Si vous utilisez un ordinateur portable ou de bureau, il y a de fortes chances qu’il soit équipé d’un microprocesseur de la gamme Intel 808x, qu’il s’agisse d’une machine Windows ou d’un Mac. La domination totale de ces microprocesseurs Intel remonte à 1978, lorsqu’IBM a choisi le 8088 pour son premier ordinateur personnel. Pourtant, ce choix était loin d’être évident. En effet, certains qui connaissent l’histoire affirment que l’Intel 8088 était le pire parmi plusieurs microprocesseurs 16 bits possibles à l’époque.
Ce n’était pas le cas. Il y avait une alternative sérieuse qui était pire. Je le sais parce que j’étais responsable de l’organisation au sein de Texas Instruments qui l’a développée : le TMS9900. Bien que ce chien de puce ait été utilisé dans le premier ordinateur domestique 16 bits au monde, vous n’en avez probablement jamais entendu parler. Comme on dit, l’histoire est écrite par les vainqueurs.
Ce chapitre particulier de l’histoire est intéressant non seulement pour la puce de TI mais aussi pour un autre outsider, le Motorola 68000, qui était technologiquement supérieur à la fois au Intel 8088 et au TMS9900. Et pourtant, le 68000 n’a pas fini dans le PC d’IBM. Voici l’histoire interne de comment IBM en est venu à choisir une puce inférieure, TI a donné naissance à un perdant, et le gagnant apparent de Motorola a perdu, lui aussi.
J’ai rejoint Texas Instruments en 1972, fraîchement sorti de l’école supérieure, et environ deux ans plus tard, je me suis retrouvé à faire une présentation à Jack Carsten, le directeur de la division MOS de TI à Houston, où étaient basés les travaux de la société sur les puces à semi-conducteurs à oxyde métallique. En tant que jeune ingénieur, j’étais quelque peu intimidé par Jack, qui restait assis les pieds sur la table de la salle de conférence tout au long de ma présentation, fumant un cigare et marmonnant « bull**** » lorsqu’il n’était pas d’accord avec quelque chose qui était dit.
À l’époque, les « Big 3 » des semi-conducteurs – Fairchild, Motorola et TI – luttaient pour faire la transition des circuits intégrés bipolaires aux circuits à semi-conducteurs à oxyde métallique. Les puces MOS nécessitaient une conception et une technologie de traitement sensiblement différentes de celles des puces bipolaires, et les jeunes entreprises de puces comme Intel progressaient beaucoup plus vite que les entreprises établies. Parmi les trois grandes entreprises, TI avait fait le meilleur travail de transition, en grande partie grâce à des personnes comme L.J. Sevin, qui a quitté TI en 1969 pour fonder Mostek et qui est devenu plus tard un investisseur en capital de risque. Carsten, qui avait auparavant occupé le poste de directeur général de la famille de produits rentables TTL (transistor-transistor logic) de TI, a également joué un rôle clé dans le passage au MOS.
La division MOS de TI avait obtenu son succès le plus notable avec les puces logiques destinées au marché émergent des calculatrices de poche. Bien que la société ait été en concurrence avec Intel, et l’ait finalement battu, pour développer le premier microprocesseur à usage général, les ingénieurs de TI n’ont pas vraiment prêté attention aux microprocesseurs 4 bits 4004 ou 8 bits 8008 d’Intel. TI a pris note des microprocesseurs 8 bits 8080 et 8080A d’Intel, qui étaient beaucoup plus prometteurs que le 4004. La division MOS a été chargée de rattraper Intel à la fois dans les microprocesseurs et dans la DRAM (ou mémoire vive dynamique, qui peut entasser plus de cellules de mémoire par puce que la RAM statique, mais qui doit être constamment rafraîchie pour éviter la perte de données).
