Продолжаем подборку микрочипов, чье появление серьезно изменило индустрию компьютеров.
Микропроцессор Intel 8088 (1979)
Был ли какой-нибудь чип, который в одиночку поднял Intel в топ Fortune 500? Intel говорила, что был: 8088. Это был 16-разрядный процессор, который IBM выбрала для своей оригинальной линейки ПК, которая привела их к доминированию на этом рынке.
Так уж получилось, что чип, который стал родоначальником того, что сейчас называют архитектурой x86, имеет название, не оканчивающееся на «86». 8088 был в основном просто немного модифицированным 8086, первым 16-разрядным процессором Intel. Или, как однажды сказал инженер Intel Стивен Морс, 8088 был «кастрированной версией 8086». Это потому, что основное нововведение в чипе было скорее шагом назад: микропроцессор обрабатывал 16-битные «слова», но при этом использовал старую 8-битную внешнюю шину данных.
Был ли какой-нибудь чип, который в одиночку поднял Intel в топ Fortune 500? Intel говорила, что был: 8088. Это был 16-разрядный процессор, который IBM выбрала для своей оригинальной линейки ПК, которая привела их к доминированию на этом рынке.
Так уж получилось, что чип, который стал родоначальником того, что сейчас называют архитектурой x86, имеет название, не оканчивающееся на «86». 8088 был в основном просто немного модифицированным 8086, первым 16-разрядным процессором Intel. Или, как однажды сказал инженер Intel Стивен Морс, 8088 был «кастрированной версией 8086». Это потому, что основное нововведение в чипе было скорее шагом назад: микропроцессор обрабатывал 16-битные «слова», но при этом использовал старую 8-битную внешнюю шину данных.
Менеджеры Intel держали в тайне проект 8088, пока разработка 8086 не была полностью завершена. «Менеджмент не хотел задерживать 8086 даже на день, сообщив нам, что они раздумывают над 8088», — говорит Питер А. Столл, ведущий инженер проекта 8086, который проделал некоторую работу над 8088.
И только после того, как появился первый рабочий 8086, Intel отправила чертежи и документацию по 8086 в конструкторское подразделение в Хайфе, Израиль, где два инженера — Рафи Реттер и Дани Стар — изменили чип для работы с 8-битной шиной.
Эта модификация оказалась одним из лучших решений Intel. Микропроцессор 8088, состоявший из 29000 транзисторов, требовал для работы меньше дополнительных чипов, чем 8086, и имел «полную обратную совместимость с 8-разрядным оборудованием», к тому же «обеспечивал более быструю обработку и плавный переход к 16-разрядным процессорам», — заявили Роберт Нойс и Тед Хофф в статье 1981 года для журнала IEEE Micro.
Первым ПК, использующим 8088, была модель IBM 5150, машина с монохромным дисплеем и стоимостью в 3000 долл. США. Теперь почти все компьютеры мира построены вокруг процессоров, предком которых был 8088. Неплохо для кастрированного чипа.
Micronas Semiconductor MAS3507 MP3 Decoder (1997)
iPod не был первым цифровым плеером — еще до него был Diamond Rio PMP300, и вряд ли вы о нем помните. Выпущенный в 1998 году, он мгновенно стал хитом, но затем шумиха вокруг него исчезла быстрее, чем вокруг группы Milli Vanilli (немецкая поп-группа, дебютный альбом которой разошелся миллионным тиражом, а потом оказалось, что вокальные партии вообще не принадлежали участникам группы — прим. перев.) Но у плеера была одна интересная особенность — она включал в себя MP3-декодер MAS3507 — цифровой сигнальный процессор на основе архитектуры RISC с набором инструкций, оптимизированных для сжатия и декомпрессии звука. Чип, разработанный Micronas, позволил Rio хранить около дюжины песен на флеш-памяти. Да, сегодня это звучит смешно, но в то время этого было достаточно, чтобы конкурировать с портативными CD-проигрывателями. Необычно и старомодно, да? Rio и его преемники проложили путь для iPod, и теперь вы можете носить с собой в кармане тысячи песен — в том числе и все альбомы и музыкальные клипы Milli Vanilli.
Mostek MK4096 4-Kilobit DRAM (1973)
Mostek не был первой компанией, выпустившей DRAM (энергозависимую оперативную память). Первой была Intel. Но 4-килобитный чип DRAM от Mostek имел ключевое новшество — трюк в схемотехнике, называемый адресным мультиплексированием (уплотнением адресов), придуманный соучредителем Mostek Бобом Проестингом. В принципе, чип использовал те же контакты для доступа к строкам и столбцам памяти путем мультиплексирования сигналов адресации. В результате чип не будет требовать больше контактов при увеличении объема памяти, поскольку плотность упаковки памяти увеличится, а значит увеличение объема можно сделать за меньшие деньги. Правда, была небольшая проблема с совместимостью. 4096 использовал 16 контактов, тогда как память, производимая Texas Instruments, Intel и Motorola, имела 22 контакта. Итогом стала самая крупная «война» в истории DRAM. Из-за того, что Mostek вложила все силы в этот чип, его руководители пытались привлечь на свою сторону клиентов, партнеров, прессу и даже своих сотрудников. Фред К. Бекхусен, недавно пришедший в компанию сотрудник, который был призван тестировать MK4096, вспоминает момент, когда в ночную смену к нему пришли Пробстинг и исполнительный директор компании Севин, чтобы провести семинар (в 2 часа ночи, ага). «Они смело утверждали, что через полгода никто и не вспомнит о 22-контактной DRAM», — говорит Бекхусен. Они были правы. 4096 и его преемники стали доминирующим типом DRAM в течение многих последующих лет.
