליך בזמנים שונים, ובסוף דצמבר הגרסאות הראשונות היו מוכנות. כרגיל, אלה דרשו התאמות, אך עד מרץ, פגגין העבירה את 4004 המבצע המלא המלא לשמה, שעד אז חזר ליפן. בסופו של דבר ה- 4004 היה שבב סיליקון בודד שנמדד שמינית על שישית של אינץ 'עם 2, 250 אלמנטים במעגל בודדים.

בחשבון של פגגין, "לקח קצת פחות משנה לעבור מהרעיון למוצר שעובד במלואו." לדברי שימה, "מהרעיון הכללי של בוסיקום זה [ההתפתחות] נמשך כשנתיים ושלושה חודשים. ובאפריל 1971 סוף סוף מחשבון שולחן העבודה עבד בציבור. הייתי כל כך נרגש!"

אינטל מקבלת זכויות

בחוזה הראשוני של השבב החזיקה בוסיקום את הזכויות הבלעדיות ל- 4004. אולם באביב 1971 שוק המחשבון הלך וירד, ובוסיקום רצה לבצע משא ומתן מחדש על החוזה. אמנם היו אינטל מסוימים בתוך אינטל לגבי גודל השוק והעובדה שאינטל הייתה אז חברת זיכרון, ולא חברת תהליכים, אך פגגין, הופ ומזור לחצו על אנשים אחרים בחברה להחזיר את הזכויות למכור את השבב ללקוחות אחרים.

כפי שנזכר הופ, "אחת הטענות שקיבלתי מאנשי השיווק הייתה לגבי התקופה שאמרתי 'אתה צריך לקבל את הזכות למכור את זה', אמר, 'תראה, הם מוכרים רק כ -20, 000 מיני מחשבים בכל שנה…. ואנחנו מאחרים לשוק, והיה לך מזל לקבל 10 אחוז ממנו. זה 2, 000 צ'יפס בשנה. ' והם אמרו, 'זה פשוט לא שווה את כאבי הראש של התמיכה והכל בשביל שוק של 2, 000 צ'יפים בלבד'."

בסופו של דבר נויש נחתם על העסקה, ואינטל הצליחה למכור את השבב באופן חוקי לחברות אחרות, למעט מתחרותיה של בוסיקום.

אבל 4004 מעולם לא מצא קהל גדול עם לקוחות אחרים, בין השאר בגלל המגבלות שלו - זה היה רק ​​מעבד של ארבעה סיביות עם זיכרון מוגבל. בעוד אינטל הכריזה רשמית על השבב בגיליון 15- בנובמבר 1971 של חדשות האלקטרוניקה תחת הכותרת "עידן חדש במוצרי אלקטרוניקה משולבת", ובו העתקה הכריזה שהוא "מחשב מתוכנת למיקרו על השבב." אולם התעשייה ואינטל עצמה עמדו לעבור למעבדים חדשים וטובים יותר.

8008 - מעבר למחשוב של 8 סיביות

זמן לא רב לאחר שבוסיקום פנתה לאינטל לעשות שבבים למחשבון שלה, Computer Terminals Corporation (CTC), לימים נקרא Datapoint, ביקשה מאינטל הצעה לשבבים למסוף מחשבים חדש - מסך ומקלדת שנועדו להתחבר למחשב מרוחק.. שוב, הופ ומזור הציעו מעבד מיקרו שיטפל בהגיון.

היו כמה הבדלים גדולים בין 4004 ל 8008, למרות שהם נראו לא רחוקים זה מזה. ראשית, ה- 8008 היה מעבד 8 סיביות, מה שהפך אותו מספיק גדול לעבוד על 8 פיסות נתונים - מספיק ל"בית "או תו אחד בכל פעם. כמו כן, בניגוד ל- 4004, שהצריכה שבבי זיכרון מיוחדים משלה, 1201 תוכנן להשתמש בזיכרון סטנדרטי.

