Ha laptopot vagy asztali számítógépet használ, akkor nagy valószínűséggel az Intel 808x termékcsaládba tartozó mikroprocesszorral rendelkezik, függetlenül attól, hogy Windows-os vagy Mac-es gépről van szó. Ezeknek az Intel mikroprocesszoroknak a teljes dominanciája egészen 1978-ig nyúlik vissza, amikor az IBM a 8088-at választotta az első személyi számítógépéhez. Pedig ez a választás korántsem volt egyértelmű. Sőt, egyesek, akik ismerik a történelmet, azt állítják, hogy az Intel 8088 volt a legrosszabb az akkori több lehetséges 16 bites mikroprocesszor közül.
Ez nem így volt. Volt egy komoly alternatíva, ami rosszabb volt. Tudom, mert én voltam a Texas Instruments-en belül annak a szervezetnek a vezetője, amelyik kifejlesztette: a TMS9900. Bár ezt a chipből készült kutyát később a világ első 16 bites otthoni számítógépében használták, valószínűleg még sosem hallottál róla. Ahogy mondani szokták, a történelmet a győztesek írják.
A történelemnek ez a különleges fejezete nemcsak a TI chipje miatt érdekes, hanem egy másik esélyes, a Motorola 68000 miatt is, amely technológiailag mind az Intel 8088, mind a TMS9900 felett állt. És a 68000 mégsem került az IBM PC-be. Íme a belső történet arról, hogy az IBM hogyan döntött egy gyengébb chip mellett, a TI egy vesztes chipet hozott világra, és a Motorola látszólagos győztese is vesztett.
1972-ben csatlakoztam a Texas Instrumentshez, frissen kikerülve az egyetemről, és körülbelül két évvel később azon kaptam magam, hogy előadást tartok Jack Carstennek, a TI MOS részlegének vezetőjének Houstonban, ahol a vállalat fém-oxid félvezető chipekkel kapcsolatos munkája alapult. Fiatal mérnökként kissé megfélemlített Jack, aki az előadásom alatt végig a konferenciaterem asztalán ült a lábával, szivarozott és “bull****” mormogott, amikor nem értett egyet az elhangzottakkal.
A “Big 3” félvezetőgyártó vállalat – a Fairchild, a Motorola és a TI – akkoriban a bipoláris integrált áramkörökről a fém-oxid félvezető áramkörökre való átállással küzdött. A MOS-chipek a bipoláris chipekétől lényegesen eltérő tervezési és feldolgozási technológiát igényeltek, és az Intelhez hasonló kezdő chipgyártók sokkal gyorsabban haladtak, mint a már befutott vállalatok. A három nagy cég közül a TI végezte a legjobb munkát az átállásban, nagyrészt olyan embereknek köszönhetően, mint L.J. Sevin , aki 1969-ben elhagyta a TI-t, hogy megalapítsa a Mosteket, és később kockázati tőkebefektető lett. Carsten, aki korábban a TI nyereséges tranzisztor-tranzisztor logikai (TTL) termékcsaládjának vezérigazgatója volt, szintén kulcsszerepet játszott a MOS-ra való átállásban.
A TI MOS részlege a legjelentősebb sikereit a feltörekvő kézi számológépek piacára szánt logikai chipekkel érte el. Bár a vállalat versenyzett az Intellel az első általános célú mikroprocesszor kifejlesztéséért, és végül legyőzte azt, a TI mérnökei nem igazán foglalkoztak sem az Intel 4 bites 4004-es, sem a 8 bites 8008-as mikroprocesszorával. A TI viszont felfigyelt az Intel 8080-as és a későbbi 8080A 8 bites mikroprocesszoraira, amelyek sokkal ígéretesebbnek tűntek, mint a 4004-es. A MOS részleg kapta a feladatot, hogy felzárkózzon az Intelhez mind a mikroprocesszorok, mind a DRAM (vagy dinamikus véletlen hozzáférésű memória, amely több memóriacellát képes chipenként elhelyezni, mint a statikus RAM, de az adatvesztés elkerülése érdekében folyamatosan frissíteni kell) terén.
