Nebylo tomu tak. Existovala vážná alternativa, která byla horší. Vím to, protože jsem v rámci Texas Instruments vedl organizaci, která ji vyvinula: TMS9900. Ačkoli se tento psí čip později používal v prvním 16bitovém domácím počítači na světě, pravděpodobně jste o něm nikdy neslyšeli. Jak se říká, dějiny píší vítězové.
Tato konkrétní kapitola historie je zajímavá nejen kvůli čipu TI, ale také kvůli jinému také-úspěšnému čipu, Motorole 68000, která byla technologicky lepší než Intel 8088 i TMS9900. Přesto 68000 neskončil v IBM PC. Zde je zasvěcený příběh o tom, jak si IBM vybrala horší čip, TI zplodila poraženého a zdánlivý vítěz Motorola také prohrál.
Do společnosti Texas Instruments jsem nastoupil v roce 1972, čerstvě po ukončení postgraduálního studia, a asi o dva roky později jsem se ocitl na prezentaci Jacku Carstenovi, řediteli divize MOS společnosti TI v Houstonu, kde byla založena práce společnosti na čipech s kovovými oxidy a polovodiči. Jako mladý inženýr jsem byl poněkud zastrašen Jackem, který po celou dobu mé prezentace seděl s nohama na stole v konferenční místnosti, kouřil doutník a mumlal „bull****“, když s něčím nesouhlasil.
V té době se „velká trojka“ polovodičových společností – Fairchild, Motorola a TI – potýkala s přechodem od bipolárních integrovaných obvodů k obvodům s kovovými oxidy a polovodiči. MOS čipy vyžadovaly podstatně odlišnou konstrukci a procesní technologii než bipolární čipy a začínající výrobci čipů jako Intel postupovali mnohem rychleji než zavedené společnosti. Z velké trojky se přechod nejlépe podařil společnosti TI, z velké části díky lidem jako L. J. Sevin, který v roce 1969 opustil TI, aby založil společnost Mostek, a později se stal investorem rizikového kapitálu. Klíčovým hráčem při přechodu na MOS byl také Carsten, který předtím působil jako generální ředitel ziskové rodiny tranzistorově-tranzistorových logických produktů (TTL) společnosti TI.
Divize MOS společnosti TI dosáhla svého nejvýznamnějšího úspěchu s logickými čipy pro vznikající trh kapesních kalkulaček. Přestože společnost soupeřila s firmou Intel o vývoj prvního univerzálního mikroprocesoru a nakonec ji porazila, inženýři TI nevěnovali 4bitovým mikroprocesorům Intel 4004 ani 8bitovým mikroprocesorům 8008 příliš pozornosti. TI si však všímala 8bitových mikroprocesorů Intel 8080 a následně 8080A, které byly mnohem slibnější než 4004. Divize MOS dostala za úkol dohnat Intel jak v mikroprocesorech, tak v paměti DRAM (neboli dynamické paměti s náhodným přístupem, která dokáže na jeden čip vměstnat více paměťových buněk než statická paměť RAM, ale musí se neustále obnovovat, aby nedošlo ke ztrátě dat).
A tak v TI vznikla strategie vývoje mikroprocesorů pro všeobecné použití. Klíčové předpoklady této strategie spočívaly v tom, že aplikační software bude hnací silou vývoje těchto čipů a že díky úspěšné řadě integrovaných obvodů MOS bude TI schopna vyvinout průmyslový standard pro minipočítače, obranné systémy a spotřebitelské produkty, což byly pro společnost rychle rostoucí obory podnikání. Aby toho však TI dosáhla, musela by přeskočit současný 8bitový stav techniky, reprezentovaný procesorem 8080 společnosti Intel, a jako první uvést na trh 16bitovou architekturu. Z této strategie vzešel plán pro TMS9900.