Et c’est ainsi qu’une stratégie de développement de microprocesseurs à usage général a émergé chez TI. Les hypothèses clés derrière cette stratégie étaient que les logiciels d’application conduiraient l’évolution de ces puces et qu’avec une ligne réussie de circuits intégrés MOS, TI serait en mesure de développer un standard industriel pour les mini-ordinateurs, les systèmes de défense et les produits de consommation, qui étaient tous des activités en croissance rapide pour la société. Mais pour y parvenir, TI devait dépasser l’état actuel de l’art 8 bits, représenté par le 8080 d’Intel, et être le premier à commercialiser une architecture 16 bits. De cette stratégie a émergé le plan du TMS9900.
TI avait déjà démontré ses prouesses informatiques dans la course aux superordinateurs de la fin des années 1960. Le moteur de cette course était les compagnies pétrolières qui cherchaient un avantage concurrentiel dans l’analyse sismique 3D pour l’exploration pétrolière, qui était l’activité fondatrice de TI. IBM, Control Data Corporation et d’autres sociétés ont participé à cette course, mais TI a été le premier à commercialiser son ordinateur scientifique avancé (Advanced Scientific Computer).
Donc, pour TI, le choix d’une architecture de puce pour le microprocesseur 16 bits était simple. TI avait une stratégie « une entreprise, une architecture informatique », qui visait à exploiter toute synergie entre les divisions disparates de l’entreprise. La division Data Systems de TI avait déjà lancé une famille de mini-ordinateurs à base de TTL destinés aux Ramada Inns des États-Unis. Le TMS9900 utiliserait donc une architecture de puce très similaire à celle du mini-ordinateur de TI.
L’équipe de Carsten savait que le développement du TMS9900 – ainsi que d’une version bipolaire pour le marché militaire appelée SBP9900 – prendrait du temps et que les puces ne seraient probablement pas prêtes avant 1975 ou 76. En attendant, la division MOS devait agir. Le plan consistait à commencer par copier le 8080A d’Intel pour lancer quelque chose sur le marché, puis à développer une architecture de microprocesseur 8 bits propre à TI (qui serait appelée TMS5500), et enfin à passer au TMS9900 16 bits. (National Semiconductor avait déjà sorti un jeu de puces logiques polyvalentes de 16 bits, appelé IMP-16, mais en raison de ses multiples puces, il n’a jamais atteint une grande popularité.)
Le TMS9900 a eu sa part de défis et de retards de développement, mais il était finalement prêt en 1976. Même à cette époque, il était confronté à plusieurs gros problèmes. Premièrement, il n’y avait pas de puces périphériques 16 bits compatibles. Sans puces périphériques pour gérer les communications et le stockage, le microprocesseur n’avait aucune valeur pour la conception de systèmes. Le deuxième problème était que l’architecture du 9900, étant la même que celle utilisée dans les mini-ordinateurs de TI, ne disposait que de 16 bits d’espace d’adresse logique, ce qui correspondait aux microprocesseurs 8 bits de l’époque. Ce problème ne pouvait être résolu sans développer une toute nouvelle architecture. Le dernier problème était que si TI pouvait utiliser une seule technologie de microprocesseur pour ses activités de mini-ordinateurs, de défense et de semi-conducteurs, les concurrents de ces activités seraient désavantagés s’ils adoptaient l’architecture de microprocesseur TI dans leurs produits.
Pour attaquer le manque de périphériques 16 bits pour le TMS9900, les ingénieurs de TI ont atterri sur une innovation. Pourquoi ne pas mettre un port 8 bits sur le TMS9900, afin que le grand nombre de puces périphériques existantes conçues pour les microprocesseurs 8 bits fonctionnent avec lui ? Je suis sûr que l’idée semblait raisonnable à l’époque. Le résultat a été le TMS9980, qui est apparu en 1977. Le rattachement d’un périphérique 8 bits à un microprocesseur 16 bits annulait le seul véritable avantage de l’architecture 16 bits : ses performances. Le 9980 avait besoin de deux cycles d’instruction pour exécuter une instruction pour un périphérique 8 bits, ce qui divisait par deux les performances effectives et ne le rendait pas meilleur que les microprocesseurs 8 bits existants. Avant que le grand plan de TI ne soit réalisé, Carsten est parti pour devenir vice-président des ventes et du marketing chez Intel, sentant sans doute qu’Intel allait être un concurrent difficile à battre sur le marché des microprocesseurs.
