Dacă folosiți un laptop sau un computer de birou, sunt șanse mari ca acesta să aibă un microprocesor din linia Intel 808x, indiferent dacă este o mașină Windows sau Mac. Dominația absolută a acestor microprocesoare Intel datează din 1978, când IBM a ales 8088 pentru primul său computer personal. Totuși, această alegere a fost departe de a fi evidentă. Într-adevăr, unii cunoscători ai istoriei afirmă că Intel 8088 a fost cel mai rău dintre mai multe microprocesoare pe 16 biți posibile la acea vreme.
Nu a fost așa. Exista o alternativă serioasă care era mai rea. Știu pentru că am fost responsabil de organizația din cadrul Texas Instruments care a dezvoltat-o: TMS9900. Deși acest câine de cip a ajuns să fie folosit în primul calculator de acasă pe 16 biți din lume, probabil că nu ați auzit niciodată de el. După cum se spune, istoria este scrisă de învingători.
Acest capitol particular al istoriei este interesant nu doar pentru cipul TI, ci și pentru un alt „too-ran”, Motorola 68000, care a fost superior din punct de vedere tehnologic atât Intel 8088, cât și TMS9900. Și totuși, 68000 nu a ajuns în IBM PC. Iată povestea din interior a modului în care IBM a ajuns să aleagă un cip inferior, TI a născut un ratat, iar cel care părea câștigător al Motorola a pierdut și el.
M-am alăturat companiei Texas Instruments în 1972, proaspăt absolvent al școlii postuniversitare, și aproximativ doi ani mai târziu m-am trezit făcând o prezentare lui Jack Carsten, managerul diviziei MOS a TI din Houston, unde se desfășurau lucrările companiei în domeniul cipurilor cu semiconductoare cu oxid metalic. Ca tânăr inginer, am fost oarecum intimidat de Jack, care stătea cu picioarele pe masa din sala de conferințe pe tot parcursul prezentării mele, fumând un trabuc și murmurând „bull****” atunci când nu era de acord cu ceva din ceea ce se spunea.
La acea vreme, cele „3 mari” companii de semiconductori – Fairchild, Motorola și TI – se străduiau să facă tranziția de la circuitele integrate bipolare la circuitele cu semiconductori cu oxid metalic. Cipurile MOS necesitau un design și o tehnologie de procesare substanțial diferite de cele ale cipurilor bipolare, iar startup-urile de cipuri precum Intel s-au mișcat mult mai repede decât companiile consacrate. Dintre cele trei mari companii, TI făcuse cea mai bună treabă în ceea ce privește tranziția, în mare parte datorită unor oameni precum L.J. Sevin , care a părăsit TI în 1969 pentru a forma Mostek și care a devenit ulterior capitalist de risc. Carsten, care anterior ocupase funcția de director general al profitabilei familii de produse logice tranzistor-transistor (TTL) de la TI, a fost, de asemenea, un jucător cheie în realizarea trecerii la MOS.
Divizia MOS a TI a obținut cel mai notabil succes cu cipuri logice pentru piața emergentă a calculatoarelor portabile. Deși compania a concurat cu Intel și, în cele din urmă, a învins-o pentru a dezvolta primul microprocesor de uz general, inginerii TI nu au acordat prea multă atenție nici microprocesoarelor Intel 4004 pe 4 biți și nici microprocesoarelor 8008 pe 8 biți. TI a luat însă notă de microprocesoarele Intel 8080 și ulterior 8080A pe 8 biți, care erau mult mai promițătoare decât 4004. Divizia MOS a primit sarcina de a recupera decalajul față de Intel atât în ceea ce privește microprocesoarele, cât și în ceea ce privește DRAM (sau memoria dinamică cu acces aleatoriu, care poate înghesui mai multe celule de memorie pe cip decât memoria RAM statică, dar care trebuie reîmprospătată în mod constant pentru a preveni pierderea de date).