Így alakult ki a TI-nél az általános célú mikroprocesszorok fejlesztésének stratégiája. A stratégia mögött álló legfontosabb feltételezések az voltak, hogy az alkalmazási szoftverek fogják irányítani e chipek fejlődését, és hogy egy sikeres MOS IC-családdal a TI olyan helyzetbe kerül, hogy ipari szabványt dolgozhat ki a miniszámítógépek, a védelmi rendszerek és a fogyasztói termékek számára, amelyek mind gyorsan növekvő üzletágak voltak a vállalat számára. Ehhez azonban a TI-nek át kellett ugrania az Intel 8080-as lapkája által képviselt 8 bites technika jelenlegi állását, és elsőként kellett piacra dobnia egy 16 bites architektúrát. Ebből a stratégiából született meg a TMS9900 terve.
Az IT már az 1960-as évek végén a szuperszámítógépek versenyében bizonyította számítógépes képességeit. Ezt a versenyt az olajvállalatok vezették, amelyek versenyelőnyre törekedtek az olajkutatáshoz szükséges 3D-s szeizmikus elemzésben, ami a TI alapító üzletága volt. Az IBM, a Control Data Corporation és mások is versenyeztek ebben a versenyben, de a TI elsőként lépett piacra az Advanced Scientific Computerrel.
A TI számára tehát a 16 bites mikroprocesszor chiparchitektúrájának kiválasztása egyszerű volt. A TI az “egy vállalat, egy számítógép architektúra” stratégiát követte, amelynek célja a vállalat különböző részlegei közötti szinergiák kihasználása volt. A TI Data Systems divíziója már piacra dobott egy TTL-alapú miniszámítógép-családot, amelyet az Egyesült Államok Ramada Fogadóiban használtak. A TMS9900 tehát a TI miniszámítógépéhez nagyon hasonló chiparchitektúrát használna.
Carsten csapata tudta, hogy a TMS9900 – valamint a katonai piacra szánt SBP9900 nevű bipoláris változat – kifejlesztése időt igényel, és hogy a chipek valószínűleg 1975-ig vagy ’76-ig nem lesznek készen. Addig is az MOS részlegnek cselekednie kellett. A terv az volt, hogy az Intel 8080A másolásával kezdik, hogy valamit piacra dobjanak, majd kifejlesztenek egy TI-eredeti 8 bites mikroprocesszor-architektúrát (amelyet TMS5500-nak neveznek majd el), és végül áttérnek a 16 bites TMS9900-ra. (A National Semiconductor már korábban kiadott egy 16 bites általános célú logikai chipkészletet, az IMP-16-ot, de a több chip miatt az sosem ért el nagy népszerűséget.)
A TMS9900-nak is megvoltak a maga fejlesztési kihívásai és késései, de végül 1976-ban elkészült. Már akkor is több nagy problémával kellett szembenéznie. Először is, nem voltak kompatibilis 16 bites perifériás chipek. A kommunikációt és a tárolást kezelő perifériás chipek nélkül a mikroprocesszor értéktelen lett volna a rendszertervezéshez. A második probléma az volt, hogy a 9900 architektúrája, amely megegyezett a TI miniszámítógépekben használt architektúrával, csak 16 bites logikai címtartománnyal rendelkezett, ami megegyezett az akkori 8 bites mikroprocesszorokéval. Ezt a problémát nem lehetett megoldani egy teljesen új architektúra kifejlesztése nélkül. A végső problémát az jelentette, hogy míg a TI egyetlen mikroprocesszor-technológiát használhatott a miniszámítógépes, védelmi és félvezető üzletágakban, az ezekben az üzletágakban működő versenytársak hátrányba kerültek volna, ha termékeikben a TI mikroprocesszor-architektúrát alkalmazzák.
A TMS9900 16 bites perifériáinak hiánya ellen a TI mérnökei egy újításon landoltak. Miért ne lehetne a TMS9900-ra egy 8 bites portot tenni, hogy a nagyszámú meglévő, 8 bites mikroprocesszorokhoz tervezett perifériachip működjön vele? Biztos vagyok benne, hogy az ötlet akkoriban ésszerűnek tűnt. Az eredmény a TMS9980 lett, amely 1977-ben jelent meg. Egy 8 bites periféria csatlakoztatása egy 16 bites mikroprocesszorhoz semmissé tette a 16 bites architektúra egyetlen valódi előnyét: a teljesítményét. A 9980-nak két utasításciklusra volt szüksége egy 8 bites periféria utasításának végrehajtásához, így a tényleges teljesítmény a felére csökkent, és nem volt jobb, mint a meglévő 8 bites mikroprocesszorok. Mielőtt a TI nagyszabású terve megvalósult volna, Carsten távozott, hogy az Intel értékesítési és marketing alelnöke legyen, kétségtelenül érzékelve, hogy az Intelt nehéz lesz legyőzni a mikroprocesszorok piacán.