TI již předtím prokázala svou počítačovou zdatnost v závodě superpočítačů na konci 60. let. Hnacím motorem tohoto závodu byly ropné společnosti, které se snažily získat konkurenční výhodu v oblasti 3D seismické analýzy pro průzkum ložisek ropy, což byla zakládající činnost TI. V tomto závodě soutěžily společnosti IBM, Control Data Corporation a další, ale TI byla první na trhu se svým Advanced Scientific Computer .
Pro TI byl tedy výběr architektury čipu pro 16bitový mikroprocesor jednoduchý. TI měla strategii „jedna společnost, jedna počítačová architektura“, jejímž cílem bylo využít všech synergií mezi různými divizemi společnosti. Divize TI Data Systems již uvedla na trh řadu minipočítačů na bázi TTL, které se používaly v hotelech Ramada Inns po celých Spojených státech. TMS9900 by tedy používal architekturu čipů velmi podobnou architektuře minipočítačů TI.
Carstenův tým věděl, že vývoj TMS9900 – stejně jako bipolární verze pro vojenský trh nazvané SBP9900 – si vyžádá čas a že čipy pravděpodobně nebudou hotové dříve než v roce 1975 nebo 76. V roce 1975 se však TMS9900 dostal do fáze, kdy se začal vyvíjet. Do té doby musela divize MOS jednat. Plán byl začít kopírováním Intel 8080A, aby se něco dostalo na trh, pak vyvinout originální architekturu 8bitového mikroprocesoru TI (který by se jmenoval TMS5500) a nakonec přejít na 16bitový TMS9900. (Společnost National Semiconductor již předtím vydala 16bitovou univerzální logickou čipovou sadu nazvanou IMP-16, která však kvůli více čipům nikdy nedosáhla velké popularity)
TMS9900 měl svůj podíl na problémech a zpožděních při vývoji, ale nakonec byl v roce 1976 hotov. Už tehdy se potýkal s několika velkými problémy. Zaprvé neexistovaly kompatibilní 16bitové periferní čipy. Bez periferních čipů pro komunikaci a ukládání dat by byl mikroprocesor pro systémové návrhy bezcenný. Druhým problémem bylo, že architektura 9900, která byla stejná jako architektura používaná v minipočítačích TI, měla pouze 16 bitů logického adresového prostoru, což bylo stejné jako u tehdejších 8bitových mikroprocesorů. Tento problém nebylo možné vyřešit bez vývoje zcela nové architektury. Poslední problém spočíval v tom, že zatímco společnost TI mohla používat jedinou mikroprocesorovou technologii pro své podnikání v oblasti minipočítačů, obrany a polovodičů, konkurenti v těchto oborech by byli znevýhodněni, pokud by ve svých výrobcích převzali mikroprocesorovou architekturu TI.
Aby napadli nedostatek 16bitových periferií pro TMS9900, přistoupili inženýři TI k inovaci. Proč nedat na TMS9900 8bitový port, aby s ním fungovalo velké množství existujících periferních čipů určených pro 8bitové mikroprocesory? Jsem si jistý, že ten nápad tehdy zněl rozumně. Výsledkem byl TMS9980, který se objevil v roce 1977. Připojení 8bitové periferie k 16bitovému mikroprocesoru popřelo jedinou skutečnou výhodu 16bitové architektury: její výkon. Provedení instrukce pro 8bitovou periferii trvalo 9980 dva instrukční cykly, čímž se efektivní výkon snížil na polovinu a nebyl lepší než u stávajících 8bitových mikroprocesorů. Než se velkolepý plán TI uskutečnil, Carsten odešel a stal se viceprezidentem pro prodej a marketing společnosti Intel, neboť nepochybně tušil, že Intel bude na trhu mikroprocesorů těžko porazitelným konkurentem.