Și astfel, la TI a apărut o strategie de dezvoltare a microprocesoarelor de uz general. Ipotezele cheie din spatele strategiei au fost că software-ul de aplicație va conduce evoluția acestor cipuri și că, cu o linie de succes de circuite integrate MOS, TI va fi în măsură să dezvolte un standard industrial pentru minicalculatoare, sisteme de apărare și produse de consum, toate acestea fiind afaceri în creștere rapidă pentru companie. Dar, pentru a face acest lucru, TI ar trebui să depășească stadiul actual al tehnologiei pe 8 biți, reprezentat de 8080 de la Intel, și să fie primul pe piață cu o arhitectură pe 16 biți. Din această strategie a reieșit planul pentru TMS9900.
TI își demonstrase deja măiestria în materie de calculatoare în cursa supercomputerelor de la sfârșitul anilor 1960. La conducerea acestei curse se aflau companiile petroliere care căutau un avantaj competitiv în analiza seismică 3D pentru explorarea petrolului, care a fost afacerea fondatoare a TI. IBM, Control Data Corporation și alții au concurat în această cursă, dar TI a fost primul pe piață cu calculatorul său Advanced Scientific Computer.
Astfel, pentru TI, selectarea unei arhitecturi de cip pentru microprocesorul pe 16 biți a fost simplă. TI a avut o strategie de „o companie, o arhitectură de calculator”, care urmărea să exploateze orice sinergie între diviziile disparate ale companiei. Divizia Data Systems Division a TI lansase deja o familie de minicalculatoare bazate pe TTL pentru a fi utilizate în hanurile Ramada din Statele Unite. Așadar, TMS9900 urma să folosească o arhitectură de cipuri foarte asemănătoare cu cea a minicalculatorului TI.
Echipa lui Carsten știa că dezvoltarea TMS9900 – precum și a unei versiuni bipolare pentru piața militară numită SBP9900 – va necesita timp și că cipurile nu vor fi gata probabil până în 1975 sau ’76. Între timp, divizia MOS trebuia să acționeze. Planul era să înceapă prin a copia Intel 8080A pentru a introduce ceva pe piață, apoi să dezvolte o arhitectură de microprocesor pe 8 biți originală TI (care urma să se numească TMS5500) și, în cele din urmă, să treacă la TMS9900 pe 16 biți. (National Semiconductor lansase deja un set de cipuri logice de uz general pe 16 biți, numit IMP-16, dar din cauza cipurilor sale multiple, acesta nu a atins niciodată o mare popularitate.)
TMS9900 a avut partea sa echitabilă de provocări și întârzieri în dezvoltare, dar a fost în cele din urmă gata în 1976. Chiar și atunci s-a confruntat cu câteva probleme mari. În primul rând, nu existau cipuri periferice compatibile pe 16 biți. Fără cipuri periferice care să se ocupe de comunicații și stocare, microprocesorul ar fi fost lipsit de valoare pentru proiectele de sistem. A doua problemă era că arhitectura 9900, fiind aceeași cu cea utilizată în minicalculatoarele TI, avea doar 16 biți de spațiu de adresare logică, care era același cu cel al microprocesoarelor pe 8 biți de la acea vreme. Această problemă nu putea fi rezolvată fără a dezvolta o arhitectură complet nouă. Problema finală era că, în timp ce TI putea folosi o singură tehnologie de microprocesor pentru afacerile sale cu minicalculatoare, apărare și semiconductoare, concurenții din aceste afaceri ar fi fost dezavantajați dacă ar fi adoptat arhitectura microprocesorului TI în produsele lor.
Pentru a ataca lipsa perifericelor pe 16 biți pentru TMS9900, inginerii TI au ajuns la o inovație. De ce să nu punem un port pe 8 biți pe TMS9900, astfel încât numărul mare de cipuri periferice existente concepute pentru microprocesoarele pe 8 biți să funcționeze cu acesta? Sunt sigur că ideea a părut rezonabilă la momentul respectiv. Rezultatul a fost TMS9980, care a apărut în 1977. Atașarea unui periferic pe 8 biți la un microprocesor pe 16 biți a anulat singurul avantaj real al arhitecturii pe 16 biți: performanța sa. 9980 avea nevoie de două cicluri de instrucțiuni pentru a executa o instrucțiune pentru un periferic pe 8 biți, reducând astfel performanța efectivă la jumătate și făcându-l să nu fie mai bun decât microprocesoarele pe 8 biți existente. Înainte ca marele plan al TI să se realizeze, Carsten a plecat pentru a deveni vicepreședinte de vânzări și marketing la Intel, simțind, fără îndoială, că Intel urma să fie un concurent greu de învins pe piața microprocesoarelor.
