La era de los microprocesadores: El Intel 8008 y el Intel 8080


La introducción al mercado del µprocesador Intel 4004 marcaría un hito en la historia de la computación. Este chip de 200 USD acaparó la atención en la Feria de Computación en Las Vegas, lugar donde se encontraba el Dr. Robert Noyce el día del anunció, y había multitud de pedidos y de solicitudes para obtener el manual. Noyce se convertiría en un embajador de los microprocesadores y, emocionado por ver a la cantidad de personas que se apiñonaban en el puesto de Intel, avizoraba un mundo donde habría computadoras en las casas de las personas y en prácticamente cualquier artilugio.

Para 1972, Noyce había predicho un cambio en el mundo, una revolución en los hogares, donde se tendría acceso a toda clase de información donde ni siquiera se necesitaría tener dinero a la mano, pues todo sucedería electrónicamente. De ese tamaño era la capacidad de visión que tenía el Dr. Noyce y su confianza en el chip diseñado por Hoff, Mazor, Shima y Faggin (quien firmó el dado del chip con sus iniciales: F.F.). Pero no era momento de dormirse en los laureles. A sabiendas de que una buena idea tiende a ser copiada por otros, el área de I+D de Intel, de la mano del Dr. Faggin, continuó con el desarrollo y mejora del 4004. Así, se pusieron a trabajar en el 4040, una versión mejorada del 4004 que sería obligado a entrar en pausa debido a la solicitud de una empresa.

El Intel 8008

Computer Terminal Corporation (CTC) fue una empresa fundada en julio de 1968 por ingenieros de la NASA, orientada, originalmente, a construir terminales de cómputo tendientes a reemplazar las máquinas de teletipo conectadas a las máquinas de tiempo compartido. Con el tiempo, esta empresa se conoció como Datapoint Corporation. CTC necesitaba reemplazar la terminal Datapoint 3300 que sufría de problemas de calentamiento debido a la cantidad de circuitos dentro del espacio que ocupaba (equivalente al de la máquina de escribir IBM Selectric).

CTC le encargó a Intel en 1970 que rediseñara la circuitería en un solo chip de procesamiento. Intel bosquejó el chip al que llamaría 1201. Dado que Texas Instruments fue, también, contratado como segundo proveedor de este chip, TI fue capaz de generar algunos prototipos del 1201, pero resultaron ser propensos a errores y fueron rechazados. El problema es que Intel se estaba tardando en presentar sus propias versiones del 1201 y, ante la premura, CTC decidió crear la nueva versión de la terminal basada en una lógica de Transistor-Transistor (TTL) en lugar de esperar una CPU. Esto trajo el lanzamiento de la terminal Datapoint 2200, con lo que CTC detuvo el desarrollo del chip 1201.

Seis meses después, Seiko expresó a Intel su interés por el 1201 para utilizarlo en una calculadora científica. Esto trajo consigo un rediseño del 1201 bajo el liderazgo de Federico Faggin y esta nueva versión fue enviada, primero, a CTC a finales de 1971. CTC ya había lanzado su terminal Datapoint 2200 II y el 1201 no era lo suficientemente potente para el nuevo modelo. Para entonces, CTC decidió ya no continuar con el 1201 y le dejó a Intel la propiedad intelectual, con lo que se ahorró el pago del contrato de 50 kUSD. 

Intel decidió cambiar el nombre del procesador a 8008, con el objetivo de aprovechar el impacto causado por el 4004 (aunque el 8008 y el 4004 no eran compatibles entre sí), y lo puso en su catálogo en abril de 1972 a un precio de 120 USD. El 8008 resultó ser un éxito comercial.

El primer dispositivo de la historia en utilizar el 8008 fue el Sac State 8008, que es, posiblemente, la primera microcomputadora de la historia. Integró un sistema operativo de disco basado en PROM, una pantalla a color, un disco duro, un teclado, un módem, un lector de cintas de papel/magnéticas y una impresora. El proyecto inició en 1972 y fue totalmente terminado un año después. 

El 8008 contó con 3,500 transistores con una litografía de 10 µm que funcionaba a 500 kHz en un encapsulamiento de 18 patas que podía acceder a un bus de 8 bits y a 16 K de memoria de 8 bits. CTC fue el diseñador del conjunto de instrucciones y la arquitectura, mientras que Intel fue quien hizo su implementación en silicio. El conjunto de instrucciones del 8008 se convertiría, posteriormente, en la incipiente base de las actuales instrucciones que conocemos como x86. Pero ya llegaremos a esa parte de la historia. 

El Intel 8080

El diseño de procesadores no es un asunto baladí. Su complejidad creciente ha traído que la creación de una nueva arquitectura dure años (al menos, unos cuatro o cinco). La complejidad de los primeros procesadores de Intel se fundamentaba en resolver cosas que apenas se estaban descubriendo en los laboratorios de la empresa. Hoy la complejidad se centra en las funcionalidades necesarias para satisfacer las demandas de rendimiento, características y seguridad (entre otras) de los usuarios.

Luego de los éxitos del Intel 4004 y el Intel 8008, la empresa, de la mano del Dr. Federico Faggin, continuó con el desarrollo de la siguiente versión del procesador de 4 bits, para presentar en 1974, el Intel 4040. Se trató de un procesador de 10 µm que integró 3,000 transistores y que era capaz de ejecutar ~62 kIPS (miles de instrucciones por segundo) y ~1.2 kFLOPS (operaciones matemáticas por segundo). El bus y su conjunto de instrucciones eran idénticos al del 4004 y agregó algunas líneas e instrucciones, con lo que el encapsulamiento requirió de 24 patas. Después de esta encarnación, ya no hubo más procesadores de 4 bits fabricados por Intel.

El producto estrella de Intel era el procesador de 8 bits, el 8008, mismo que tampoco se quedó estacionado. La siguiente versión debía subsanar las limitaciones inherentes al 8008 para permitir el escalamiento y mayor complejidad de software. Nuevamente, Federico Faggin fue el gran impulsor para la creación de la nueva encarnación del procesador de 8 bits quien empezó a presionar a principios de 1972. 

Seis meses después, Faggin recibió la autorización para crear el procesador y, para ello, contrató al Dr. Masatoshi Shima, sí, quien también estuvo involucrado, desde Busicom, en el diseño del 4004, para la creación de este nuevo chip. De origen, se decidió que para solventar las limitaciones del 8008, no sería binariamente compatible con este chip, aunque podría tener compatibilidad a través de un compilador de fuente a fuente (también conocido como transpilador). 

Otra cosa que se decidió de origen fue que el nuevo µprocesador sería específicamente diseñado para
ser de propósito múltiple, orientado a una mayor cantidad de usuarios. En el diseño también estuvo involucrado el Ing. Stanley Mazor, quien fue el arquitecto del chip. Shima terminó el diseño para agosto de 1973 y para enero de 1974 se completó un prototipo. 

Para abril de 1974, pudo presentarse la versión final, el Intel 8080A, que trabajaba a 2 MHz, donde se colocaron 4,500 transistores en una litografía de 6 µm. El paquete contaba con 40 patitas y estableció el fundamento para lo que hoy conocemos como "arquitectura x86". Este fue el procesador que, en definitiva, dio el banderazo de salida para la creación de microcomputadoras, mismas que dieron origen a varias de las empresas de hardware y software que hoy conocemos, y algunas de las cuales trataremos en el siguiente de la serie. ¡Nos seguimos leyendo!

https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8008

https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8080

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