Intel développait, bien sûr, son propre microprocesseur 16 bits, le 8086, qui a finalement été introduit en avril 1978. La société a remédié au manque de puces périphériques 16 bits compatibles exactement de la même manière que TI, en ajoutant un port 8 bits à son microprocesseur, ce qui a donné l’Intel 8088. Comme le TI 9980, l’Intel 8088 était également un chien, montrant des performances réduites par rapport au 8086 dans toute conception de système réel. La puce Intel présentait toutefois un avantage fondamental par rapport à la puce TI : Elle disposait de 20 bits d’espace d’adressage logique au lieu de 16. Cela se traduit par la possibilité d’adresser un mégaoctet de mémoire, contre 64K octets pour le 9900 de TI. De plus, les registres hors puce des TMS9900 et 9980 ralentissaient encore plus leurs performances.
Et alors qu’Intel avait réussi à développer des sources de production alternatives pour le 8086, TI avait du mal à conclure des accords similaires. À l’époque, la plupart des clients voulaient au moins deux fournisseurs concurrents pour toute nouvelle famille de composants de semi-conducteurs, afin d’assurer la disponibilité des produits et de maintenir des prix bas.
En attendant, quelques concurrents avaient annoncé des plans pour leurs propres microprocesseurs polyvalents 16 bits. Le 68000 de Motorola était le plus ambitieux. Bien qu’il ait 16 broches externes, il avait en fait une architecture 32 bits en interne, avec la possibilité d’adresser 24 bits d’espace d’adresse logique en externe. Un produit ultérieur serait probablement capable d’adresser 32 bits. Zilog, créateur du populaire microprocesseur 8 bits Z80, a annoncé qu’il présenterait le Z8000 16 bits, doté d’une mémoire segmentée, fin 1978 ou début 1979. Contrairement au 68000, cependant, le Z8000 avait une architecture 16 bits directe.
En octobre 1978, six mois après l’annonce du 8086 d’Intel, je suis passé à la division MOS de TI et suis devenu le responsable des microprocesseurs. À cette époque, tout le monde dans l’entreprise, et beaucoup de gens à l’extérieur, savait que la stratégie de TI en matière de microprocesseurs 16 bits ne fonctionnait pas. Ce problème était aggravé par la tentative largement infructueuse de la division de développer un microcontrôleur 16 bits compatible, appelé TMS9940, qui en était à son cinquième ou sixième tour au moment de mon arrivée. Je savais que j’héritais d’une situation difficile. Alors pourquoi aurais-je abandonné un bon emploi de directeur du département d’ingénierie du groupe des produits de consommation ? La réponse est : l’emplacement, l’emplacement, l’emplacement. L’activité microprocesseurs était basée à Houston, tandis que TI avait déplacé le groupe des produits grand public à Lubbock, au Texas. Lubbock est une ville où la réponse correcte à la question « Comment aimez-vous vivre ici ? » est « Les gens sont merveilleux ». Le chanteur de musique country Mac Davis, qui y a grandi, a un jour écrit une chanson dont le refrain était « Je pensais que le bonheur était Lubbock, Texas, dans mon rétroviseur. »
Peu après mon arrivée à Houston, on m’a dit que je devais faire une présentation sur le TMS9900 à un groupe d’IBM qui travaillait sur un projet très secret nécessitant un microprocesseur de 16 bits. Le groupe venait d’un endroit plutôt inhabituel pour IBM : Boca Raton, en Floride. J’ai passé beaucoup de temps à me préparer, j’ai fait ce que je pensais être une présentation bien soignée et j’ai assuré un suivi assidu. Mais l’équipe d’IBM a fait preuve d’un enthousiasme limité. Nous ne saurions pas avant 1981 ce que nous avions perdu.