Intel își dezvolta, desigur, propriul microprocesor pe 16 biți, 8086, care a fost în cele din urmă introdus în aprilie 1978. Compania a abordat lipsa cipurilor periferice compatibile pe 16 biți exact în același mod în care o făcuse TI, adăugând un port pe 8 biți la microprocesorul său, care a dat naștere la Intel 8088. La fel ca TI 9980, Intel 8088 a fost, de asemenea, un câine, prezentând performanțe reduse în comparație cu 8086 în orice proiect de sistem real. Cipul Intel avea însă un avantaj fundamental față de cipul TI: Avea 20 de biți de spațiu logic de adresare în loc de 16. Aceasta se traducea în capacitatea de a adresa un megabyte de memorie, față de 64K octeți în cazul lui TI 9900. În plus, registrele off-chip pentru TMS9900 și 9980 au încetinit și mai mult performanța acestora.
Și în timp ce Intel reușise să dezvolte cu succes surse alternative de producție pentru 8086, TI s-a luptat să încheie afaceri similare. La acea vreme, majoritatea clienților doreau cel puțin doi furnizori concurenți pentru orice nouă familie de componente semiconductoare, pentru a asigura disponibilitatea produselor și a menține prețurile scăzute.
Între timp, câțiva concurenți anunțaseră planuri pentru propriile microprocesoare de uz general pe 16 biți. 68000 de la Motorola era cel mai ambițios. Deși avea 16 pini externi, avea de fapt o arhitectură pe 32 de biți în interior, cu posibilitatea de a adresa 24 de biți de spațiu de adresare logică în exterior. Un produs ulterior ar fi fost probabil capabil să adreseze 32 de biți. Zilog, creatorul popularului microprocesor Z80 pe 8 biți, a anunțat că va introduce Z8000 pe 16 biți, care avea o memorie segmentată, la sfârșitul anului 1978 sau începutul anului 1979. Spre deosebire de 68000, însă, Z8000 avea o arhitectură simplă pe 16 biți.
În octombrie 1978, la șase luni după anunțarea Intel 8086, m-am mutat la divizia MOS a TI și am devenit manager pentru microprocesoare. În acest moment, toată lumea din cadrul companiei și mulți oameni din afara companiei știau că strategia microprocesoarelor pe 16 biți a TI nu funcționa. La această problemă s-a adăugat încercarea, în mare parte nereușită, a diviziei de a dezvolta un microcontroler compatibil pe 16 biți, numit TMS9940, care se afla la a cincea sau a șasea reîntoarcere în momentul în care am ajuns eu. Știam că am moștenit o situație dificilă. Așadar, de ce aș fi renunțat la o slujbă bună ca manager al departamentului de inginerie al grupului de produse de consum? Răspunsul este locația, locația, locația, locația. Activitatea de microprocesoare avea sediul în Houston, în timp ce TI mutase grupul de produse de consum în Lubbock, Texas. Lubbock este un oraș în care răspunsul corect la întrebarea „Cum vă place să locuiți aici?” este „Oamenii sunt minunați”. Cântărețul de muzică country Mac Davis, care a crescut acolo, a scris cândva un cântec al cărui refren era „Am crezut că fericirea era Lubbock, Texas, în oglinda retrovizoare.”
La scurt timp după ce am ajuns în Houston, mi s-a spus că va trebui să fac o prezentare despre TMS9900 unui grup de la IBM care lucra la un proiect foarte secret care necesita un microprocesor pe 16 biți. Grupul provenea dintr-o locație destul de neobișnuită pentru IBM: Boca Raton, Florida. Am petrecut mult timp pregătindu-mă, am făcut ceea ce am crezut că a fost o prezentare bine pusă la punct și am urmărit cu sârguință. Dar echipa IBM a manifestat un entuziasm limitat. Nu aveam să știm până în 1981 ce anume pierdusem.