Az Intel természetesen kifejlesztette saját 16 bites mikroprocesszorát, a 8086-ot, amelyet végül 1978 áprilisában mutattak be. A vállalat a kompatibilis 16 bites perifériás chipek hiányát pontosan ugyanúgy kezelte, ahogyan a TI tette: a mikroprocesszorához egy 8 bites portot illesztett, aminek eredménye az Intel 8088 lett. A TI 9980-hoz hasonlóan az Intel 8088 is egy kutya volt, a 8086-hoz képest csökkent teljesítményt mutatott minden valós rendszertervezésben. Az Intel chipnek volt egy alapvető előnye a TI chiphez képest: A logikai címtartománya 16 helyett 20 bit volt. Ez azt jelenti, hogy egy megabájtnyi memóriát tudott címezni, szemben a TI 9900-as 64K bájtjával. Ráadásul a TMS9900 és a 9980 chipen kívüli regiszterei még jobban lelassították a teljesítményüket.
És míg az Intel sikeresen fejlesztett alternatív gyártási forrásokat a 8086-oshoz, a TI hasonló üzleteket nehezen kötött. Abban az időben a legtöbb vásárló legalább két konkurens beszállítót akart minden új félvezető-alkatrészcsaládhoz, hogy biztosítsák a termék elérhetőségét és alacsonyan tartsák az árakat.
Eközben néhány versenytárs bejelentette saját 16 bites általános célú mikroprocesszorok terveit. A Motorola 68000 volt a legambiciózusabb. Bár 16 külső tűvel rendelkezett, valójában belsőleg 32 bites architektúrával rendelkezett, és külsőleg 24 bit logikai címtartományt tudott címezni. Egy következő termék valószínűleg 32 bites címzésre lett volna képes. A Zilog, a népszerű 8 bites Z80 mikroprocesszor megalkotója bejelentette, hogy 1978 végén vagy 1979 elején bemutatja a 16 bites Z8000-et, amely szegmentált memóriával rendelkezett. A 68000-essel ellentétben azonban a Z8000 egyszerű 16 bites architektúrával rendelkezett.
1978 októberében, hat hónappal az Intel 8086 bejelentése után a TI MOS részlegéhez kerültem, és a mikroprocesszorok vezetője lettem. Ekkorra már mindenki tudta a vállalatnál, és sokan a vállalaton kívül is, hogy a TI 16 bites mikroprocesszor stratégiája nem működik. A problémát súlyosbította, hogy a divízió nagyrészt sikertelenül próbálkozott egy kompatibilis 16 bites mikrokontroller, a TMS9940 kifejlesztésével, amely már az ötödik vagy hatodik újraforgatáson volt, amikor megérkeztem. Tudtam, hogy nehéz helyzetet örököltem. Miért adtam volna fel tehát egy jó állást a fogyasztói termékek csoportjának mérnöki részlegvezetőjeként? A válasz: hely, hely, hely. A mikroprocesszor-üzletág székhelye Houstonban volt, míg a TI a fogyasztói termékek csoportját a texasi Lubbockba helyezte át. Lubbock egy olyan város, ahol a “Hogy tetszik itt élni?” kérdésre a helyes válasz: “Az emberek csodálatosak”. Mac Davis countryénekes, aki ott nőtt fel, egyszer írt egy dalt, amelynek refrénje így szólt: “Azt hittem, a boldogság Lubbock, Texas, a visszapillantó tükörben.”
Röviddel Houstonba érkezésem után közölték velem, hogy előadást kell tartanom a TMS9900-ról az IBM egy csoportjának, amely egy nagyon titkos projekten dolgozott, amelyhez 16 bites mikroprocesszorra volt szükség. A csoport az IBM számára meglehetősen szokatlan helyről érkezett: Boca Raton, Florida. Sok időt töltöttem a felkészüléssel, tartottam egy szerintem jól kidolgozott előadást, és szorgalmasan követtem az eseményeket. Az IBM csapata azonban csak korlátozott lelkesedést mutatott. Csak 1981-ben tudtuk meg, hogy mit is veszítettünk.”