Xilinx XC2064 FPGA (1985)
iPod не был первым цифровым плеером — еще до него был Diamond Rio PMP300, и вряд ли вы о нем помните. Выпущенный в 1998 году, он мгновенно стал хитом, но затем шумиха вокруг него исчезла быстрее, чем вокруг группы Milli Vanilli (немецкая поп-группа, дебютный альбом которой разошелся миллионным тиражом, а потом оказалось, что вокальные партии вообще не принадлежали участникам группы — прим. перев.) Но у плеера была одна интересная особенность — она включал в себя MP3-декодер MAS3507 — цифровой сигнальный процессор на основе архитектуры RISC с набором инструкций, оптимизированных для сжатия и декомпрессии звука. Чип, разработанный Micronas, позволил Rio хранить около дюжины песен на флеш-памяти. Да, сегодня это звучит смешно, но в то время этого было достаточно, чтобы конкурировать с портативными CD-проигрывателями. Необычно и старомодно, да? Rio и его преемники проложили путь для iPod, и теперь вы можете носить с собой в кармане тысячи песен — в том числе и все альбомы и музыкальные клипы Milli Vanilli.
Mostek MK4096 4-Kilobit DRAM (1973)
Mostek не был первой компанией, выпустившей DRAM (энергозависимую оперативную память). Первой была Intel. Но 4-килобитный чип DRAM от Mostek имел ключевое новшество — трюк в схемотехнике, называемый адресным мультиплексированием (уплотнением адресов), придуманный соучредителем Mostek Бобом Проестингом. В принципе, чип использовал те же контакты для доступа к строкам и столбцам памяти путем мультиплексирования сигналов адресации. В результате чип не будет требовать больше контактов при увеличении объема памяти, поскольку плотность упаковки памяти увеличится, а значит увеличение объема можно сделать за меньшие деньги. Правда, была небольшая проблема с совместимостью. 4096 использовал 16 контактов, тогда как память, производимая Texas Instruments, Intel и Motorola, имела 22 контакта. Итогом стала самая крупная «война» в истории DRAM. Из-за того, что Mostek вложила все силы в этот чип, его руководители пытались привлечь на свою сторону клиентов, партнеров, прессу и даже своих сотрудников. Фред К. Бекхусен, недавно пришедший в компанию сотрудник, который был призван тестировать MK4096, вспоминает момент, когда в ночную смену к нему пришли Пробстинг и исполнительный директор компании Севин, чтобы провести семинар (в 2 часа ночи, ага). «Они смело утверждали, что через полгода никто и не вспомнит о 22-контактной DRAM», — говорит Бекхусен. Они были правы. 4096 и его преемники стали доминирующим типом DRAM в течение многих последующих лет.
Xilinx XC2064 FPGA (1985)
Еще в начале 1980-х годов разработчики микросхем пытались извлечь максимальную выгоду из каждого транзистора на схеме. Но у Росса Фримена появилась довольно радикальная идея. Он придумал чип, заполненный транзисторами, которые формировали свободно организованные логические блоки, которые, в свою очередь, могут быть сконфигурированы и переконфигурированы с помощью программного обеспечения. Иногда группы транзисторов даже не использовалась — вот ужас-то! — но Фримен делал ставку, что закон Мура (количество транзисторов в чипе удваивается раз в 2 года — прим. перев.) в конечном итоге сделает транзисторы действительно дешевыми. Так оно и получилось. Чтобы продать чип, называемый программируемой пользователем вентильной матрицей, или FPGA, Фримен заключил соглашение с компанией Xilinx. Когда ее первый продукт, XC2064, появился на свет в 1985 году, работникам компании было дано задание: им пришлось рисовать схемы, используя логические блоки XC2064, так же, как это будут делать клиенты Xilinx. Билл Картер, бывший главный технический директор Xilinx, вспоминает, что к нему подошел генеральный директор Берни Вондершмитт и сказал, что он «немного затрудняется выполнить свою домашнюю работу». Картер с радостью помог боссу. «Мы, вооружившись цветными карандашами и бумагой, работали над заданием Берни» — вспоминает Картер. Сегодня FPGA, продающиеся Xilinx и другими компаниями, используются в слишком многих вещах, чтобы перечислять их здесь. Вот такая получилась переконфигурация!