John Opel, président puis PDG d’IBM, avait fait quelque chose d’assez révolutionnaire lorsqu’il a formé le groupe de Boca Raton, qui est devenu plus tard la division Entry Systems. Il s’était rendu compte que les ordinateurs personnels d’Apple, de Commodore, de Radio Shack, de TI et d’autres pourraient un jour menacer la domination d’IBM sur le marché des ordinateurs. Il a donc donné carte blanche au groupe de Boca Raton, qui relevait de Philip (Don) Estridge, pour le produit qu’il développait, c’est-à-dire l’ordinateur personnel IBM, bien sûr. Ils pouvaient faire appel à des tiers pour tout ce qu’ils voulaient, y compris le système d’exploitation et les logiciels d’application. Cette latitude rendait le système tout à fait « ouvert » selon les normes d’IBM et devait vraisemblablement accélérer la mise sur le marché. Opel a toutefois imposé une restriction. Le produit devait porter le nom d’IBM et ne pouvait donc pas nuire à la réputation de qualité et de fiabilité de l’entreprise. À cette fin, l’énorme organisation d’assurance qualité d’IBM devait approuver le produit avant qu’il ne puisse être commercialisé.
Le choix d’un microprocesseur 16 bits par l’équipe d’IBM n’a pas dû faire l’objet d’un grand débat. Le Motorola 68K, comme on l’a appelé plus tard, était sans aucun doute le gagnant haut la main. Il disposait du plus grand espace d’adressage logique, ce qui était encore plus important que l’architecture interne minimale de 16 bits. Il était également facilement extensible à une architecture 32 bits à part entière. Et, plus important encore, le 68K était un « Big Endian », contrairement aux autres concurrents. Les termes « Big Endian » et « Little Endian » font référence à l’ordre dans lequel un ordinateur stocke les octets en mémoire. Comme les architectures 16 bits ont évolué à partir des architectures 8 bits, les ingénieurs ont dû décider quel octet 8 bits venait en premier dans un mot 16 bits. Digital Equipment Corp. a choisi l’approche Little Endian pour ses architectures Programmed Data Processor (PDP) et VAX. Intel a également opté pour Little Endian. Mais les ordinateurs d’IBM étaient tous des Big Endians. Pour qu’un Big Endian puisse parler à un Little Endian, l’ordre des octets devait être inversé en temps réel. Cette conversion des données n’était pas triviale à l’époque. Le 68K de Motorola ne nécessitait pas une telle conversion pour être utilisé avec le PC d’IBM. Alors pourquoi n’utilisons-nous pas tous des ordinateurs basés sur le 68K aujourd’hui ?
La réponse revient à être le premier sur le marché. Le 8088 d’Intel était peut-être imparfait mais au moins il était prêt, alors que le 68K de Motorola ne l’était pas. Et le processus de qualification approfondie des composants d’IBM exigeait qu’un fabricant offre des milliers d’échantillons « mis en production » de toute nouvelle pièce afin qu’IBM puisse effectuer des tests de durée de vie et d’autres caractérisations. IBM avait des centaines d’ingénieurs chargés de l’assurance qualité, mais la qualification des composants prend du temps. Au premier semestre 1978, Intel disposait déjà d’échantillons du 8088 mis en production. À la fin de 1978, le 68K de Motorola n’était toujours pas tout à fait prêt pour la mise en production.
Et malheureusement pour Motorola, le groupe de Boca Raton voulait mettre son nouveau PC IBM sur le marché aussi vite que possible. Ils n’avaient donc le choix qu’entre deux microprocesseurs 16 bits parfaitement qualifiés. Dans une compétition entre deux puces imparfaites, celle d’Intel était moins imparfaite que celle de TI.
Le TMS9900 deTI n’est pas mort tranquillement après avoir raté l’anneau de cuivre du PC d’IBM. Les cadres supérieurs avaient encore l’espoir de tirer parti de la synergie de l’entreprise. L’ordinateur domestique de TI, qui n’était pas encore annoncé, pouvait sûrement utiliser le TMS9900 ?
