Création du 8080: le processeur qui a lancé la révolution informatique

Si l’introduction de l’Intel 8008 a donné naissance à une variété de dispositifs intéressants que l’on peut considérer comme les premiers ordinateurs, c’est son successeur, le microprocesseur Intel 8080, qui a véritablement constitué le fondement même de l’industrie du PC.

Comparé aux processeurs Intel 4004 et 8008 qui l'ont précédé, le 8080 était une puce beaucoup plus puissante. Comparé aux 2 300 transistors du 4004, le 8080 se retrouverait avec plus de 4 500 transistors et pourrait fonctionner à 2 MHz. Mais plus important encore, bon nombre des éléments nécessitant des puces supplémentaires autour du 4004 et du 8008 étaient désormais intégrés.

Mais la différence majeure est peut-être que si les 4004 et 8008 ont été conçus comme des processeurs personnalisés pour une seule entreprise (le 4004 pour la calculatrice Busicom et le terminal 8008 pour le terminal informatique de Datapoint), le 8080 a été conçu pour un ensemble plus général de clients. En bref, il a été conçu pour être un élément de base pour toutes les entreprises qui le souhaitent - et cette flexibilité le rend particulièrement adapté à ce qui allait devenir l’industrie naissante des PC.

Développer le 8080

Les concepts de la 8080 remontent à 1971, lorsque Intel avait fini la puce 4004 et travaillait toujours sur la 8008, qui serait officiellement lancée en avril 1972.

Après la publication des articles sur le "CPU sur une puce", Intel commençait à être intéressé par le microprocesseur de toutes sortes de clients. Selon l' Intel Trinity de Michael S. Malone, "l'ensemble du secteur de l'électronique a semblé connaître un réveil".

"Soudainement, comme si de nuit, les ingénieurs visités comprenaient le sens des microprocesseurs", écrit Malone. "Ils avaient lu les articles, entendu les vitesses, parlé à leurs pairs et, comme s'ils ne faisaient qu'un, ont sauté dans le train de silicium."

À la fin de l'été 1971, Federico Faggin, qui dirigeait la conception du 4004 et allait devenir le principal architecte du 8080, donnait des séminaires techniques sur le 4004 et le 8008 et rendait visite à des clients. Lors de ces visites, il a déclaré: "J'ai reçu de nombreuses critiques, parfois même valables, sur l'architecture et les performances des microprocesseurs. Plus la société que je visitais était orientée vers l'informatique, plus les commentaires des personnes les plus sordides étaient".

"Ils voyaient de nombreuses limitations dans nos microprocesseurs, et en particulier dans la structure d'interruption. Cela a été très critiqué à juste titre, car le 8008 avait une structure d'interruption très primitive, à peine fonctionnelle." Les clients se plaignaient également de la taille du colis et du fait que la société multiplexait des adresses et des données. "Et bien sûr, ils voulaient une vitesse beaucoup plus élevée. La vitesse du 8008 à 0, 5 mégahertz n'était pas adéquate."

Faggin a indiqué qu’à son retour à la maison, "j’avais une idée de la façon de fabriquer un meilleur microprocesseur 8 bits que le 8008, intégrant de nombreuses fonctionnalités souhaitées par les utilisateurs: le plus important, la rapidité et la facilité d’interfaçage. amélioré ces deux fonctionnalités si j’avais utilisé un boîtier à 40 broches au lieu du boîtier à 18 broches du 8008 et intégré les fonctions des puces de support."

En d'autres termes, il envisageait de faire de ce que seraient, de l'avis de la plupart des lecteurs, le premier véritable "ordinateur sur puce".

Vers ce point, Intel avait mis au point une "technologie à canal n", méthode plus efficace de fabrication des transistors, principalement pour sa mémoire dynamique 4K, et Faggin pensait que cela lui permettrait de disposer de transistors plus nombreux et plus rapides dans le boîtier. Il a également envisagé d'intégrer un pointeur de pile et des instructions supplémentaires pour améliorer les performances, ainsi que le paquetage à 40 broches, qui permettait de disposer d'un bus de données à 16 bits et d'un bus de données à 8 bits.

Au printemps 1972, alors que se terminait la 8008, Faggin envoya un mémo à son patron, Les Vadasz, lui demandant de commencer à travailler sur le prochain projet.

Mais étonnamment et frustrant pour Faggin, Intel n’a pas approuvé le projet. Faggin a déclaré qu'Intel souhaitait voir comment le marché réagirait d'abord aux modèles 4004 et 8008, tandis que d'autres ont souligné les problèmes rencontrés par Intel pour la mise à disposition de sa dernière génération de puces mémoire et souhaitaient se concentrer sur cela.

En conséquence, Intel n’a approuvé le projet 8080 qu’à la fin du mois de septembre ou au début du mois d’octobre 1972, date à laquelle Faggin (avec l’assentiment de Vadasz) a embauché Masatoshi Shima, l’ancien ingénieur de Busicom, qui a collaboré étroitement avec Faggin au développement du 4004.

Selon Ted Hoff, Stanley Mazor et lui-même, qui étaient à l’origine des premiers concepts du 4004 et tentaient de le vendre aux clients, recevaient de nombreuses demandes d’aide de la part des entreprises qui "regardaient le 8008 et essayaient de le au-delà de ses capacités. " Mazor a déclaré qu'Intel avait en fait un certain nombre d'options pour la suite du 8008, y compris un tout nouveau design, mais a finalement choisi un "8008 amélioré", car sa conception prendrait moins de temps.