John Opel, președinte și apoi CEO al IBM, făcuse ceva destul de revoluționar când a format grupul Boca Raton, care mai târziu a devenit cunoscut sub numele de Entry Systems Division. El și-a dat seama că calculatoarele personale de la Apple, Commodore, Radio Shack, TI și alții ar putea reprezenta în cele din urmă o amenințare la adresa dominației IBM în domeniul calculatoarelor. Așa că a dat grupului de la Boca Raton, care îi raporta lui Philip (Don) Estridge, carte albă în ceea ce privește produsul pe care îl dezvolta – care era, bineînțeles, calculatorul personal IBM. Ei puteau să folosească terți pentru tot ceea ce alegeau, inclusiv pentru sistemul de operare și software-ul de aplicații. Această marjă de manevră a făcut ca sistemul să fie destul de „deschis” după standardele IBM și, probabil, ar fi accelerat timpul de lansare pe piață. Cu toate acestea, Opel a impus o restricție. Produsul urma să poarte numele IBM, astfel încât nu putea afecta reputația corporativă de calitate și fiabilitate. În acest scop, uriașa organizație de asigurare a calității a IBM a trebuit să aprobe produsul înainte ca acesta să poată fi lansat.
Salegerea unui microprocesor pe 16 biți de către echipa IBM nu a putut fi o mare dezbatere. Motorola 68K, așa cum a fost cunoscut mai târziu, a fost, fără îndoială, câștigătorul detașat. Avea cel mai mare spațiu logic de adrese, ceea ce era chiar mai important decât arhitectura internă minimă de 16 biți. De asemenea, era ușor de extins la o arhitectură de 32 de biți cu drepturi depline. Și, cel mai important, 68K era un „Big Endian”, spre deosebire de ceilalți concurenți. Termenii „Big Endian” și „Little Endian” se referă la ordinea în care un computer stochează octeții în memorie. Pe măsură ce arhitecturile pe 16 biți evoluau din arhitecturile pe 8 biți, inginerii trebuiau să decidă care octet pe 8 biți era primul într-un cuvânt pe 16 biți. Digital Equipment Corp. a ales abordarea Little Endian pentru arhitecturile sale Programmed Data Processor (PDP) și VAX. Intel a optat, de asemenea, pentru Little Endian. Dar calculatoarele IBM au fost toate Big Endian. Pentru ca un Big Endian să vorbească cu un Little Endian, ordinea octeților trebuia să fie inversată în timp real. Această conversie a datelor nu era trivială la acea vreme. 68K de la Motorola nu a necesitat o astfel de conversie pentru a fi utilizat cu IBM PC. Așadar, de ce nu folosim cu toții astăzi calculatoare bazate pe 68K?
Răspunsul se întoarce la faptul de a fi primul pe piață. Poate că 8088 de la Intel a fost imperfect, dar cel puțin a fost gata, în timp ce Motorola 68K nu a fost. Iar procesul minuțios de calificare a componentelor de la IBM cerea ca un producător să ofere mii de mostre „lansate în producție” ale oricărei piese noi, astfel încât IBM să poată efectua teste de viață și alte caracterizări. IBM avea sute de ingineri care se ocupau de asigurarea calității, dar calificarea componentelor necesita timp. În prima jumătate a anului 1978, Intel dispunea deja de mostre de 8088 eliberate în producție. La sfârșitul anului 1978, 68K-ul Motorola nu era încă pregătit pentru lansarea în producție.
Și, din nefericire pentru Motorola, grupul de la Boca Raton dorea să aducă pe piață noul său PC IBM cât mai repede posibil. Așa că nu aveau de ales decât două microprocesoare de 16 biți complet calificate. Într-o competiție între două cipuri imperfecte, cipul lui Intel era mai puțin imperfect decât cel al lui TI.
TMS9900 de la TI nu a murit în liniște după ce a ratat inelul de alamă al IBM PC. Managerii seniori încă mai păstrau speranța de a valorifica sinergia corporativă. Cu siguranță, computerul de uz casnic al TI, care urma să fie anunțat încă, ar putea folosi TMS9900?
