Kedves Olvasó, legyen szíves, álljon fel, és úgy olvassa el: 35 éves a mikroprocesszor. Ellentmondásosnak tűnik, hogy miközben mára mindennapi életünk alapul a számítógépek, így a mikrochipek működésére, addig létezésüket teljesen magától értetődőnek, természetesnek tartjuk. Egy biztos, a világ mikroprocesszorok nélkül messze nem olyan lenne, mint amilyennek ma ismerjük.
Spórolás szülte
A történet 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 szar, nincs annyi emberünk” — idézte fel a magyar származású Leslie Vadasz egy interjú során, aki a DRAM megszületése felett is bábáskodott, melynek révén az Intel első évtizedeit memóriagyártóként élte.
A költségnyomás 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 egy 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 megvalósítsa a mikroprocesszort. A munkálatok késésben voltak, a japánok pedig őrjöngtek, mivel nehéz pénzügyi helyzetben voltak, és 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 az idő szorított. A tervezés akkor nem csúcsteljesítményű munkaállomásokon és több ezer processzort alkalmazó szimulátorokon futott, ahogyan manapság, hanem kézzel, rendkívül vékony vörös fóliával.
Fel nem ismert lehetőség
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 mikroszkóp alatt, éppen a működésképtelenség okát vizslatva. Következő év, 1971 januárjában egy napon, 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 indult haza.
A japánok a késés és az éles árverseny miatt jelentős árengedményt követeltek az Inteltől. A chipgyártó tett egy ajánlatot: drasztikusan csökkenti az árat, amennyiben a 4004 és a chipset szellemi tulajdona az Intelnél marad, és jogosult szabadon továbbértékesíteni, kivéve a kalkulátorok piacát. A nehéz helyzetben lévő japánok beleegyeztek, és az egyezség megköttetett. Az Intel végül 1971. november 15-én hozta nyilvánosságra a 4004-et, és bár hangzatos szavak kísérték bemutatkozását, valójában sem az Intel, sem az ipar nem mérte fel valódi jelentőségét még hosszú évekig.
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. Mivel megrendelő azért akadt, a fejlesztések tovább folytak, így 1972 áprilisában a 8 bites 8008 is megjelent, mely az átütő siker kapujáig vitte az Intelt. A 8008 a Datapoint megbízásából készült, melyhez az utasításkészletet is biztosította. A vállalat végül nem tudott fizetni a 8008-ért, így az Intel cserébe az összes szellemi tulajdont, beleértve az utasításkészletet is, magának követelte — ez képezte végül a 8086 és az x86-os alapjait.
Az IBM-faktor
1974-ben jelent meg a 2 megahertzes Intel 8080, az iparág szerint a valódi áttörés ekkor történt meg technológiai szempontból. Négy évvel később került piacra a 8086, a máig bővítegetett x86 utasításkészlettel, majd a 8088 lett végül az IBM PC alapja 1981-ben, miután a világ máig legnagyobb informatikai vállalata a nagyobb teljesítmény nyújtó, de folyamatos késlekedéseket szenvedő Motorola-projekttel szemben döntött. Az IBM később egy második forrásra is igényt tartott, ezért az Intelnek licencelnie kellett az AMD számára technológiáját. A többi történelem: az Intel kiszorult a DRAM-piacról, az x86-os IBM PC pedig szinte egyeduralkodó számítástechnikai platformmá vált mára.
A 4004 740 kilohertzen üzemelhetett legfeljebb, amivel a több tonnányi tömegű, 1948-as ENIAC kapacitását nyújtotta, mely a világ első elektronikus számítógépének tekinthető. A chip 10 mikronos, vagyis 10 000 nanométeres félvezető eljárással készült 50 milliméteres ostyákon. Összehasonlításképpen a Core 2 Duo chipek 291 millió tranzisztort integrálnak egy lapkára (~127 ezerszer annyit), akár 3 gigahertzen is üzemelhetnek (~4 ezerszerse), 65 nanométeres csíkszélességen (~154-szer vékonyabb, ~23 ezerszer kisebb geometria). Gyűjtők akár 1000 dollárt is kifizetnek egy korai 4004 példányért.
A félvezetőgyártás fejlődése révén bekövetkezett rohamléptékű, a történelem során korábban nem látott technológiai ugrás révén mára több százmillió nagyteljesítményű, és több milliárd beágyazott processzor kerül beépítésre évente különféle termékekbe. A mikroelektronika és a mikroprocesszor döntő szerepet játszott és játszik abban az anyagi jólétnek és technikai haladásnak a megteremtésében, melyet a fejlett országok lakossága ma megtapasztalhat.
2006.11.16. Bizó Dániel