הפרויקט התחיל בדצמבר 1969 עם פגישה עם אנדרו גרוב, שבמסגרתה ביקש Datapoint שבבים למחשב של 8 סיביות. לדברי מזור, הוא הציע לדאטאפוינט שלוש הצעות - שתי וריאציות על "ערימת רשומות" של 8 סיביות ו"מעבד שלם של 8 סיביות בשבב אחד. " בשלב זה מזור והופ כבר עבדו על פרויקט Busicom שיכלול את ה- 4004.

בערך באותה עת, ככל הנראה, Datapoint ביקש מכלי טקסס מכשירים לעיצוב דומה. בכמה סיפורים, דאטפוינט העביר את סכמטי הוף ומזור לדאלאס, שם החל הרעיון לצמוח לתוכנית פיתוח במעבדת המוליכים למחצה של TI.

מזור אומר שהוא חושב שסביר מאוד ש- TI במקור הציע מערך רב-שבבים וכי אז דאטפוינט הביא את ההצעה של אינטל ל- TI, ולכן TI ניסתה לבנות שבב למפרט זה. עם זאת, מזור אומר כי שבב ה- TI לא יכול היה לעבוד מכיוון שלמפרט שלו היה "פגם".

אינטל שכרה את Hal Feeney במארס 1970 כדי לעבוד על התכנון הספציפי של השבב, שהיה אז המכונה 1201, כמו שפגגין עבדה על ה- 4004; ואכן, כל אחד עזר בפרויקט השני. העבודה ב- 1201 נמשכה עד אמצע 1970, אולם אז אינטל דאגה אם Datapoint אכן ישתמש בשבב, כך שהעבודה הוטלה על פסק זמן, בעוד שמזור ואחרים עבדו יותר על ה- 4004.

טקסס אינסטרומנטס עיצב שבבים במארס 1971, וזה היה עובר כמה חודשים לפני שה -4404 עבד, ולמעשה הודיע ​​על השבב שלו ביולי 1971, מספר חודשים לפני ההכרזה על 4004. אבל השבב הזה כנראה מעולם לא נשלח.

אך הכרזת ה- TI דרבנה את אינטל, ובמיוחד את גרוב, להכפיל את מאמציה ב- 1201. בסופו של דבר, Datapoint לא השתמשה לא בשבבי אינטל ולא ב- TI. במקום זאת, כאשר אינטל סיימה את העיצוב, הוצגה Datapoint 2200 באמצעות שבבי TTL קונבנציונליים.

אפילו אם Datapoint לא היה מעוניין, אינטל החלה לראות עניין של חברות אחרות, כמו Seiko, שרצו לבנות מחשבון מדעי של 8 סיביות.

סביב נקודה זו, אינטל החלה לחשוב ברצינות רבה יותר על שמות. תוכנית השמות המקורית של אינטל התבססה על סוגים שונים של חלקים שהיא יצרה, כך שלכל שבב במשפחה היה מספרים שונים. פגגין אומר שהוא מצא את שמות המשפחה 4000 בגלל שזה היה עקבי יותר. אז לאחר הצגת ה- 4004, מחלקת השיווק שינתה את ה- 1201 ל- 8008 כדי לשקף את היותה שבב של 8 סיביות, וזה מה שנקרא 8008 כאשר הוצג באפריל 1972. 8008 הוביל למאמץ הגדול של אינטל בשיווק מיקרו-מעבד. והוביל להקמת קבוצת מערכות מיקרו-מחשבים ויצירת לוחות ומערכות פיתוח. זה, בתורו, בהחלט עזר לדרבן יצירה של מספר מכשירים עם 8 סיביות, כולל חלק מהמכונות שהיו מחשבי מיקרו מוקדמים.

למי מגיע הזיכוי?

לאורך השנים היו הרבה ויכוחים סביב ה- 4004, מקומו כמעבד המעבד הראשון, והקרדיט שמגיע לכל אחד מהמשתתפים.