John Opel, az IBM elnöke, majd vezérigazgatója meglehetősen forradalmi dolgot tett, amikor megalakította a boca ratoni csoportot, amely később Entry Systems Division néven vált ismertté. Felismerte, hogy az Apple, a Commodore, a Radio Shack, a TI és mások személyi számítógépei előbb-utóbb fenyegetést jelenthetnek az IBM uralmára a számítógépes üzletágban. Ezért szabad kezet adott a Boca Raton-i csoportnak, amely Philip (Don) Estridge-nek jelentett, az általa fejlesztett termékre – amely természetesen az IBM személyi számítógép volt. Bármire használhattak harmadik felet, beleértve az operációs rendszert és az alkalmazási szoftvereket is. Ez a mozgástér az IBM szabványai szerint meglehetősen “nyitottá” tette a rendszert, és feltehetően felgyorsította a piacra kerülés idejét. Az Opel azonban egy korlátozást szabott. A termék az IBM nevét viselte volna, így nem ronthatta volna a vállalat minőséggel és megbízhatósággal kapcsolatos hírnevét. Ennek érdekében az IBM hatalmas minőségbiztosítási szervezetének alá kellett írnia a terméket, mielőtt az forgalomba kerülhetett volna.
A 16 bites mikroprocesszor kiválasztása az IBM csapatának nem lehetett nagy vita tárgya. A Motorola 68K, ahogy később ismerték, kétségtelenül a kézzelfogható győztes volt. Ez rendelkezett a legnagyobb logikai címtartománnyal, ami még fontosabb volt, mint a minimálisan 16 bites belső architektúra. Emellett könnyen bővíthető volt teljes értékű 32 bites architektúrává. És ami a legfontosabb, a 68K “Big Endian” volt, ellentétben a többi versenyzővel. A “Big Endian” és “Little Endian” kifejezések arra utalnak, hogy a számítógép milyen sorrendben tárolja a bájtokat a memóriában. Ahogy a 16 bites architektúrák a 8 bites architektúrákból fejlődtek, a mérnököknek el kellett dönteniük, hogy melyik 8 bites bájt legyen az első egy 16 bites szóban. A Digital Equipment Corp. a Little Endian megközelítést választotta a Programmed Data Processor (PDP) és a VAX architektúrákhoz. Az Intel szintén a Little Endian mellett döntött. Az IBM számítógépei azonban mind Big Endiánusok voltak. Ahhoz, hogy egy Big Endian beszélni tudjon egy Little Endian-nal, a bájtsorrendet valós időben kellett felcserélni. Az adatoknak ez az átalakítása akkoriban nem volt triviális. A Motorola 68K-ja nem igényelt ilyen átalakítást az IBM PC-vel való használathoz. Akkor miért nem használunk ma mindannyian 68K-alapú számítógépeket?
A válasz a piacra elsőként történő bevezetésre vezethető vissza. Lehet, hogy az Intel 8088 tökéletlen volt, de legalább készen állt, míg a Motorola 68K nem. Az IBM alapos alkatrészminősítési eljárása pedig megkövetelte, hogy a gyártó minden új alkatrészből több ezer “gyártásengedélyezett” mintát ajánljon fel, hogy az IBM élettartam-teszteket és egyéb jellemzéseket végezzen. Az IBM-nek több száz mérnöke foglalkozott minőségbiztosítással, de az alkatrészek minősítése időigényes volt. 1978 első felében az Intel már rendelkezett a 8088-as sorozatgyártású mintadarabjaival. A Motorola 68K-ja 1978 végén még mindig nem volt teljesen kész a sorozatgyártásra.
A Motorola szerencsétlenségére a boca ratoni csoport a lehető leggyorsabban piacra akarta dobni új IBM PC-jét. Így csak két teljesen képzett 16 bites mikroprocesszor közül választhattak. Két tökéletlen chip közötti versenyben az Intel chipje kevésbé volt tökéletlen, mint a TI-é.
A TTI TMS9900 nem halt meg csendben, miután lemaradt az IBM PC rézkarikájáról. A felsővezetők még mindig reménykedtek a vállalati szinergia kihasználásában. Bizonyára a TI még be nem jelentett otthoni számítógépe is használhatná a TMS9900-at?