Intel samozřejmě vyvíjel vlastní 16bitový mikroprocesor 8086, který byl nakonec uveden v dubnu 1978. Nedostatek kompatibilních 16bitových periferních čipů řešila společnost přesně stejným způsobem jako TI, a to přidáním 8bitového portu ke svému mikroprocesoru, čímž vznikl Intel 8088. Stejně jako TI 9980, i Intel 8088 byl pes, který vykazoval snížený výkon ve srovnání s 8086 v jakémkoli reálném návrhu systému. Čip Intel měl oproti čipu TI jednu zásadní výhodu: Měl 20 bitů logického adresního prostoru namísto 16. To znamená možnost adresovat jeden megabajt paměti ve srovnání s 64K bajty u TI 9900. Kromě toho registry mimo čip u TMS9900 a 9980 ještě více zpomalovaly jejich výkon.
A zatímco Intel úspěšně vyvinul alternativní výrobní zdroje pro 8086, TI se snažila uzavřít podobné obchody. V té době chtěla většina zákazníků pro každou novou rodinu polovodičových součástek alespoň dva konkurenční dodavatele, aby byla zajištěna dostupnost výrobků a udrženy nízké ceny.
Mezitím několik konkurentů oznámilo plány na vlastní 16bitové mikroprocesory pro všeobecné použití. Nejambicióznější byl projekt 68000 společnosti Motorola. Ačkoli měl 16 externích pinů, ve skutečnosti měl interně 32bitovou architekturu s možností adresovat 24 bitů logického adresního prostoru externě. Následný produkt by pravděpodobně dokázal adresovat 32 bitů. Společnost Zilog, tvůrce populárního 8bitového mikroprocesoru Z80, oznámila, že koncem roku 1978 nebo začátkem roku 1979 uvede 16bitový Z8000, který měl segmentovanou paměť. Na rozdíl od 68000 však měl Z8000 přímou 16bitovou architekturu.
V říjnu 1978, šest měsíců po oznámení Intelu 8086, jsem přešel do divize MOS společnosti TI a stal se manažerem pro mikroprocesory. V té době už všichni ve firmě i mnoho lidí mimo ni vědělo, že strategie TI v oblasti 16bitových mikroprocesorů nefunguje. Tento problém ještě zhoršoval do značné míry neúspěšný pokus divize vyvinout kompatibilní 16bitový mikrokontrolér s názvem TMS9940, který se v době mého příchodu nacházel v pátém nebo šestém opakování. Věděl jsem, že jsem zdědil obtížnou situaci. Proč bych se tedy vzdával dobré práce vedoucího inženýrského oddělení skupiny spotřebních výrobků? Odpovědí je místo, místo, místo. Divize mikroprocesorů sídlila v Houstonu, zatímco TI přesunula skupinu spotřebních výrobků do Lubbocku v Texasu. Lubbock je město, kde správná odpověď na otázku „Jak se vám tu líbí?“ zní „Lidé jsou tu báječní“. Countryový zpěvák Mac Davis, který tam vyrůstal, kdysi napsal píseň, jejíž refrén zněl: „Myslel jsem, že štěstí je Lubbock, Texas, v mém zpětném zrcátku.“
Krátce po mém příjezdu do Houstonu mi bylo řečeno, že budu muset přednést prezentaci o TMS9900 skupině z IBM, která pracovala na velmi tajném projektu, který vyžadoval 16bitový mikroprocesor. Skupina pocházela z poměrně neobvyklého místa pro IBM: Boca Raton na Floridě. Přípravě jsem věnoval hodně času, přednesl jsem, jak jsem si myslel, dobře vybroušenou prezentaci a pilně jsem ji sledoval. Tým IBM však projevil jen omezené nadšení. Až do roku 1981 bychom se nedozvěděli, o co přesně jsme přišli.