L’équipe de développement de l’ordinateur a accepté à contrecœur de tenter le coup. Le groupe était le résultat d’une fusion malheureuse de deux départements, l’un qui avait développé une console de jeux vidéo et l’autre un ordinateur personnel. Le produit hybride qu’ils ont conçu ne convenait à aucune des deux applications. Mais TI l’a quand même poursuivi avec acharnement. La TI-99/4, comme on l’appelait, est arrivée sur le marché en 1979, suivie de la TI-99/4A en 1981. La société a finalement vendu 2,8 millions d’unités, la plupart à perte, avant de se retirer du marché des ordinateurs domestiques en 1984.
Pendant ce temps, l’architecture Intel 8086 a évolué et a surmonté ses défauts. (C’est toujours un Little Endian, mais cela fait peu ou pas de différence aujourd’hui.) Et Motorola, avec sa technologie supérieure, a perdu le concours de conception le plus important des 50 dernières années.
Pendant que je suis sur le sujet des outsiders, laissez-moi dire quelques mots sur le système d’exploitation de l’IBM PC. Le choix logique pour un système d’exploitation 16 bits était une extension du populaire système d’exploitation CP/M, développé par Gary Kildall chez Digital Research et basé sur le Z80 de Zilog. Le groupe de Boca Raton d’IBM a compris que CP/M était un standard ouvert et a donc demandé à Digital Research de développer une version, appelée CP/M-86. Plus tard dans le processus, cependant, Microsoft est arrivé avec le système d’exploitation MS-DOS, sur lequel on a déjà beaucoup écrit. Et c’est ainsi que le monde des PC a évolué dans une direction différente, tant pour le système d’exploitation que pour le microprocesseur.
Alors, quelles sont les leçons à tirer de cette histoire ? La première est que pour quiconque développe un produit basé sur une haute technologie en évolution rapide, être le premier sur le marché est primordial, quelles que soient les limites de votre produit initial ; aujourd’hui, ce concept est connu des types de la Silicon Valley comme la création d’un » produit minimal viable « . Pour autant que votre produit présente de nouvelles capacités distinctives, vos clients exploreront des moyens innovants de l’utiliser.
La deuxième leçon est que, si vous dirigez une grande entreprise qui souhaite créer un projet skunk works exempt du bagage de la tradition, réfléchissez bien aux restrictions que vous lui imposez. Il est probable que le fait de restreindre le système d’exploitation de l’IBM PC aurait procuré à IBM une bien meilleure valeur à long terme que l’imposition de procédures de qualification onéreuses. Personne n’aurait pu prévoir l’ampleur de l’impact des ordinateurs personnels, mais la véritable valeur résidait dans la compatibilité du système d’exploitation plutôt que dans le matériel. Si IBM, et non Microsoft, avait contrôlé MS-DOS, Windows, et ainsi de suite, le monde de l’informatique serait aujourd’hui un environnement différent.
Enfin, pour les personnes qui sont principalement des spectateurs regardant un défilé d’événements de haute technologie, gardez les yeux ouverts pour les opportunités. Dans le cas de TI, nous avons conclu en 1979 que le TMS9900 avait perdu la course aux microprocesseurs à usage général, et nous avons donc cherché à savoir ce qui serait important après les microprocesseurs à usage général. Notre stratégie s’est concentrée sur les microprocesseurs à usage spécifique et a conduit au développement de la série TMS320 de processeurs de signaux numériques. Annoncée à la Conférence internationale sur les circuits à semi-conducteurs en février 1982 et introduite l’année suivante, la famille de DSP 320 et ses dérivés ont représenté près de la moitié du chiffre d’affaires de TI, ont formé la direction actuelle de l’entreprise et ont placé TI dans une position concurrentielle pour la course au système de processeur embarqué sur une puce. Dans les années 1990, cette stratégie a inversé le déclin de TI dans le classement des principales entreprises de semi-conducteurs et a généré des milliards de dollars de ventes de puces pour les modems de bande de base, les contrôleurs de disques et une grande variété d’autres produits.
Une correction de cet article a été faite le 26 juin 2017.
À propos de l’auteur
Walden C. Rhines est président et directeur général de Mentor Graphics, à Wilsonville, dans l’Oregon.