A számítógép fejlesztőcsapata vonakodva beleegyezett, hogy megpróbálják. A csoport két részleg szerencsétlen összeolvadásából jött létre, az egyik egy videojáték-konzolt, a másik egy személyi számítógépet fejlesztett. A hibrid termék, amellyel előálltak, egyik alkalmazásra sem volt alkalmas. De a TI mégis kitartóan folytatta. A TI-99/4, ahogyan nevezték, 1979-ben került piacra, amelyet 1981-ben a TI-99/4A követett. A vállalat végül 2,8 millió darabot adott el, a legtöbbet jelentős veszteséggel, mielőtt 1984-ben kivonult az otthoni számítógépek piacáról.
Eközben az Intel 8086-os architektúra fejlődött és leküzdötte hiányosságait. (Még mindig Little Endian, de ez ma már alig vagy egyáltalán nem számít.) A Motorola pedig a jobb technológiájával elvesztette az elmúlt 50 év legfontosabb tervezési versenyét.
Ha már az esélyteleneknél tartok, hadd szóljak néhány szót az IBM PC operációs rendszeréről. A 16 bites operációs rendszer logikus választása a népszerű CP/M operációs rendszer kiterjesztése volt, amelyet Gary Kildall fejlesztett ki a Digital Researchnél, és amely a Zilog Z80-on alapult. Az IBM Boca Raton-i csoportja megértette a CP/M mint nyílt szabvány mögötti lendületet, ezért megbízta a Digital Research-t egy CP/M-86 nevű változat kifejlesztésével. Később azonban a Microsoft jelentkezett az MS-DOS operációs rendszerrel, amelyről már sokat írtak. És így a PC-k világa más irányba fejlődött mind az operációs rendszer, mind a mikroprocesszor tekintetében.
Mit tanulhatunk tehát ebből a történetből? Az egyik az, hogy bárki számára, aki gyorsan változó csúcstechnológián alapuló terméket fejleszt, az elsőnek a piacra kerülése a legfontosabb, függetlenül attól, hogy a kezdeti termék korlátjai mennyire kiterjedtek; ma ezt a koncepciót a Szilícium-völgyi típusok “minimálisan életképes termék” létrehozásaként ismerik. Feltéve, hogy a terméked jellegzetes új képességekkel rendelkezik, az ügyfeleid innovatív felhasználási módokat fognak felfedezni.
A második tanulság az, hogy ha egy nagyvállalatot vezetsz, amely a hagyományok terhétől mentes skunk works projektet akar létrehozni, gondold át alaposan, hogy milyen korlátozásokat helyezel rá. Valószínű, hogy az IBM PC operációs rendszerének korlátozása sokkal jobb hosszú távú értéket biztosított volna az IBM számára, mint a nehézkes minősítési eljárások előírása. Senki sem láthatta előre a személyi számítógépek hatásának nagyságrendjét, de az igazi érték inkább az operációs rendszer kompatibilitásában, mint a hardverben rejlett. Ha az IBM, és nem a Microsoft irányította volna az MS-DOS-t, a Windows-t és így tovább, a számítástechnikai világ ma már más környezet lenne.
Végezetül, azok számára, akik főként szemlélőként figyelik a csúcstechnológiai felvonulást, tartsák nyitva a szemüket a lehetőségekre. A TI esetében 1979-ben arra a következtetésre jutottunk, hogy a TMS9900 elvesztette az általános célú mikroprocesszorok versenyét, ezért előre tekintettünk, hogy mi lesz fontos az általános célú mikroprocesszorok után. Stratégiánk a speciális célú mikroprocesszorokra összpontosított, és a TMS320 sorozatú digitális jelfeldolgozó processzorok kifejlesztéséhez vezetett. Az 1982 februárjában a Nemzetközi Szilárdtest-áramkörök Konferencián bejelentett és a következő évben bemutatott 320-as DSP család és származékai a TI bevételének közel felét tették ki, felkészítették a vállalat jelenlegi vezetőségét, és versenyhelyzetbe hozták a TI-t a beágyazott processzoros rendszer egy chipen versenyben. Az 1990-es években ez a stratégia megfordította a TI visszaesését a vezető félvezetőgyártó vállalatok között, és több milliárd dolláros chipeladást generált az alapsávú modemek, a lemezmeghajtó-vezérlők és számos más termék számára.
A cikk javítását 2017. június 26-án végeztük el.
A szerzőről
Walden C. Rhines a Mentor Graphics elnök-vezérigazgatója a Wilsonville-ben, Ore államban.