‎ L'Intel 4004 è davvero il primo microprocessore ?


L' ingegner Federico ‪‎Faggin‬ non me ne voglia ma... penso sia giunto il momento che l'Intel 4004 viva la sua crisi di identità o di mezza età.
Gli eventi che portarono alla sua creazione è ben nota ad appassionati e studiosi della materia; commercializzato il 15 novembre del 1971 viene universalmente considerato il primo microprocessore della storia con formato a" 16 piedini dual in-line" .
Eppure non sembra che il mito della genesi di cotanta innovativa tecnologia non possa essere riscritto (soprattutto se nell'analisi di particolari dettagli si riservano avvocati specializzati in brevetti) ed emergono alcuni colpi di scena interessanti che se ben documentati rischiano di metterci seriamente in riflessione.


Il 19 ottobre 2010 Faggin, insieme ad altri due membri del team Intel (Marcian Hoff e Stanley Mazor),  ha ricevuto la Medaglia Nazionale per la Tecnologia e l'Innovazione (National medal of technology and innovation) direttamente dalle mani del presidente degli Stati Uniti d'America, Barack Obama, per l'invenzione del microprocessore.



Texas Instruments  ‪‎TMS‬-1000

Uno degli esempi dal piu' alto profilo "avente diritto" è quello della Texas Instruments che il 17 Settembre 1971 introdusse il TMS 1802NC (da non confondersi con l’RCA COSMAC o 1802), una delle successive versioni del progetto TMS-1000, destinata all’impiego come ‪CPU‬ nelle calcolatrici elettroniche.
Gary Boone e Michael J. Cochran depositarono il brevetto presso la TI , (EN) United States Patent 4,074,351 , United States Patent and Trademark Office, che pur essendo più simile a un microcontroller potrebbe confluire anche nel concetto di microprocessore.
Non è mai stato reso noto se realmente l'azienda avesse avuto il microprocessore funzionante nei suoi laboratori, comunque sia nel 1971 che nel 1976 Intel e TI stipularono un accordo in cui Intel pagava a TI i diritti per l'utilizzo del suo brevetto.
Un riassunto della storia è contenuto nella documentazione che Intel presentò in tribunale quando fu chiamata in giudizio da Cyrix per violazione dei brevetti e contemporaneamente TI intervenne rivendicando la proprietà del brevetto originario.

La presentazione del TMS 1802NC avvenne in vista della presentazione ufficiale del 4004 che nel novembre del 1971 la stessa Intel lo annunciò al pubblico con lo slogan "Annuncing a new era of integrated electronics" diventando il primo microprocessore MOS single-chip general purpose (di uso generico).
Il TMS-1000 è stato dunque il primo microcontroller ovvero la prima CPU MOS single-chip per applicazioni embedded.

Fin quà è storia conosciuta per molti appassionati e hobbisti, ma proseguendo nella lettura potremmo sobbalzare sulla sedia per la sorpresa.

Michael J. Cochran e il TMS-1000 della Texas Instruments






CADC‬  -  Garrett Airesearch

Ray Holt, lavorando con suo fratello Bill e un gruppo di ingegneri, progetta il computer di bordo per il caccia a reazione "Tomcat" della Marina degli Stati Uniti.
E' un computer su un solo chip e questo processore risulta essere più potente del 4004 della Intel. Il progetto era iniziato nel 1968.
Ad Holt viene concesso di reclamare la paternità verso il microprocessore non prima del 1999.
Tutto ha inizio nella seconda metà degli anni 60' quando i nuovissimi e segretissimi Tomcat Fighter avrebbero avuto la necessità di essere guidati da computer di nuova generazione . Le loro prestazioni eccedevano, infatti, le capacità umane di pilotarli con una certa sicurezza .
Il compito di ridurre le dimensioni dei loro apparati di controllo fu affidato pertanto nel 1968 alla Garret AiResearch, che a sua volta delegò il compito ai progettisti Ray Holt e Steve Geller.
Nel 1970 il sistema di controllo dei ‪‎Tomcat‬ fu pronto.
Conteneva un multiprocessore parallelo a 20 bit chiamato CADC .
Si trattava di un progresso così strabiliante che questa tecnologia fu tenuta segreta fino al 1997 e, anche ai giorni nostri, se ne parla ancora poco.

La soluzione innovativa consisteva nell'incorporare in un solo chip un intero circuito elettronico miniaturizzato.
Era un'idea che comunque aleggiava nell'aria in quel periodo di intenso fermento tecnologico tant'è che ci si era dedicata l'americana Intel con i ricercatori Federico Faggin e Marcian Hoff , i progettisti Leslie L. Vadàsz e Masatoshi Shima riuscendo a mettere a punto, nel 1971, l'Intel 4004 a 4 bit.

