Primul procesor disponibil comercial, Intel 4004, a împlinit 50 de ani16 min read

Doi americani, un japonez și un italian au muncit și câte 80 de ore pe săptămână pentru a-l crea pe celebrul 4004, un procesor care a ajuns să fie folosit și în calculatoarele militare din România.

La finalul anilor 1960, când beatleșii încă mai cântau împreună, iar românii începeau să viseze la Dacii, doi ingineri americani nemulțumiți de joburile lor își dădeau demisia de la Fairchild Semiconductor și se pregăteau să revoluționeze lumea tehnologiei. Robert Noyce și Gordon Moore puneau pe picioare compania Intel, iar pe 15 noiembrie 1971 aveau să prezinte publicului larg primul microprocesor comercial din lume: 4004. Este procesorul care a deschis drumul pentru calculatoarele de astăzi.

„Fără 4004, nu ar fi fost nimic”, spune Alexandru Floca, unul dintre cei mai mare colecționari din România, care deține peste 1.000 de piese care spun povestea IT-ului din Estul Europei. „E punctul de plecare pentru tot ce a urmat.”

Procesorul pe patru biți a contribuit la transformarea calculatoarele personale din experiment în realitate și a pus Intel în galeria de onoare a companiilor de IT. De altfel, sloganul folosit în reclama lui 4004 publicată acum 50 de ani în Statele Unite avea să se confirme: „Anunțăm o nouă eră în electronicele integrate.”

De-atunci și până acum, inginerii au creat procesoare tot mai mici și mai puternice, care au ajuns în fiecare ramură a activității umane, de la IT la agricultură și de la medicină la finanțe.

Povestea lui 4004 a început timid, în Silicon Valley, unde patru oameni au încercat să facă ceva aproape imposibil. Rezultatele muncii lor au ajuns în scurt timp pretutindeni, inclusiv în România, unde 4004 avea să fie montat și în unele calculatoare CE109, folosite în bazele militare la calcule balistice.

Cum a început revoluția

La începutul anilor 1970, Intel era o companie mică. Pe piața procesoarelor existau nume mari, ca Texas Instruments, care lucra la procesoarele sale, printre care și celebrul TI TMX1795. Pentru a face rost de bani ca să creeze o linie adevărată de produse, Intel a semnat un contract cu o companie japoneză, Busicom Corp, care avea nevoie de un procesor pentru noul său calculator folosit pentru tipărit, 141-PF.

La scurt timp după semnarea contractului, în 1969, un inginer al companiei japoneze, Masatoshi Shima, s-a dus în Silicon Valley pentru a vorbi de proiect. El a propus un sistem cu opt chipuri, dintre care trei erau pentru interfața cu perifericele (tastatură, imprimantă), unul pentru stocarea datelor, un altul pentru stocarea codului.

Șeful de la Intel care negocia cu Busicom, Ted Hoff, a fost un pic îngrijorat de ideea lui Shima, pe care o considera prea ambițioasă. Un sistem cu opt chipuri ar fi avut nevoie de mulți pini și ar fi atins limitele tehnologiei ceramice folosite la acea vreme. Hoff a propus ca in loc de opt chipuri, să fie patru. Primul dintre ele, 4001, avea să fie pentru memoria dedicată programelor, al doilea, 4002, pentru memoria de date. Cel de-al treilea chip, 4003, avea să controleze perifericele, iar al patrulea era procesorul propriu-zis. Hoff l-a cooptat în proiect pe inginerul Stanley Mazor de la Intel, și împreună au pus pe hârtie specificațiile produsului. Propunerea lor a fost acceptata de japonezi.

Doar că, la începutul lui 1970, proiectul s-a oprit. Hoff și Mazor nu erau designeri de procesoare și, deși aveau specificațiile, nu știau ce trebuie făcut mai departe. Nu puteau să treacă de la listă la diagrame cu porți logice. De fapt, nimeni de la Intel nu era capabil să facă asta, așa că a fost recrutat Federico Faggin, un tânăr inginer italian mutat în Silicon Valley.

Faggin n-a știu prea bine care va fi rolul său atunci când a bătut palma cu Intel. A aflat abia în prima zi de muncă. „Mi-a picat fața: aveam mai puțin de șase luni ca să creez patru chipuri, iar unul dintre ele, CPU-ul, era la granița a ceea ce este posibil”, a scris el într-un articol publicat în IEEE.„The Making of the First Microprocessor”, ieee.org

Italianul își amintește că la vremea respectivă nu existau alți oameni în companie care să lucreze cu el. Și nici șefii lui nu erau prea interesați să-l ajute, pentru că proiectul 4004 era „o diversiune” de la adevăratele lucruri importante pe care le făcea Intel.

La puțin timp după ce Faggin s-a apucat de treabă, inginerul japonez Masatoshi Shima a venit în Silicon Valley ca să vadă cât de mult a avansat Intel. Se aștepta să găsească plăcuțe și teste, dar Faggin nu apucase să facă mare lucru.

„Shima era furios când a aflat că nu s-a muncit nimic timp de cinci luni”, povestește Faggin. „A fost nevoie de aproape o săptămână pentru ca Shima să se calmeze.”

