Jos käytät kannettavaa tietokonetta tai pöytätietokonetta, on todennäköistä, että siinä on Intelin 808x-malliston mikroprosessori riippumatta siitä, onko kyseessä Windows- vai Mac-kone. Näiden Intelin mikroprosessoreiden täydellinen ylivalta juontaa juurensa vuoteen 1978, jolloin IBM valitsi 8088:n ensimmäiseen henkilökohtaiseen tietokoneeseensa. Valinta ei kuitenkaan ollut mitenkään itsestään selvä. Itse asiassa jotkut historiaa tuntevat väittävät, että Intel 8088 oli huonoin monista mahdollisista silloisista 16-bittisistä mikroprosessoreista.
Ei se ollut. Oli olemassa vakavasti otettava vaihtoehto, joka oli huonompi. Tiedän sen, koska olin Texas Instrumentsin sisällä vastuussa organisaatiosta, joka kehitti sen: TMS9900. Vaikka tätä sirun koiraa käytettiin maailman ensimmäisessä 16-bittisessä kotitietokoneessa, et ole luultavasti koskaan kuullutkaan siitä. Kuten sanotaan, historiaa kirjoittavat voittajat.
Tämä historian luku on mielenkiintoinen paitsi TI:n piirin myös erään toisen menestyjän, Motorolan 68000:n vuoksi, joka oli teknisesti parempi kuin Intel 8088 ja TMS9900. Silti 68000 ei päätynyt IBM PC:hen. Tässä on sisäpiirin tarina siitä, miten IBM päätyi valitsemaan huonomman piirin, TI synnytti häviäjän ja Motorolan näennäinen voittaja hävisi myös.
Työskentelin Texas Instrumentsin palveluksessa vuonna 1972, vastavalmistuneena, ja noin kaksi vuotta myöhemmin löysin itseni pitämästä esitelmää Jack Carstenille, joka johti TI:n MOS-divisioonaa Houstonissa, jossa yhtiön työ metallioksidi-puolijohdesirujen parissa perustui. Nuorena insinöörinä Jack pelotteli minua jonkin verran, sillä hän istui koko esitykseni ajan jalat kokoushuoneen pöydällä, poltti sikaria ja mutisi ”bull****”, kun oli eri mieltä jostain sanotusta asiasta.
Suuret kolme puolijohdeyhtiötä – Fairchild, Motorola ja TI – kamppailivat tuolloin siirtyäkseen bipolaarisista integroiduista piireistä metallioksidipuolijohdepiireihin. MOS-sirut vaativat huomattavasti erilaista suunnittelua ja prosessitekniikkaa kuin bipolaariset sirut, ja Intelin kaltaiset uudet siruyritykset etenivät paljon nopeammin kuin vakiintuneet yritykset. Kolmesta suuresta yrityksestä TI oli onnistunut siirtymisessä parhaiten, mikä oli suurelta osin L.J. Sevinin kaltaisten henkilöiden ansiota, joka lähti TI:stä vuonna 1969 perustamaan Mostekiä ja josta tuli myöhemmin pääomasijoittaja. Carsten, joka oli aiemmin toiminut TI:n kannattavan TTL-transistorilogiikkatuoteperheen (transistor-transistor logic) toimitusjohtajana, oli myös avainasemassa MOS-tuotteisiin siirtymisessä.
TI:n MOS-divisioona oli saavuttanut merkittävimmän menestyksensä logiikkapiireillä, jotka oli tarkoitettu nouseville kämmenlaskimomarkkinoille. Vaikka yhtiö oli kilpaillut Intelin kanssa ensimmäisen yleiskäyttöisen mikroprosessorin kehittämisestä ja lopulta voittanut sen, TI:n insinöörit eivät oikeastaan kiinnittäneet paljon huomiota Intelin 4-bittiseen 4004- tai 8-bittiseen 8008-mikroprosessoriin. TI pani merkille Intelin 8080- ja myöhemmin 8080A-mikroprosessorit, jotka olivat paljon lupaavampia kuin 4004-mikroprosessori. MOS-divisioona sai tehtäväkseen kuroa kiinni Intelin etumatkaa sekä mikroprosessoreissa että DRAM-muistissa (eli dynaamisessa satunnaiskäyttömuistissa, johon mahtuu enemmän muistisoluja sirua kohti kuin staattiseen RAM-muistiin, mutta jota on päivitettävä jatkuvasti tietojen katoamisen estämiseksi).