Il CADC è dunque con ogni probabilità il primo microprocessore ‪MOS‬ multi-chip.
A Ray Holt comunque gli ci vollero infatti 30 anni per ottenere che la Marina americana declassificasse il progetto sollevandolo dal segreto militare e  rendendogli possibile di comunicarlo pubblicamente.
Interviste coi suoi collaboratori e l'esame dei suoi documenti confermerebbero che il loro lavoro ha preceduto gli sforzi tra il '69 e '71 dei tre ingegneri dell'Intel.
"E' stato davvero frustrante" dice Holt, "dovere mantenere il silenzio per così tanto tempo!"
http://www.firstmicroprocessor.com/
http://bugbookmuseum.blogspot.it/2015/12/first-microprocessor-central-air-data.html

 L'ingegner Ray Holt e il celeberrimo Tomcat Fighter






Il layout della cpu a 20 bit e Il Central Air Data Computer (CADC)  "prototype"






In ultima analisi si puo' quindi affermare che :

Tutte e tre queste CPU possono essere considerate, sia pure da diversi punti di vista, come il "primo microprocessore". Se però col termine "microprocessore" si intende una CPU di uso generico realizzata come singolo circuito integrato LSI, tale titolo è assegnato all’Intel 4004 perché, come appena detto, esso è appunto un processore:
1) single-chip
2) di uso generale
3) commerciale
(aspetto quest’ultimo non trascurabile).
Il CADC manca dei "requisiti" 1) e 3) dal momento che si trattava di un progetto multi-chip per scopi militari; il TMS-1000 d’altra parte è raramente considerato una CPU general purpose, poiché storicamente è stato utilizzato quasi esclusivamente nelle calcolatrici elettroniche.






PICO 1 - Pico Electronics Ltd.

Fuori da questa triade troviamo altri riscontri interessanti che perseverano nel tentativo di far vacillare il primato dell'Intel 4004:
Alle fine degli anni '60 il minicomputer aveva democratizzato la progettazione digitale, con un sacco di hobbisti, progettisti e appassionati convinti che potevano creare un computer senza bisogno di essere l'IBM. Allo stesso tempo, la progettazione digitale su circuito integrato andava avanti veloce, con sempre più sofisticati circuiti logici e modelli single-chip. Tutto questo procedeva in background mentre molte aziende, tra le quali Intel e Ibm, nutrivano seri dubbi sul fatto che un microprocessore general-purpose avrebbe preso piede sul mercato .
A contro-conferma di ciò dobbiamo spostarci fino a Glenrothes in Scozia. Qui, una società denominata Elliott Automation poi Pico Electronics Ltd aveva progettato (ad opera di George Stevenson, David Campbell, Harry McLennan e Les Leeche) e fabbricato un processore RISC su singolo chip compresi ROM e RAM sullo stesso silicio, nel 1970 per il mercato delle calcolatrici, il PICO 1 Chip che sembra aver battuto la Intel di buona misura, sia nei tempi che nelle prestazioni.
Alla Pico Electronics, a differenza di Intel, erano sicuri che il chip e i suoi successori general-purpose avrebbero venduto bene, tantochè nel 1971-1972 Sir Clive ‪Sinclair‬ avrebbe usato "anche" i chip Pico nelle sue calcolatrici Sinclair.
La Pico Electronics era molto piu' avanti anche della Texas Instruments in ricerca e progettazione;
David Campbell (uno dei fondatori) ricorda di una visita presso la Texas Instruments di Houston :
"Mi ricordo di aver visitato TI a Houston con George Stevenson nel 1972, dopo che il nostro chip era stato prodotto in grandi volumi per qualche tempo, quando ci presentarono il progetto di una loro calcolatrice con chip. La dimensione di quel chip era enorme e la loro calcolatrice molto lenta rispetto alla nostra Royal Digital III(prodotta nel 1971 con il Pico/GI Chip ).

Royal Digital III With Pico/GI Chip from 1971



Interessante questo documento storico di James McGonigal , progettista e tra i fondatori della Pico Electronics Ltd.
http://www.spingal.plus.com/micro/


PICO 1  -  Layout 








Primo progettista del primo microprocessore

Non solo cpu, ma il primato di progettista del primo microprocessore sembra essere anch'esso messo in discussione. Sinceramente senza molto successo lasciando la maggior parte di gloria e buon nome a quelli fin'ora citati.


Gilbert Hyatt

Tra i progettisti e sviluppatori che potrebbero strappare il primato a quelli dell'Intel 4004 troviamo senza dubbio Gilbert Hyatt.
Nel 1990 l'ingegnere americano Hyatt, ottiene la paternità del progetto del microprocessore single-chip. Perchè così tardi ?
Hyatt, in realtà, iniziò lo sviluppo del primo micro-computer su singolo chip presso la Micro Computer Inc. di Los Angeles nel 1968.