ההיסטוריה של מעגלים משולבים הינה אחת משילוב נוסף והמשך, כך שהרעיון שבסופו של דבר תוכל להכניס את כל התכונות הרצויות ל"מעבד על שבב "היה בהחלט באוויר בסוף שנות השישים.

אינטל לא הייתה לבדה להכיר בצורך במעבד למטרה כללית, מכיוון שהיו יותר מדי לקוחות שרצו במעבדים לתכנן שבב מותאם אישית לכל אחד מהם. מאוחר יותר היו הופ ונויס כותבים "אם זה יימשך… מספר המעגלים הדרושים היה מתפשט מעבר למספר מעצבי המעגלים. במקביל, השימוש היחסי של כל מעגל יירד…. עלות התכנון והפחתת השימוש במניעה תמנע מהיצרנים הפחתת עלויות על פני אוכלוסייה גדולה של משתמשים והייתה מנתקת את יתרונות עקומת הלמידה."

"אנשים דיברו על מחשב על שבב במשך שנים", אמר מייסד שותף אינטל, גורדון מור, "אבל הוא תמיד היה שם בעתיד. מה שטד ראה היה זה, עם המורכבות שבה אנחנו כבר עובדים, אתה למעשה יכול היה ליצור מעגל משולב כזה עכשיו. זו הייתה הפריצה הרעיונית האמיתית."

ואפילו טד הוף צמצם לפעמים את חשיבות המושג. "ההמצאה בפועל של המעבד לא הייתה חשובה כמו פשוט להעריך שיש שוק לדבר כזה."

אבל היו מתמודדים אחרים לתואר המעבד הראשון. טקסס אינסטרומנטים הודיעה למעשה על "מעבד-על-שבב" באפריל 1971, שתוכנן תחילה כשבב חוזה עבור חברת Terminal Corporation (לימים Datapoint). זה ככל הנראה מעולם לא עבד, ולמעשה אינטל עבדה על שבב ל- CTC באותו מפרט; זה נקרא 1201 ובסופו של דבר ישתנה שמו ל 8008. יתכן וחשוב יותר, בסוף 1971, מהנדס המכשירים של טקסס גארי בון ומייקל קוקרנה ייצרו את האב-טיפוס הראשון של מעגל משולב שכלל מעגל פלט קלט, זיכרון ומרכז מעבד הכל בשבב אחד, לעומת מערך MCS-4 בעל ארבעה שבבים. זה נקרא TMS1000, שימש בתחילה במחשבון TI והפך לזמין מסחרי בשנת 1974. בון קיבל פטנט על מעבד ה- CPU שלו בשנת 1973, ובהמשך קיבלו בוון וקוצרן פטנט למחשב על שבב.

עורך הדין של אינטל היה סקפטי לגבי טענות גדולות והתנגד לרצונו של הוף לרשום פטנט על העבודה כ"מחשב "מכיוון שזה יהיה כל כך מסובך ומכיוון שאחרים קיבלו את הרעיון לשים מחשב על שבב. לדברי הופ, "הוא אמר שהם לא היו שווים את זה ובעצם הוא סירב באותה עת לכתוב פטנט." במקום זאת, הם הגישו פטנטים ספציפיים ומוגבלים יותר. אינטל קיבלה שני פטנטים: הופ, מזור ופגגין קיבלו אחד על "מערכת הזיכרון למחשב דיגיטלי רב-שבב", המכסה את ארגון האוטובוסים החיצוני ואת תכנית פתיחת הזיכרון של מערך השבבים Intel MCS-4, ואילו פגגין קיבלה אחד עבור מעגל שיכול לאפס את המעבד כאשר ההפעלה מופעלת.