Ti:llä syntyi strategia yleiskäyttöisten mikroprosessoreiden kehittämistä varten. Strategian keskeiset oletukset olivat, että sovellusohjelmistot ohjaisivat näiden piirien kehitystä ja että menestyksekkään MOS-IC-piirien sarjan avulla TI voisi kehittää teollisuusstandardin minitietokoneita, puolustusjärjestelmiä ja kuluttajatuotteita varten, jotka kaikki olivat yritykselle nopeasti kasvavia liiketoimintoja. Tätä varten TI:n olisi kuitenkin hypättävä 8-bittisen tekniikan nykytaso, jota edusti Intelin 8080, ja tultava markkinoille ensimmäisenä 16-bittisellä arkkitehtuurilla. Tästä strategiasta syntyi TMS9900:n suunnitelma.
TI oli jo 1960-luvun lopun supertietokonekilpailussa osoittanut tietotekniset kykynsä. Tuota kilpailua ajoivat öljy-yhtiöt, jotka etsivät kilpailuetua öljynetsinnässä käytettävässä 3D-seismisessä analyysissä, joka oli TI:n perustamisliiketoimintaa. IBM, Control Data Corporation ja muut kilpailivat tässä kilpailussa, mutta TI tuli markkinoille ensimmäisenä kehittyneellä tieteellisellä tietokoneellaan (Advanced Scientific Computer).
Ti:lle siruarkkitehtuurin valinta 16-bittiselle mikroprosessorille oli siis suoraviivaista. TI:llä oli strategia ”yksi yritys, yksi tietokonearkkitehtuuri”, jolla pyrittiin hyödyntämään yrityksen eri osastojen välisiä synergioita. TI:n Data Systems -divisioona oli jo tuonut markkinoille TTL-pohjaisten minitietokoneiden perheen, jota käytettiin Ramada Inns -hotelleissa eri puolilla Yhdysvaltoja. TMS9900:ssa käytettäisiin siis siruarkkitehtuuria, joka olisi hyvin samankaltainen kuin TI:n minitietokoneiden arkkitehtuuri.
Carstenin tiimi tiesi, että TMS9900:n – samoin kuin sotilaskäyttöön tarkoitetun bipolaarisen version SBP9900:n – kehittäminen vaatisi aikaa ja että sirut olisivat luultavasti valmiita vasta vuonna 1975 tai 1976. Sillä välin MOS-divisioonan oli toimittava. Suunnitelmana oli ensin kopioida Intelin 8080A, jotta markkinoille saataisiin jotain, sitten kehittää TI:n oma 8-bittinen mikroprosessoriarkkitehtuuri (jota kutsuttaisiin TMS5500:ksi) ja lopuksi siirtyä 16-bittiseen TMS9900:aan. (National Semiconductor oli jo aiemmin julkaissut 16-bittisen yleiskäyttöisen logiikkapiirisarjan nimeltä IMP-16, mutta koska siinä oli useita siruja, se ei koskaan saavuttanut suurta suosiota.)
TMS9900:lla oli osansa kehitystyön haasteista ja viivästyksistä, mutta se valmistui vihdoin vuonna 1976. Jo silloin sillä oli useita suuria ongelmia. Ensinnäkin yhteensopivia 16-bittisiä oheispiirejä ei ollut. Ilman tietoliikennettä ja tallennusta hoitavia oheispiirejä mikroprosessori olisi ollut arvoton järjestelmäsuunnittelussa. Toinen ongelma oli se, että 9900-arkkitehtuurissa, joka oli sama kuin TI:n minitietokoneissa käytetty arkkitehtuuri, oli vain 16 bittiä loogista osoiteavaruutta, joka oli sama kuin silloisissa 8-bittisissä mikroprosessoreissa. Tätä ongelmaa ei voitu ratkaista ilman kokonaan uuden arkkitehtuurin kehittämistä. Viimeinen ongelma oli se, että vaikka TI voisi käyttää yhtä mikroprosessoriteknologiaa minitietokone-, puolustus- ja puolijohdeliiketoiminnassaan, näiden liiketoimintojen kilpailijat joutuisivat epäedulliseen asemaan, jos ne ottaisivat TI:n mikroprosessoriarkkitehtuurin käyttöön tuotteissaan.