Fatto stà che solo dopo una lotta durata 20 anni, a quest' inventore del sud della California viene finalmente concesso un brevetto per il suo progetto in riferimento alla costruzione di un computer su un unico chip.
Hyatt depositò il brevetto nel 1970 sulla base di un lavoro da lui iniziato nel 1968 ma siccome ci furono imprevisti intralci burocratici con gli incartamenti presso l'ufficio brevetti, la patente gli sarà riconosciuta solo nel 1990, a discapito dei tre famosi ingegneri Intel.
Si diffuse cosi' la notizia che ad uno sconosciuto inventore della California venne rilasciato un brevetto che attestava una delle svolte fondamentali della rivoluzione informatica ; quello della paternità progettuale del microprocessore.
Uno shock per l'industria dei computer !
Ma sfortuna volle che il brevetto gli fu sospeso dopo pochi mesi, in quanto da una causa emerse che all'epoca il dispositivo da lui descritto non venne realmente implementato e non sarebbe stato possibile riprodurlo dal suo progetto dato il livello tecnologico di quel periodo.
Nel frattempo i tre ingegneri della Intel Corp., Ted Hoff, Mazor, Faggin, che furono più veloci nel creare il primo esemplare di microprocessore commerciale nella sede Intel di Santa Clara, hanno costruito un impero attorno al microprocessore.

"La pretesa di Hyatt" (cosi' soprannominata) ebbe per qualche tempo notevole risonanza negli Stati Uniti a motivo degli enormi interessi in gioco, ma si dimostrò infondata dal momento che il suo lavoro era rimasto unicamente sul piano "concettuale" o, meglio, teorico e che comunque non sarebbe stato realizzabile con la tecnologia disponibile all’epoca.
Avvocati e società di tecnologia stanno tutt'ora studiando il brevetto per determinare il suo reale impatto legislativo e soprattutto sul piano degli affari, che potrebbe rivelarsi molto meno consistente di quanto l'ingegner Hyatt sperava, ma molti illustri avvocati prevedono che Hyatt potrebbe comunque raccogliere milioni di dollari di royalties per i prossimi 17 anni da parte dei produttori di chip di tutto il mondo.

Qui l'estratto della notizia :
"HEADLINE: COMPANY NEWS; A Chip Patent Is Granted That May Rewrite History" - BYLINE: By ANDREW POLLACK, Special to The New York Times
http://www.me.utexas.edu/~me179/topics/patents/case6articles/case6article1.html

Teniamo sempre presente e monitorato lo sviluppo di questa vicenda che potrebbe ancora comportare la riscrittura dei libri di storia dell'industria elettronica.






Wayne D. Pickette

Menzione finale la merita relativamente quella che è di gran lunga la meno ben documentata, di un uomo che lasciò gli studi nel 1968 e fu assunto dalla Intel nel 1970.
Wayne D. Pickette con una solida esperienza sviluppata su sistemi PDP 8/S ed un marcato interesse in elettronica digitale, s'interessò sempre più ai progetti di design su silicio e maturò le capacità e le conoscenze tecniche per poter "teoricamente" creare un computer completo su un singolo circuito .
Pickette lavorò al progetto Intel 4004 alle dipendenze di Ted Hoff ma sostiene che prima ancora di quest'incarico, durante il colloquio di lavoro con il fondatore Bob Noyce, gli mostrò lo schema a blocchi di un microprocessore (che aveva iniziato a progettare tre anni prima, quando aveva 17 anni) .
Mr. Noyce, dopo averlo esaminato, lo presentò al dottor Marcian Edward "Ted" Hoff  Direttore di Ricerca e Sviluppo INTEL per far si che ne traesse l'ispirazione per portare a termine il progetto dell'Intel 4004.
Questo è certamente possibile, come lo è anche il fatto che Hoff abbia visto il vero potenziale nel disegno originale della Busicom, come infatti la storia ufficiale ci riferisce.

http://www.thocp.net/biographies/pickette_wayne.html
https://www.indybay.org/newsitems/2004/12/08/17088681.php






Ma forse tutto questo non importa, mettiamola così :
l'invenzione del microprocessore, come tante invenzioni maggiori e minori, nacque perché molti fattori convergenti e diversi si erano oramai allineati tra loro senza escludere caso e confluenza.
Se Intel non fosse nemmeno esistita, un altro chip sarebbe stato introdotto sul mercato più o meno nello stesso periodo ed altri progettisti avrebbero fatto il lavoro altrettanto bene.
Con i computer che stavano diventando così globalmente importanti e onnipresenti... con la tecnica dell'incisione su silicio che faceva passi da gigante, era inevitabilmente giunto il tempo del microprocessore.
E allora... microprocessore fu !




N.B. :  Tutti i link presenti in quest'articolo si riferiscono alle fonti utilizzate per effettuare alcune  ricerche storiche sui fatti realmente accaduti.

Sorrentino Maurizio