După ce securea războiului a fost îngropată, Shima a decis să rămână în America pentru a putea superviza proiectul, iar Faggin a lucrat câte 70-80 de ore în fiecare săptămână și a angajat oameni ca să reușească să termine proiectul.

Specificațiile procesorului aveau să fie de nivel înalt pentru perioada respectivă:

● 180 kHz frecvența de bază;
● 740 kHz frecvența maximă a ceasului;
● 2300 de tranzistoare;
● 16 registre a câte 4 biți;
● 46 instrucțiuni (41 pe 8 biți și 5 pe 16 biți);
● 92k instrucțiuni/secundă;
● 12 biți lungime adresă;
● 4 kB spațiu de adresare;
● Arithmetic Logic Unit (ALU) pentru binar și zecimal

La finalul lui 1970, chipul care avea să schimbe lumea era aproape gata. Faggin și-a trecut inițialele sale, „F.F.”, pe margine, iar literele aveau să ajungă pe fiecare 4004 produs vreodată. În mai 1971, procesoarele ajungeau în sfârșit în Japonia, iar o jumătate de an mai târziu, pe 15 noiembrie, Intel le prezenta lumii întregi.

Câteva dintre ele aveau să ajungă și pe calculatoare produse în România.

Federico Faggin. Foto: Intel Free Press/Flickr

4004 în bazele militare românești

În cercul restrâns al colecționarilor, n-ai cum să fii luat în serios dacă n-ai un 4004. „Poți să ai 1.000-2.000 de procesoare, că nu contează, toți te întreabă: Ai 4004?”, spune Florin Mărcuș, fondatorul Muzeului de Istoria Calculatoarelor RetroIT din Arad.„RetroIT”, retroit.ro

În colecția lui, de peste 2.500 de procesoare, dintre care jumătate sunt Intel, Mărcuș are de toate, de la un prototip unic în lume făcut în perioada în care Intel trecea de la ceramică la textolit, până la mult mai cunoscutele 386, 486 și Pentium. „Cel mai mult îmi plac Pentiumurile Pro, pentru că sunt mari, impunătoare, sănătoase, printre puținele pe care le puteai pune două, patru, opt într-un sistem”, spune el. „Dacă ai sta să te gândești cum ar trebui să arate procesorul, ar trebui să fie impunător.”

Pe 4004 și l-a cumpărat de la un reciclator, o persoană care adună plăci pe care le topește pentru a recicla metalele din ele. „Nu mi-a venit să cred. Era varianta cea mai rară, alb cu dungi gri,” spune Mărcuș. „Pe eBay apar trei-cinci pe an, dacă apar, și se vând și cu 1.000 de dolari bucata.”

Mărcuș a aflat abia de câțiva ani că 4004 a fost folosit și în calculatoare fabricate noi. Asta după ce un alt colecționar cu care mai face schimb, Alexandru Floca, a reușit să cumpere două calculatoare militare CE109, fabricate de Centrul de Cercetare de Automatică Bucureşti, care lucra și pentru armată. Sunt calculatoare electronice precum cele de buzunar, dar masive, de patru-cinci kilograme, cu ecran dreptunghiular și acumulatori mari, folosite la calcule matematice.

„Inițial, n-am vrut să iau calculatoarele, pentru că arătau jalnic și nici nu sunt chiar obiectul meu de activitate”, spune Floca.

Pentru că le-a cumpărat tot de la un reciclator, Floca nu știa mare lucru despre ele. A văzut însă eticheta de service pe care scria că provin de la Baza Militară Câmpia Turzii. „Erau folosite la antiaeriană, pentru calcule balistice, posibil să fi fost folosite și pe tancuri”, spune el.

Informațiile despre calculatoarele românești sunt de obicei puține. Floca nu știa exact ce componente era înăuntru, așa că le-a desfăcut. A fost surprins să vadă procesoare 4004 și s-a grăbit să le pozeze și să trimită imaginile și altor colecționari. Pentru el, nu avea sens să existe 4004 în calculatoare fabricate la începutul anilor 1980, când Intel scosese deja chipuri mult mai bune. „Ce raționament au avut pentru a folosi 4004, habar nu am”, spune el.

De altfel, se spune că CE109 nu excelau neapărat la performanță. Umblă vorba chiar că dădeau atât de multe erori încât militarii preferau să facă toate calculele de trigonometrie manual, cu creionul pe hârtie.

Chiar și așa, pentru Mărcuș și Floca, faptul că România a pus un 4004 într-un calculator, fie el și depășit, e lucru mare. E o pagină de istorie la care și noi am luat, oarecum, parte. Ulterior, aveam să contribuim însă mai mult.

În aprilie 1974, când Beatleșii cântau solo, dar românii încă așteptau ani de zile pentru o Dacie, Intel lansa modelul 8080, un procesor pe opt biți care ajungea să fie clonat în toată lumea, inclusiv în Rusia, Ungaria și România. Procesoarele 8080 și Z80 aveau să fie lipite chiar și pe plăcile calculatoarelor personale românești celebre precum CIP, HC, Tim și Cobra, și să contribuie la formarea programatorilor de astăzi.