TMS9900:n 16-bittisten oheispiirien puutteen ratkaisemiseksi TI:n insinöörit päätyivät innovaatioon. Miksi TMS9900:aan ei laitettaisi 8-bittistä porttia, jotta suuri määrä olemassa olevia 8-bittisille mikroprosessoreille suunniteltuja oheislaitesiruja toimisi sen kanssa? Olen varma, että ajatus kuulosti tuolloin järkevältä. Tuloksena oli TMS9980, joka tuli markkinoille vuonna 1977. 8-bittisen oheislaitteen liittäminen 16-bittiseen mikroprosessoriin teki tyhjäksi 16-bittisen arkkitehtuurin ainoan todellisen edun: sen suorituskyvyn. 9980:llä kesti kaksi komentosykliä 8-bittisen oheislaitteen käskyn suorittamiseen, mikä puolitti tehollisen suorituskyvyn eikä tehnyt siitä parempaa kuin olemassa olevat 8-bittiset mikroprosessorit. Ennen kuin TI:n suuri suunnitelma toteutui, Carsten lähti Intelin myynti- ja markkinointijohtajaksi, epäilemättä aavistaen, että Intelistä tulisi vaikea kilpailija, jota olisi vaikea voittaa mikroprosessorimarkkinoilla.
Intel kehitti tietenkin omaa 16-bittistä mikroprosessoriaan, 8086:aa, joka esiteltiin lopulta huhtikuussa 1978. Yhtiö puuttui yhteensopivien 16-bittisten oheislaitesirujen puutteeseen täsmälleen samalla tavalla kuin TI oli tehnyt lisäämällä mikroprosessoriinsa 8-bittisen portin, jonka tuloksena syntyi Intel 8088. TI 9980:n tavoin Intel 8088 oli myös koira, ja sen suorituskyky oli 8086:een verrattuna heikompi kaikissa todellisissa järjestelmäsuunnitelmissa. Intelin piirillä oli kuitenkin yksi perustavanlaatuinen etu TI:n piiriin verrattuna: Sillä oli 20 bittiä loogista osoiteavaruutta 16 bitin sijaan. Tämä tarkoittaa kykyä käsitellä yhden megatavun muistia, kun taas TI:n 9900:lla oli 64 kilotavua. Lisäksi TMS9900:n ja 9980:n piirin ulkopuoliset rekisterit hidastivat niiden suorituskykyä entisestään.
Ja vaikka Intel oli menestyksekkäästi kehittänyt 8086:lle vaihtoehtoisia tuotantolähteitä, TI:llä oli vaikeuksia saada aikaan vastaavia sopimuksia. Tuohon aikaan useimmat asiakkaat halusivat vähintään kaksi kilpailevaa toimittajaa mille tahansa uudelle puolijohdekomponenttiperheelle tuotteiden saatavuuden varmistamiseksi ja hintojen alhaalla pitämiseksi.
Samaan aikaan muutamat kilpailijat olivat ilmoittaneet suunnitelmistaan omien 16-bittisten yleiskäyttöisten mikroprosessoreidensa suhteen. Motorolan 68000 oli kunnianhimoisin. Vaikka siinä oli 16 ulkoista pinniä, siinä oli sisäisesti 32-bittinen arkkitehtuuri ja ulkoisesti 24 bitin looginen osoiteavaruus. Seuraavalla tuotteella olisi todennäköisesti 32-bittinen osoite. Zilog, joka kehitti suositun 8-bittisen Z80-mikroprosessorin, ilmoitti esittelevänsä 16-bittisen Z8000:n, jossa oli segmentoitu muisti, vuoden 1978 lopulla tai vuoden 1979 alussa. Toisin kuin 68000:ssa, Z8000:ssa oli kuitenkin suoraviivainen 16-bittinen arkkitehtuuri.