Echipa de dezvoltare a computerului a fost de acord cu reticență să încerce. Grupul era rezultatul unei fuziuni nefericite a două departamente, unul care dezvoltase o consolă de jocuri video și celălalt un computer personal. Produsul hibrid la care au ajuns nu era potrivit pentru niciuna dintre aplicații. Dar TI l-a urmărit cu perseverență oricum. TI-99/4, așa cum a fost numit, a apărut pe piață în 1979, urmat de TI-99/4A în 1981. Compania a vândut în cele din urmă 2,8 milioane de unități, cele mai multe dintre ele cu pierderi semnificative, înainte de a se retrage de pe piața computerelor de uz casnic în 1984.
Între timp, arhitectura Intel 8086 a evoluat și și-a depășit neajunsurile. (Este în continuare un Little Endian, dar asta contează prea puțin, dacă nu chiar deloc, astăzi.) Iar Motorola, cu tehnologia sa superioară, a pierdut cel mai important concurs de design din ultimii 50 de ani.
În timp ce sunt pe tema celor care au rămas pe dinafară, permiteți-mi să spun câteva cuvinte despre sistemul de operare al IBM PC. Alegerea logică pentru un sistem de operare pe 16 biți a fost o extensie a popularului sistem de operare CP/M, dezvoltat de Gary Kildall de la Digital Research și bazat pe Z80 de la Zilog. Grupul IBM de la Boca Raton a înțeles impulsul pe care CP/M îl avea ca standard deschis, astfel că a însărcinat Digital Research să dezvolte o versiune, numită CP/M-86. Mai târziu, însă, Microsoft a venit cu sistemul de operare MS-DOS, despre care s-au scris deja multe. Și astfel, lumea PC-urilor a evoluat într-o direcție diferită atât pentru sistemul de operare, cât și pentru microprocesor.
Ce lecții trebuie învățate din această istorie? Una dintre ele este că, pentru oricine dezvoltă un produs bazat pe o tehnologie de vârf în schimbare rapidă, a fi primul pe piață este primordial, indiferent cât de extinse pot fi limitările produsului inițial; astăzi, acest concept este cunoscut de cei din Silicon Valley sub numele de crearea unui „produs minim viabil”. Cu condiția ca produsul dvs. să aibă capacități noi și distinctive, clienții dvs. vor explora modalități inovatoare de a-l utiliza.
A doua lecție este că, dacă conduceți o corporație mare care dorește să creeze un proiect skunk works liber de bagajul tradiției, gândiți-vă bine la orice restricții pe care i le impuneți. Este probabil că restricționarea sistemului de operare pentru IBM PC ar fi oferit IBM o valoare mult mai bună pe termen lung decât impunerea unor proceduri oneroase de calificare. Nimeni nu ar fi putut anticipa magnitudinea impactului computerelor personale, dar adevărata valoare a constat mai degrabă în compatibilitatea sistemului de operare decât în hardware. Dacă IBM, și nu Microsoft, ar fi controlat MS-DOS, Windows și așa mai departe, lumea informaticii ar fi acum un mediu diferit.
În cele din urmă, pentru oamenii care sunt în principal spectatori care urmăresc o paradă de evenimente high-tech, păstrați-vă ochii deschiși pentru oportunități. În cazul TI, am ajuns la concluzia, în 1979, că TMS9900 pierduse cursa microprocesoarelor de uz general, așa că am privit înainte la ceea ce va fi important după microprocesoarele de uz general. Strategia noastră s-a concentrat pe microprocesoarele cu destinație specială și a dus la dezvoltarea seriei TMS320 de procesoare digitale de semnal . Anunțată la Conferința Internațională a Circuitelor cu Stare Solidă din februarie 1982 și introdusă în anul următor, familia 320 DSP și derivatele sale au devenit aproape jumătate din veniturile TI, au pregătit actuala conducere a companiei și au plasat TI pe o poziție competitivă în cursa pentru sistemul de procesare încorporat pe un cip. În anii 1990, această strategie a inversat declinul TI în clasamentul companiilor de top din domeniul semiconductorilor și a generat vânzări de miliarde de dolari în chipuri pentru modemuri în bandă de bază, controlere de unități de disc și o mare varietate de alte produse.
O corecție la acest articol a fost făcută la 26 iunie 2017.
Despre autor
Walden C. Rhines este președinte și CEO al Mentor Graphics, în Wilsonville, Ore.
.