En conséquence, a-t-il dit, ils visaient une puce qui n'aurait pas une capacité de code machine stricte mais rendrait le langage d'assemblage convertible. Ainsi, si quelqu'un écrivait un programme pour le 8008, il pourrait le convertir en 8080.

Les travaux sur l’architecture ont eu lieu au début de 1972, et Faggin estime que Shima, Mazor, Hoff et le concepteur de circuits 8008, Hal Feeney, ont beaucoup contribué aux premières discussions et spécifications de la puce. Quand Shima a rejoint Intel à l’automne 1972, il a commencé à travailler pour Faggin sur la conception du circuit de la puce.

Alors que les modèles 4004 et 8008 seraient fabriqués en utilisant un processus de 10 microns, le 8080 utiliserait un processus de 6 microns, permettant une beaucoup plus grande miniaturisation. (La distance de traitement mesure théoriquement la taille des caractéristiques au sein du processeur, telle que la distance entre les transistors. Les processeurs les plus récents sont fabriqués à 14 nm et des produits de 10 nm sont en cours de développement. Ceux-ci seraient théoriquement 1000 fois plus rapprochés.) sur les 8008 avaient 3 500 transistors, mais le 8080 en aurait 5 000. Et elle fonctionnerait à 2 MHz, un progrès considérable en termes de performances.

En conséquence, le 8080 était le premier microprocesseur dont le jeu d'instructions et la capacité d'adressage en mémoire se rapprochaient de ceux des mini-ordinateurs du jour.

Vendre le microprocesseur

La première production de cette puce date de décembre 1973 et, après avoir résolu quelques problèmes typiques de dernière minute, Intel a présenté le produit en mars 1974.

Le prix du 8080 était initialement de 360 ​​$ pour une puce, ce qui, d’après certains, était supposé suggérer une comparaison avec le système IBM System / 360. À ce stade, Intel savait qu'il y avait un marché pour la puce. Hal Feeney d'Intel a déclaré que la société avait fourni la spécification 8080 à plus de 400 clients avant même que la puce ne soit achevée.

À ce stade, Intel s'était engagé dans un grand effort de marketing, dirigé par Ed Gelbach et Regis McKenna, qui le commercialisaient comme le "premier ordinateur sur puce". Dans ce cadre, l'accent a été mis davantage sur les systèmes de développement, tels que les machines Intellec d'Intel, et les logiciels pour ces systèmes, y compris le travail de Gary Kildall sur le langage PL / M et sur ce qui allait devenir la base de CP / M.

Intel considérait le logiciel comme un moyen de vendre des puces et non comme une entreprise à part entière. Selon Paul Freiberger et Fire in the Valley de Michael Swaine , "lorsqu'on a demandé aux dirigeants d'Intel s'ils avaient des objections à ce qu'il le commercialise lui-même, ils ont haussé les épaules et lui ont dit de continuer. Ils n'allaient pas le vendre eux-mêmes".

À cette époque, Intel s'inquiétait davantage de la concurrence dans le secteur des microprocesseurs. Rockwell avait présenté son processeur PPS-4, à 4 bits en 1972, et Texas Instruments travaillait sur sa propre puce. Et, à l'insu d'Intel, Motorola travaillait sur son processeur 6800 8 bits, sorti au milieu de 1974, quelques mois seulement après le 8080. Selon Faggin, le 6800 avait la meilleure architecture mais utilisait une technologie de processus qui fait la puce grande et lente, par rapport au 8080.

Une question qui se pose est de savoir pourquoi Intel n'a pas choisi de se lancer dans le secteur des PC.

Dans une interview que j'ai faite avec Gordon Moore en 1997, il a décrit Altair comme "un appareil de loisir où les entrées étaient des commutateurs à bascule et les sorties étaient des diodes électroluminescentes. Vous pouvez démontrer le fonctionnement d'un ordinateur, mais un moyen difficile de l'informatique."

«J’ai même parfois rejeté l’idée d’un ordinateur à la maison», a déclaré Moore. "Un de nos ingénieurs a eu l’idée que vous pouviez construire un ordinateur et le mettre à la maison. Je lui ai en quelque sorte demandé à quoi il servait. La seule application que j’ai eue, c’était que la femme au foyer puisse mettre J'imaginais ma femme assise là avec un ordinateur devant le poêle… ça n'avait pas vraiment l'air très pratique.

"En fait, même lorsque Steve Jobs est venu et nous a montré ce qui se passait chez Apple, vous savez que je le voyais comme… une des nombreuses applications qui existaient déjà pour les microprocesseurs et qui ne comprenait pas qu'il s'agissait d'un nouvelle direction significative."

Noyce avait un point de vue similaire: "L’ensemble de la consommation est un domaine que nous n’avons tout simplement pas vu au début. Il semblait tout simplement impossible que ce niveau phénoménal de sophistication électronique représenté par le microprocesseur puisse être suffisamment réduit en coûts les besoins des consommateurs pourraient être satisfaits."

Peu de temps après l'introduction du 8080, Faggin a quitté Intel pour fonder Zilog, emmenant Shima avec lui. Ensemble, ils ont créé le microprocesseur Z-80, conçu pour avoir une compatibilité binaire avec le 8080, afin de pouvoir exécuter le même logiciel. Le Z-80 lui-même allait être utilisé dans de nombreux ordinateurs personnels à la fin des années 1970, principalement sous CP / M.

Pendant ce temps, le 8080 serait utilisé dans la première des machines qui attirerait vraiment l’attention des amateurs du secteur des ordinateurs personnels, à commencer par le Altair 8800.

Je ne suis pas sûr que le 8080 soit vraiment "le produit le plus important du XXe siècle", comme l'appelle Michael Malone. Mais c’est sûrement un produit qui a changé le monde.