Lokakuussa 1978, kuusi kuukautta Intelin 8086:n julkistamisen jälkeen, siirryin TI:n MOS-divisioonaan ja minusta tuli mikroprosessorien johtaja. Siihen mennessä kaikki yhtiössä ja monet ihmiset yhtiön ulkopuolella tiesivät, että TI:n 16-bittinen mikroprosessoristrategia ei toiminut. Ongelmaa pahensi divisioonan suurelta osin epäonnistunut yritys kehittää yhteensopiva 16-bittinen mikrokontrolleri nimeltä TMS9940, joka oli jo viidennessä tai kuudennessa uusintakierroksessa, kun tulin paikalle. Tiesin periväni vaikean tilanteen. Miksi siis luopuisin hyvästä työstä kuluttajatuoteryhmän teknisen osaston johtajana? Vastaus on sijainti, sijainti, sijainti. Mikroprosessoriliiketoiminta sijaitsi Houstonissa, kun taas TI oli siirtänyt kuluttajatuoteryhmänsä Lubbockiin, Texasiin. Lubbock on kaupunki, jossa oikea vastaus kysymykseen ”Mitä pidät täällä asumisesta?” on ”Ihmiset ovat ihania”. Siellä varttunut kantrilaulaja Mac Davis kirjoitti kerran laulun, jonka kertosäe kuului: ”I thought happiness was Lubbock, Texas, in my rewardiew mirror.”
Kohta Houstoniin saavuttuani minulle kerrottiin, että minun täytyisi pitää esitys TMS9900:sta eräälle IBM:n ryhmälle, joka työskenteli hyvin salaisen projektin parissa, jossa tarvittiin 16-bittistä mikroprosessoria. Ryhmä tuli IBM:n kannalta melko epätavallisesta paikasta: Boca Raton, Florida. Käytin paljon aikaa valmistautumiseen, pidin mielestäni hyvin hiotun esityksen ja seurasin sitä ahkerasti. IBM:n ryhmässä innostus oli kuitenkin vähäistä. Vasta vuonna 1981 saimme tietää, mitä olimme menettäneet.
John Opel, IBM:n pääjohtaja ja silloinen toimitusjohtaja, oli tehnyt jotakin varsin vallankumouksellista, kun hän perusti Boca Ratonin ryhmän, joka myöhemmin tunnettiin nimellä Entry Systems Division. Hän ymmärsi, että Applen, Commodoren, Radio Shackin, TI:n ja muiden valmistamat henkilökohtaiset tietokoneet saattaisivat lopulta uhata IBM:n määräävää asemaa tietokoneliiketoiminnassa. Niinpä hän antoi Boca Ratonin ryhmälle, joka raportoi Philip (Don) Estridgelle, vapaat kädet sen kehittämälle tuotteelle, joka oli tietenkin IBM:n henkilökohtainen tietokone. Se saattoi käyttää kolmansia osapuolia mihin tahansa, myös käyttöjärjestelmään ja sovellusohjelmistoihin. Tämä liikkumavara teki järjestelmästä IBM:n standardien mukaan varsin ”avoimen”, ja se oletettavasti nopeutti markkinoille tuloaikaa. Opel asetti kuitenkin yhden rajoituksen. Tuote kantaisi IBM:n nimeä, joten se ei saisi vahingoittaa yrityksen laadun ja luotettavuuden mainetta. Tätä varten IBM:n massiivisen laadunvarmistusorganisaation oli hyväksyttävä tuote ennen kuin se voitiin julkaista.