כעבור שנים, לממציא גילברט הייאט יינתן פטנט על המעבד, אותו הגיש בשנת 1970, על סמך המצאה שלדבריו ביצע בשנת 1968 בחברת Microcomputer Inc. שלו, אך נראה כי זה לא יוצר. בינתיים, פיירצ'יילד, יבמ, סיגנטיקס, ארבעה שלבים ו- RCA עבדו גם הם על מכשירים דמויי מעבד. ועדיין, ה- 4004 נחשב כמעט אוניברסלי למעבד הראשון.

בקרב צוות אינטל היו גם מחלוקות לגבי חלוקת האשראי. רוב הצופים נותנים זיכוי לכל ארבעת הגברים המעורבים ישירות ביצירת מערך השבבים, אך זה לא תמיד כך.

פגגין אמור לעזוב את אינטל בסוף 1974, חודשים ספורים לאחר הצגת 8080, כדי להתחיל את זילוג, ולקח עימו את שימה ומהנדסי אינטל אחרים, ולפי הסיפור של פגגין, זה הכעיס את אנדי גרוב של אינטל. מלון מצטט את פגגין ואומר "אני זוכר שהוא אמר לי, 'לעולם לא תצליח, לא משנה מה תעשה. לא יהיה לך מה לספר לילדים ולנכדים שלך.' המלים המפורסמות במילים האלה היו שלא תהיה לי שום מורשת במוליכים למחצה. שלעולם לא ייתן לי קרדיט על מה שעשיתי באינטל. זה היה כאילו הוא מטיל עלי קללה."

בין אם זה היה כל כך דרמטי או לא, זה נראה כאילו אינטל העניקה את מרבית הקרדיט להופ, וזה המשיך בהיסטוריות רבות. למשל, גם TR Reid in The Chip (2001, Paperbacks Trade Trade Random) וגם ה- Alchemists New (1983, The Book Service Ltd) של דירק הנסנס נותנים קרדיט כמעט בלעדי להופ, וכך גם הביוגרף של Grove ריצ'רד טדלו. אכן, מלון אומרת שמאז ואילך, אינטל העניקה את כל הקרדיט למעבד המיקרום להופ ואף אחד לא לפגגין עד 2009 עם הופעת הבכורה של The Real Revolutionaries (2012, Diamond Docs, iLine Entertainment), סרט תיעודי על הקמת עמק הסיליקון..

אך ישנן היסטוריות אחרות אשר מצביעות על תפקידו של פגגין (ואלה של שימה ומזור, אשר מתעלמים מהן לעיתים קרובות יותר), לחזור לראיונות שהופ העביר בשנות השמונים. בשנת 1993, פרסום של אינטל שחגג את יום השנה ה -25 של החברה, זיכה את הופ עבור הפיתרון והעניק לו תמונה כמעט מלאה בעמוד, אולם פגגין הוכרה בכך שהפכה את "החזון של הופ למציאות סיליקון." בשנת 1996, כשחגגנו 25 שנה למעבד המיקרו באירוע בקומיקס, אינטל סייעה לי ליצור קשר עם כל ארבעת היוצרים שקיבלו את פרס מפעל החיים על מגזין PC.

אכן נראה כי חשוב לזקוף את ארבעת הגברים - הוף על חזונו ואת מושגי היסוד, מזור לתכנות ועבודה על דיאגרמות הבלוקים, שימה ליצירת העיצוב הלוגי ופגגין ליצירת עיצוב הסיליקון המרשים לשבבים. יחד הם יצרו את המיקרו-מעבד הראשון למטרה כללית, ובכך הם יצרו את הבסיס לא רק למה שיהפוך לתעשיית המחשבים האישיים, אלא גם למספר לא קטן של מכשירים אלקטרוניים אחרים. פשוטו כמשמעו מיליארדי מעבדים מיקרו נמכרים מדי שנה - כולם מורכבים בהרבה מה- 4004 המקוריים - ובלעדיהם, העולם האלקטרוני המודרני שלנו יהיה בלתי אפשרי.