John Opel, prezident a tehdejší generální ředitel IBM, udělal něco poměrně revolučního, když vytvořil skupinu v Boca Raton, která se později stala známou jako divize vstupních systémů. Uvědomil si, že osobní počítače společností Apple, Commodore, Radio Shack, TI a dalších mohou časem ohrozit dominantní postavení IBM v oblasti počítačů. Proto dal skupině v Boca Raton, která se zodpovídala Philipu (Donu) Estridgovi, volnou ruku ve věci produktu, který vyvíjela – což byl samozřejmě osobní počítač IBM. Mohli využívat třetí strany pro cokoli, co si vybrali, včetně operačního systému a aplikačního softwaru. Díky této volnosti byl systém podle standardů IBM docela „otevřený“ a pravděpodobně by to urychlilo dobu uvedení na trh. Opel však zavedl jedno omezení. Produkt by nesl jméno IBM, takže by nemohl poškodit pověst firmy, pokud jde o kvalitu a spolehlivost. Za tímto účelem musela masivní organizace IBM pro zajištění kvality podepsat produkt před jeho uvedením na trh.
O volbě 16bitového mikroprocesoru tým IBM nemohl příliš diskutovat. Motorola 68K, jak se později začalo říkat, byla bezpochyby jednoznačným vítězem. Měla největší logický adresový prostor, což bylo ještě důležitější než minimální 16bitová vnitřní architektura. Byla také snadno rozšiřitelná na plnohodnotnou 32bitovou architekturu. A co je nejdůležitější, 68K byl na rozdíl od ostatních soupeřů „big endian“. Pojmy „Big Endian“ a „Little Endian“ označují pořadí, v jakém počítač ukládá bajty do paměti. Když se 16bitové architektury vyvinuly z 8bitových, museli inženýři rozhodnout, který 8bitový bajt je v 16bitovém slově první. Společnost Digital Equipment Corp. zvolila pro své architektury Programmed Data Processor (PDP) a VAX přístup Little Endian. Společnost Intel se také rozhodla pro Little Endian. Počítače IBM však byly všechny Big Endian. Aby mohl Big Endian komunikovat s Little Endianem, muselo se pořadí bajtů v reálném čase obrátit. Tato konverze dat byla v té době netriviální. Počítače Motorola 68K takovou konverzi pro použití s IBM PC nevyžadovaly. Proč tedy dnes všichni nepoužíváme počítače založené na 68K?
Odpověď se vrací k tomu, že jsme byli první na trhu. Intel 8088 byl sice nedokonalý, ale alespoň byl připraven, zatímco Motorola 68K nikoli. A důkladný proces kvalifikace komponent, který IBM zavedla, vyžadoval, aby výrobce nabídl tisíce vzorků „uvolněných do výroby“ jakékoli nové součástky, aby IBM mohla provést testy životnosti a další charakterizace. IBM měla stovky inženýrů, kteří zajišťovali kvalitu, ale kvalifikace součástek trvala dlouho. V první polovině roku 1978 již měla společnost Intel k dispozici vzorky 8088 uvolněné do výroby. Koncem roku 1978 ještě nebyl 68K od Motoroly zcela připraven k uvolnění do výroby.
A naneštěstí pro Motorolu chtěla skupina Boca Raton uvést svůj nový počítač IBM PC na trh co nejrychleji. Měli tedy na výběr pouze dva plně kvalifikované 16bitové mikroprocesory. V soutěži dvou nedokonalých čipů byl čip Intelu méně nedokonalý než čip TI.
TMS9900 od společnosti TTI nezemřel jen tak potichu poté, co mu unikl mosazný prsten IBM PC. Vrcholoví manažeři stále živili naději na využití firemní synergie. Jistě by mohl TMS9900 využít i dosud neuvedený domácí počítač TI?“
Vývojový tým počítače neochotně souhlasil, že to zkusí. Skupina vznikla nešťastným sloučením dvou oddělení, z nichž jedno vyvíjelo herní konzoli a druhé osobní počítač. Hybridní produkt, s nímž přišli, nebyl vhodný ani pro jedno z těchto použití. Ale TI na něm přesto vytrvale pracovala. TI-99/4, jak se tento počítač jmenoval, byl uveden na trh v roce 1979 a v roce 1981 následoval TI-99/4A. Společnost nakonec prodala 2,8 milionu kusů, většinou se značnou ztrátou, než se v roce 1984 stáhla z trhu domácích počítačů.