IBM:n tiimi ei voinut juurikaan keskustella 16-bittisen mikroprosessorin valinnasta. Motorola 68K, kuten se myöhemmin tunnettiin, oli epäilemättä ylivoimainen voittaja. Siinä oli suurin looginen osoiteavaruus, mikä oli jopa tärkeämpää kuin 16-bittinen sisäinen vähimmäisarkkitehtuuri. Se oli myös helposti laajennettavissa täysimittaiseksi 32-bittiseksi arkkitehtuuriksi. Ja mikä tärkeintä, 68K oli ”Big Endian”, toisin kuin muut kilpailijat. Termit ”Big Endian” ja ”Little Endian” viittaavat järjestykseen, jossa tietokone tallentaa tavuja muistiin. Kun 16-bittiset arkkitehtuurit kehittyivät 8-bittisistä arkkitehtuureista, insinöörien oli päätettävä, mikä 8-bittinen tavu tuli ensin 16-bittisessä sanassa. Digital Equipment Corp. valitsi Little Endian -menetelmän PDP- ja VAX-arkkitehtuureissaan. Myös Intel valitsi Little Endian -menetelmän. IBM:n tietokoneet olivat kuitenkin kaikki Big Endian -tietokoneita. Jotta Big Endian voisi keskustella Little Endianin kanssa, tavujärjestys oli vaihdettava reaaliaikaisesti. Tämä tietojen muuntaminen ei ollut tuohon aikaan aivan yksinkertaista. Motorolan 68K ei vaatinut tällaista muuntamista IBM PC:n kanssa käytettäessä. Miksi me kaikki emme siis käytä 68K-pohjaisia tietokoneita nykyään?
Vastaus liittyy siihen, että olimme ensimmäisinä markkinoilla. Intelin 8088 saattoi olla epätäydellinen, mutta ainakin se oli valmis, kun taas Motorolan 68K ei ollut. Lisäksi IBM:n perusteellinen komponenttien kelpuutusprosessi edellytti, että valmistaja tarjosi tuhansia ”tuotantoon luovutettuja” näytteitä mistä tahansa uudesta osasta, jotta IBM saattoi tehdä käyttöikätestejä ja muita luonnehdintoja. IBM:llä oli satoja insinöörejä tekemässä laadunvarmistusta, mutta komponenttien kelpuuttaminen vie aikaa. Vuoden 1978 alkupuoliskolla Intelillä oli jo 8088:n tuotantoon luovutettuja näytteitä. Vuoden 1978 lopussa Motorolan 68K ei ollut vieläkään aivan valmis tuotantokäyttöön.
Ja Motorolan epäonneksi Boca Raton -ryhmä halusi tuoda uuden IBM PC:nsä markkinoille mahdollisimman nopeasti. Niinpä heillä oli valittavana vain kaksi täysin kelvollista 16-bittistä mikroprosessoria. Kahden epätäydellisen sirun välisessä kilpailussa Intelin siru oli vähemmän epätäydellinen kuin TI:n.
TI:n TMS9900 ei vain hiljaa kuollut jäätyään IBM PC:n ohi. Ylemmät johtajat elättelivät vielä toivoa yrityksen synergian hyödyntämisestä. Varmasti TI:n vielä julkistamaton kotitietokone voisi käyttää TMS9900:a?
Tietokoneen kehitystiimi suostui vastahakoisesti kokeilemaan sitä. Ryhmä oli tulosta kahden osaston onnettomasta fuusiosta, joista toinen oli kehittänyt videopelikonsolia ja toinen henkilökohtaista tietokonetta. Syntynyt hybridituote ei soveltunut kumpaankaan sovellukseen. TI jatkoi kuitenkin sitkeästi sen kehittämistä. TI-99/4, kuten sitä kutsuttiin, tuli markkinoille vuonna 1979 ja TI-99/4A vuonna 1981. Yhtiö myi lopulta 2,8 miljoonaa kappaletta, joista suurimman osan tappiolla, ennen kuin se vetäytyi kotitietokonemarkkinoilta vuonna 1984.
Samaan aikaan Intelin 8086-arkkitehtuuri kehittyi ja voitti puutteensa. (Se on edelleen Little Endian -arkkitehtuuri, mutta sillä on nykyään vain vähän, jos lainkaan merkitystä.) Ja Motorola ylivoimaisella teknologiallaan hävisi viimeisten 50 vuoden tärkeimmän yksittäisen suunnittelukilpailun.
