Γιορτάζουμε 50 χρόνια από τον πρώτο επεξεργαστή Intel 4004

Στις 15 Νοεμβρίου 1971, η Intel παρουσίασε δημόσια τον πρώτο εμπορικό μικροεπεξεργαστή ενός τσιπ, τον Intel 4004, με μια διαφήμιση στο περιοδικό Electronic News. Πενήντα χρόνια αργότερα, δείτε την κληρονομιά του 4004 και την εξέλιξη της Intel.

Το 1969, ο Ιαπωνικός κατασκευαστής αριθμομηχανών Busicom προσέλαβε την εταιρεία Intel για να δημιουργήσει ένα τσιπ για μια αριθμομηχανή που σχεδίασε. Η Intel επινόησε ένα chipset (που ονομάστηκε MCS-4, συντομογραφία του «Micro Computer System») αποτελούμενο από τέσσερα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC = Integrated Circuit) που απλοποίησε δραματικά την εσωτερική σχεδίαση της αριθμομηχανής.

Κατά την παροχή της λύσης της, η Intel ανέπτυξε και εμπορευματοποίησε τον πρώτο μικροεπεξεργαστή ενός τσιπ στον κόσμο, τον Intel 4004. Σχεδίασε επίσης τρία υποστηρικτικά τσιπ: τα 4001, 4002 και 4003. Από αυτά, το 4002 ήταν ένα τσιπ RAM με μόλις 40 byte μνήμης.

Το τσιπ Intel 4004 κυκλοφόρησε για πρώτη φορά ως μέρος της αριθμομηχανής Busicom 141-PF στα μέσα του 1971 (την οποία μπορείτε να προσομοιώσετε online από εδώ, στο πρόγραμμα περιήγησής σας).

Μετά από επαναδιαπραγμάτευση του συμβολαίου της με την Busicom, η Intel έμεινε ελεύθερη να πουλήσει το chipset MCS-4 σε άλλους. Η Intel παρουσίασε το Intel 4004 στη γενική αγορά μέσω μιας διαφήμισης στο τεύχος της 15ης Νοεμβρίου 1971 του Electronic News, το οποίο ήταν ένα εξέχον βιομηχανικό περιοδικό εκείνη την εποχή.

Η αρχική διαφήμιση της 15ης Νοεμβρίου 1971 για το Intel 4004

Η αρχική διαφήμιση του 4004 ουσιαστικά ανακοινώνει «μια νέα εποχή ενσωματωμένων ηλεκτρονικών». Η εικόνα της διαφήμισης δείχνει τα τέσσερα τσιπ MCS-4 να φαίνονται μεγάλα πάνω από ένα ζευγάρι σε έναν υπολογιστή και το κείμενο με έντονη γραφή να διακηρύσσει, “ένας μικροπρογραμματιζόμενος υπολογιστής σε ένα τσιπ!”

Πριν από το Intel 4004, οι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας υπολογιστών (“CPU”) ήταν συνήθως μία ή περισσότερες πλακέτες κυκλωμάτων γεμάτες με IC και διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Χάρη στις καινοτομίες της Intel, όλο αυτό το κύκλωμα θα μπορούσε να συμπιεστεί σε ένα κομμάτι πυριτίου μικρότερο από ένα νύχι. Η ριζική σμίκρυνση που αντιπροσωπεύεται από το 4004 κατέστησε στην επόμενη δεκαετία δυνατούς τους μικρούς υπολογιστές αλλά και τους οικιακούς υπολογιστές.

Ήταν πραγματικά ο πρώτος μικροεπεξεργαστής;
Υπάρχει κάποια διαμάχη σχετικά με το ποιο τσιπ ήταν στην πραγματικότητα ο πρώτος μικροεπεξεργαστής, έτσι οι ιστορικοί γενικά προσθέτουν χαρακτηριστικές δηλώσεις όπως “μονό τσιπ” και “εμπορικό” για να δώσουν μια στενή εστίαση στο επίτευγμα της κάθε εταιρείας.

Την εποχή του εμπορικού ντεμπούτου του Intel 4004 στα μέσα του 1971, ένας μικροεπεξεργαστής πολλαπλών τσιπ πετούσε ήδη στο μαχητικό αεροπλάνο F-14 Tomcat του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ και ανταγωνιστές όπως η Texas-Instruments ανέπτυξαν τους δικούς τους μικροεπεξεργαστές μονού τσιπ.

Όμως, το Intel 4004 φημίζεται ιδιαίτερα, επειδή σηματοδότησε την αρχή της μακράς και πολύ επιτυχημένης επιχείρησης μικροεπεξεργαστών της Intel, η οποία διαμόρφωσε δραματικά την εξέλιξη του προσωπικού υπολογιστή και εξακολουθεί να τροφοδοτεί δισεκατομμύρια υπολογιστές ακόμη και σήμερα.

Αν η Intel είχε καταστραφεί ως εταιρεία στις αρχές της δεκαετίας του 1970, είναι πολύ πιθανό να γιορτάζαμε τώρα το πρώτο τσιπ μιας άλλης εταιρείας, ως εξίσου σημαντικό με το 4004. Αλλά, εκ των υστέρων, μπορούμε να κοιτάξουμε πίσω και να δούμε ότι το 4004 ήταν η αρχή για κάτι πολύ μεγάλο.

Τότε και τώρα: Το Intel 4004 έναντι ενός Intel Core i9-12900K
Η τεχνολογία των μικροεπεξεργαστών έχει αλλάξει δραματικά από το 1971, όταν η CPU 4004 της Intel λειτουργούσε σε μόλις 740 KHz και περιείχε μόνο 2.250 τρανζίστορ χρησιμοποιώντας μια διαδικασία 10 μικρομέτρων.