Mezitím se architektura Intel 8086 vyvíjela a překonávala své nedostatky. (Stále je to Little Endian, ale to dnes nehraje žádnou roli, pokud vůbec nějakou.) A Motorola se svou lepší technologií prohrála nejdůležitější designovou soutěž posledních padesáti let.
Když už jsem u těch, kteří také prohráli, dovolte mi říct pár slov o operačním systému IBM PC. Logickou volbou pro 16bitový operační systém bylo rozšíření populárního operačního systému CP/M, vyvinutého Garym Kildallem ve společnosti Digital Research a založeného na Z80 firmy Zilog. Skupina IBM v Boca Raton pochopila, že CP/M je otevřeným standardem, a proto pověřila společnost Digital Research vývojem verze nazvané CP/M-86. Společnost IBM se snažila, aby se CP/M stal otevřeným standardem. Později však přišel Microsoft s operačním systémem MS-DOS, o kterém již bylo napsáno mnoho. A tak se svět osobních počítačů vyvíjel jiným směrem jak pro operační systém, tak pro mikroprocesor.
Jaké je tedy poučení z této historie? Jedním z nich je, že pro každého, kdo vyvíjí produkt založený na rychle se měnících špičkových technologiích, je nejdůležitější být první na trhu, bez ohledu na to, jak rozsáhlá mohou být omezení vašeho původního produktu; dnes je tento koncept známý typům ze Silicon Valley jako vytváření „minimálního životaschopného produktu“. Za předpokladu, že váš produkt má výrazné nové schopnosti, budou vaši zákazníci zkoumat inovativní způsoby jeho využití.
Druhým poučením je, že pokud řídíte velkou korporaci, která chce vytvořit projekt skunk works zbavený zavazadel tradice, dobře si rozmyslete všechna omezení, která na něj uvalíte. Je pravděpodobné, že omezení operačního systému pro IBM PC by společnosti IBM přineslo mnohem lepší dlouhodobou hodnotu než zavedení zatěžujících kvalifikačních postupů. Nikdo nemohl předvídat rozsah dopadu osobních počítačů, ale skutečná hodnota spočívala spíše v kompatibilitě operačního systému než v hardwaru. Kdyby IBM, a ne Microsoft, ovládala MS-DOS, Windows a tak dále, svět počítačů by dnes vypadal jinak.
Nakonec, pro lidi, kteří jsou hlavně nezúčastněnými pozorovateli přehlídky událostí v oblasti špičkových technologií, mějte oči otevřené pro příležitosti. V případě TI jsme v roce 1979 dospěli k závěru, že TMS9900 prohrál závod o univerzální mikroprocesory, a tak jsme se dívali dopředu, co bude důležité po univerzálních mikroprocesorech. Naše strategie se zaměřila na speciální mikroprocesory a vedla k vývoji řady digitálních signálových procesorů TMS320 . Řada 320 DSP a její deriváty, oznámené na Mezinárodní konferenci o polovodičových obvodech v únoru 1982 a představené v následujícím roce, se staly téměř polovinou příjmů TI, vychovaly současné vedení společnosti a postavily TI do konkurenční pozice v závodě o vestavěný procesorový systém na čipu. V devadesátých letech tato strategie zvrátila pokles postavení TI mezi předními polovodičovými společnostmi a přinesla miliardy dolarů z prodeje čipů pro modemy základního pásma, řadiče diskových jednotek a celou řadu dalších produktů.
Oprava tohoto článku byla provedena 26. června 2017.
O autorovi
Walden C. Rhines je předsedou představenstva a generálním ředitelem společnosti Mentor Graphics ve Wilsonville ve státě Ore.