Mikäli puhun toissijaisista menestyjistä, haluan sanoa muutaman sanan IBM PC:n käyttöjärjestelmästä. Looginen valinta 16-bittiseksi käyttöjärjestelmäksi oli laajennus suositusta CP/M-käyttöjärjestelmästä, jonka oli kehittänyt Gary Kildall Digital Researchissa ja joka perustui Zilogin Z80:een. IBM:n Boca Raton -ryhmä ymmärsi, että CP/M:n takana oli vauhtia avoimena standardina, ja niinpä se antoi Digital Researchille tehtäväksi kehittää version, jonka nimi oli CP/M-86. Myöhemmin Microsoft kuitenkin kehitti MS-DOS-käyttöjärjestelmän, josta on jo kirjoitettu paljon. Niinpä PC-maailma kehittyi eri suuntaan sekä käyttöjärjestelmän että mikroprosessorin osalta.
Mitä tästä historiasta voidaan siis oppia? Yksi niistä on se, että kaikille, jotka kehittävät nopeasti muuttuvaan huipputeknologiaan perustuvaa tuotetta, on ensiarvoisen tärkeää päästä markkinoille ensimmäisenä riippumatta siitä, kuinka laajoja rajoituksia alkuperäisessä tuotteessa on; nykyään Piilaakson tyypit tuntevat tämän käsitteen nimellä ”minimaalisen elinkelpoisen tuotteen luominen”. Edellyttäen, että tuotteellasi on erottuvia uusia ominaisuuksia, asiakkaasi löytävät innovatiivisia tapoja käyttää sitä.
Toinen opetus on, että jos johdat suurta yritystä, joka haluaa luoda skunk works -projektin, joka on vapaa perinteiden painolastista, mieti tarkkaan, mitä rajoituksia asetat sille. On todennäköistä, että IBM PC:n käyttöjärjestelmän rajoittaminen olisi tuottanut IBM:lle paljon parempaa pitkän aikavälin arvoa kuin raskaiden kelpoisuusmenettelyjen määrääminen. Kukaan ei osannut ennakoida henkilökohtaisten tietokoneiden vaikutuksen suuruutta, mutta todellinen arvo oli pikemminkin käyttöjärjestelmän yhteensopivuudessa kuin laitteistossa. Jos IBM eikä Microsoft olisi hallinnut MS-DOS:ia, Windowsia ja niin edelleen, tietotekniikan maailma olisi nyt toisenlainen ympäristö.
Loppujen lopuksi ihmisille, jotka ovat lähinnä sivustakatsojia, jotka katselevat huipputekniikan tapahtumien paraatia, kannattaa pitää silmät auki mahdollisuuksien varalta. TI:n tapauksessa tulimme vuonna 1979 siihen tulokseen, että TMS9900 oli hävinnyt yleiskäyttöisten mikroprosessoreiden kilpajuoksun, ja niinpä katsoimme eteenpäin, mikä olisi tärkeää yleiskäyttöisten mikroprosessoreiden jälkeen. Strategiamme keskittyi erikoismikroprosessoreihin ja johti TMS320-sarjan digitaalisten signaaliprosessoreiden kehittämiseen. Helmikuussa 1982 kansainvälisessä Solid-State Circuits -konferenssissa julkistettu ja seuraavana vuonna käyttöönotettu 320 DSP-tuoteperhe ja sen johdannaiset muodostivat lähes puolet TI:n liikevaihdosta, kasvattivat yrityksen nykyistä johtoa ja siirsivät TI:n kilpailukykyiseen asemaan kilpailussa sulautetun prosessorijärjestelmän rakentamisesta sirulle. Tämä strategia käänsi 1990-luvulla TI:n laskevan aseman puolijohdeyritysten kärjessä ja tuotti miljardien dollarien arvosta sirumyyntiä peruskaistamodeemeihin, levyaseman ohjaimiin ja monenlaisiin muihin tuotteisiin.
Korjaus tähän artikkeliin on tehty 26. kesäkuuta 2017.
Tekijästä
Walden C. Rhines on Wilsonvillessä, Oren osavaltiossa sijaitsevan Mentor Graphicsin puheenjohtaja ja toimitusjohtaja.