Για να δείξουμε πόσο δραματικά έχουν αλλάξει τα πράγματα, συγκρίναμε το 4004 με την τελευταία κορυφαία CPU της Intel για desktops, τον πρόσφατα ανακοινωμένο Intel Core i9-12900K. Ακολουθεί μια ματιά στις προδιαγραφές δίπλα-δίπλα:

Από αυτά τα στατιστικά στοιχεία, ένα που πραγματικά ξεχωρίζει είναι η εκπληκτική διαφορά στον αριθμό των τρανζίστορ σε κάθε τσιπ, 2.250 έναντι 21,7 δισεκατομμυρίων (υπολογίσαμε κατ'εκτίμηση τα τρανζίστορ του Core i9 με βάση την επιφάνεια του τσιπ πολλαπλασιασμένη με την πυκνότητα των τρανζίστορ της process του Intel 7 ).

Η τεράστια αύξηση του αριθμού των τρανζίστορ είναι δυνατή λόγω του δραματικά μικρότερου μεγέθους της διαδικασίας – process (7 nm έναντι 10 μm), το οποίο επιτρέπει πολύ μικρότερα χαρακτηριστικά στο τσιπ, μεταφράζοντας σε μια τεράστια πυκνότητα τρανζίστορ σε κάθε τετραγωνικό χιλιοστό.

Επίσης, το σύγχρονο τσιπ της Intel περιέχει πολλά περισσότερα πράγματα από μια απλή CPU στο καλούπι του. Περιλαμβάνει έναν ελεγκτή μνήμης υψηλής ταχύτητας, μια πλήρως εξοπλισμένη GPU και πολλά άλλα ενσωματωμένα, σε ένα πακέτο. Σίγουρα έχουμε κάνει πολύ δρόμο.

Εφαρμογές του Intel 4004
Λόγω των περιορισμένων δυνατοτήτων του, και που γρήγορα επισκιάστηκε από πιο ισχυρά τσιπ, όπως το Intel 8008, το 4004 δεν γνώρισε ευρεία χρήση σε σχέση με τα τσιπ Intel 8-bit που ακολούθησαν. Ωστόσο, εδώ είναι μια λίστα με ορισμένα προϊόντα που ενσωματώνουν την CPU 4004.

• The Busicom 141-PF Desktop Calculator (1971)
• The Intel SIM-4 Development System (1972)
• The Intel Intellec 4 Development System (1973)
• Bally Alley arcade bowling simulator (1974)
• A prototype Bally Flicker pinball machine (1974)
• Wang 1222 word processor (1975)
• A Compuvote computerized voting machine (1976)

Η κληρονομιά του Intel 4004
Μόνο πέντε μήνες αφότου η Intel ανακοίνωσε το 4004 στα Electronic News, η εταιρεία έφερε τον Intel 8008, τον πρώτο μικροεπεξεργαστή 8-bit. Ο 8008 ξεκίνησε την εποχή των οικιακών υπολογιστών, όπως ο Mark-8 , του οποίου η εμφάνιση στο εξώφυλλο του Radio-Electronics το 1974 έδωσε ώθηση στη βιομηχανία των προσωπικών υπολογιστών.

Το τεύχος Ιουλίου 1974 του Radio-Electronics παρουσίαζε τον υπολογιστή Mark-8 με βάση το 8008.

Μετά το 8008, η Intel έφτιαξε το 8-bit 8080, και μετά το 16-bit 8086 και από εκεί και πέρα, εμφανίστηκαν διάφοροι προσωπικοί υπολογιστές που υιοθετούσαν κάθε μοντέλο της. Αυτή η ταχεία αύξηση της ισχύος του μικροεπεξεργαστή σύντομα άφησε το 4-bit 4004 στη σκόνη, αλλά ο πολιτισμικός αντίκτυπος του τσιπ είχε ήδη επιτευχθεί.

Ως ο πρώτος εμπορικός μικροεπεξεργαστής, η κληρονομιά του 4004 είναι μνημειώδης. Τα τελευταία 50 χρόνια, οι μικροεπεξεργαστές έχουν επηρεάσει ριζικά σχεδόν κάθε βιομηχανία, αναδιαμόρφωσαν τις παγκόσμιες οικονομίες και μεταμόρφωσαν τον πολιτισμό.

Είναι δύσκολο να εκτιμηθεί η σημασία του μικροεπεξεργαστή, ο οποίος κάποια μέρα θα μπορούσε να θεωρηθεί εξίσου σημαντικός με την κυριαρχία του ανθρώπου στη φωτιά. Όπου η φωτιά μάς επέτρεπε να αλλάξουμε και να χειριστούμε τη φυσική ύλη, οι μικροεπεξεργαστές μας επιτρέπουν να χειριζόμαστε πληροφορίες κατά βούληση.

Η μικρογραφία της τεχνολογίας δεν σταμάτησε με την εφεύρεση του μικροεπεξεργαστή. Σήμερα, οι εταιρείες συνεχίζουν να ενσωματώνουν χαρακτηριστικά και λειτουργίες που προηγουμένως ήταν διαθέσιμα ως ξεχωριστά τσιπ, σε πακέτα ενός τσιπ γνωστά ως system-on-a-chip (SOC) , όπως η σειρά M1 της Apple.

Η εξέλιξη της τεχνολογίας κρατά την Intel γερά στα πόδια της και η ιστορία δεν έχει τελειώσει να γράφεται ακόμα. Αλλά όλοι ξέρουμε από πού ξεκίνησαν όλα. Από πολύ πιο πίσω, στο 1971.

Χρόνια πολλά, Intel 4004!