Микропроцессор Zilog Z80 (1976)
Федерико Фаггин хорошо знал, сколько денег и человеко-часов нужно, чтобы вывести на рынок новый микропроцессор. Работая в Intel, он внес свой вклад в разработку двух важных микропроцессоров — 4004 и 8080. Поэтому, когда он основал Zilog с бывшим коллегой по Intel, Ральфом Унгерманом, они решили начать с чего-то более простого: одночипового микроконтроллера.
Фаггин и Унгмерман арендовали офис в центре Лос-Альтоса, штат Калифорния, разработали бизнес-план и пошли искать венчурный капитал. Обедали они в ближайшем супермаркете Safeway — «Камамберский сыр и крекеры», — вспоминает он.
Но вскоре инженеры поняли, что на рынке микроконтроллеров и так много хороших решений. Даже если они создадут чип, который будет лучше других, они получат очень небольшую прибыль — и продолжат есть на ланч сыр и крекеры. Zilog нужно было подняться выше — так и появился проект микропроцессора Z80.
Команда трудилась с 1975 по 1976 год. В марте 76-ого у них наконец появился прототип чипа. Z80 был современником MOS Technology 6502, и, как и тот чип, он выделялся не только своим элегантным дизайном, но и дешевизной (он стоил около 25 долларов США). Тем не менее, чтобы провести его на рынок, требовалось потратить много сил на убеждения. «Это было очень напряженное время», — говорит Фаггин, у которого также развилась язва.
Но продажи в конечном итоге пошли в гору. На Z80 базировались тысячи продуктов, в том числе Osborne I (первый портативный компьютер) и домашние компьютеры Radio Shack TRS-80 и MSX, а также принтеры, факсы, копировальные аппараты, модемы и даже спутники. Zilog по-прежнему делает Z80 из-за его популярности в некоторых встроенных системах. В базовой конфигурации сегодня он стоит 5,73 доллара — это даже меньше, чем обед из сыра и крекеров (по ценами США, разумеется — прим. перев.)
Процессор Sun Microsystems SPARC (1987)
Давным-давно, в начале 80-ых, люди носили неоновые теплые гетры и смотрели «Даллас» (американская мыльная опера — прим. перев.), а разработчики микропроцессоров стремились повысить сложность инструкций процессора для увеличения производительности за вычислительный цикл. И тогда же группа инженеров из Калифорнийского университета в Беркли, который всегда был бастионом контркультуры, решила пойти по противоположному пути: упростите набор инструкций, говорили они, и вы будете обрабатывать инструкции настолько быстро, что вы легко компенсируете меньшую производительность за цикл. Группа инженеров из Беркли во главе с Дэвидом Паттерсоном назвала их подход RISC — вычисления с сокращенным набором команд.
С академической точки зрения идея RISC была отличной. Но получится ли ее воплотить в жизнь и продать? Sun Microsystems сделала на эту архитектуру ставку. В 1984 году небольшая команда инженеров Sun приступила к разработке 32-разрядного RISC-процессора под названием SPARC (масштабируемая архитектура процессора). Идея заключалась в том, чтобы использовать чипы в новой линейке рабочих станций. Однажды Скотт Макнили, который тогда являлся генеральным директором Sun, появился в лаборатории разработки SPARC. «Он сказал, что SPARC превратит Sun из компании с оборотом 500 миллионов долларов в год в компанию с оборотом миллиард долларов в год», — вспоминает Паттерсон, консультант по проекту SPARC.
И многие сторонние эксперты были уверены, что если бы не это давление, то вряд ли бы компании удалось завершить этот проект. Хуже того, маркетинговую команду Sun озарило — SPARC задом наперед будет ... CRAPS (дерьмо во множественном числе — прим. перев.)! Члены команды были вынуждены поклясться, что они никогда не произнесут этого слова даже внутри Sun, не говоря уже о том, чтобы его услышали в MIPS Technologies, в которой также изучали концепцию RISC, что тем самым делало их прямым конкурентом Sun.
Первая версия минималистского SPARC состояла из «процессора с матрицей на 20 000 вентилей, у которого к тому же не было инструкций даже для целочисленного умножения/деления», — говорит Роберт Гарнер, ведущий архитектор SPARC, а теперь исследователь в IBM. Тем не менее, он мог выполнять 10 миллионов операций в секунду, что делало его примерно в три раза более быстрым, чем процессоры с набором сложных команд (CISC) того времени.
Sun будет использовать SPARC для постройки рабочих станций и серверов долгие годы. Первым продуктом на базе SPARC, представленным в 1987 году, стала линейка рабочих станций Sun-4, которая быстро захватила доминирующую долю на рынке и помогла увеличить годовой оборот компании до более чем миллиарда долларов — как и предсказал Макнили.
Оригинал статьи можно прочесть здесь, также будет еще одна, последняя, часть.