Microprocessando il microprocessore

I microprocessori ci hanno cambiato la vita ed è naturale che ci si interroghi su chi li abbia inventati o, quanto meno, abbia contribuito in maniera sostanziale a realizzarli. All’italiano Federico Faggin vanno, senza dubbio, i meriti maggiori.

di Angelo Gallippi

La domanda del titolo è in realtà mal posta, anche se chiunque abbia visto la micrografia del microprocessore 4004 con incise le lettere FF (nell’immagine a fianco), saprebbe rispondere correttamente: «Federico Faggin». Infatti, come quasi tutte le invenzioni del XXI secolo, il microprocessore non fu opera di un singolo visionario, ma il risultato del lavoro collaborativo e competitivo di più persone all’interno di una grande azienda, nel contesto di un’intera industria che aveva già percepito la direzione futura. Lavoro che comprese l’idea, la definizione dell’architettura, la messa a punto della tecnologia costruttiva, la progettazione di logica e circuiti, la realizzazione finale su silicio.

Ovviamente a queste fasi parteciparono diverse aziende e persone, per cui la giusta domanda, a cui deve rispondere lo storico, suonerebbe: «Chi diede il contributo essenziale alla realizzazione del microprocessore?». Semplificando, si dovrebbe piuttosto parlare di “padre del microprocessore”, visto che si tratta di una realizzazione più che di una invenzione.

È comprensibile che la complessità di questo processo abbia prodotto qualche equivoco sul ruolo diversificato dei molti partecipanti all’impresa. Sarà perciò opportuno precisare alcuni fatti che riguardano, appunto, il ruolo “essenziale” di Faggin come “padre del microprocessore”.

Alla metà degli anni Sessanta l’idea che l’unità centrale (CPU) di un computer fosse integrabile in un singolo chip, l’idea che definisce il microprocessore, era già stata proposta nei centri di ricerca più avanzati, anche se non era ritenuta realizzabile prima di una decina di anni. Non tanto perché fosse difficile figurarsi una semplice architettura di CPU, ma perché mancava una tecnologia di processo con la velocità e il livello d’integrazione sufficienti per assemblare i circa 2500 transistori necessari. Inoltre l’unica memoria di lettura/scrittura a stato solido esistente era il registro a scorrimento (RS), memoria seriale che riduceva notevolmente le prestazioni per applicazioni generali, complicando la logica della CPU.

Nel 1969 la Intel ricevette una commessa per sviluppare 7 chip personalizzati: un RS, una ROM, 2 chip d’ingresso/uscita (I/U) e 3 chip per fare una CPU, da impiegare in prodotti da ufficio, alcuni dei quali programmabili.

Ted Hoff, direttore delle ricerche applicative, suggerì di usare una memoria RAM dinamica che Intel stava sviluppando, invece del RS che era l’approccio standard. Questo cambiamento avrebbe permesso di semplificare l’architettura del sistema da 7 a 4 chip, ottenendo un sistema di applicabilitá più generale. Questo sistema consisteva in una RAM, una ROM, un circuito di I/U e una CPU, che secondo Hoff sarebbe stato possibile integrare in un solo chip (il futuro 4004).

Hoff però non era un esperto di circuiti integrati, e quindi non era in grado di valutare la fattibilità della sua proposta. Di fatto nessuno fino allora aveva progettato un circuito integrato di tale complessità e velocità, come richiesto dalla specifica. Hoff, insieme al suo collaboratore Stanley Mazor e con la collaborazione di Masatoshi Shima, ingegnere del committente con il compito di verificare l’applicabilità dell’architettura mentre veniva sviluppata, si limitò a proporre uno schema a blocchi e il set di istruzioni della CPU. A quel punto il progetto si fermò poiché nessuno alla Intel aveva la competenza necessaria per implementarlo.

Così nel 1970 la società assunse come responsabile del progetto Faggin, il quale fu scelto perché era già responsabile alla Fairchild Semiconductor dello sviluppo del processo MOS con porta auto-allineante, Silicon Gate Technology (SGT), e del progetto del primo circuito commerciale al mondo con MOS SGT.

Questa esperienza, insieme alla direzione del progetto di sviluppo alla Olivetti di un calcolatore elettronico a transistori nel 1961 (all’età di 19 anni), lo qualificava pienamente a diventare capo di un progetto mai realizzato in precedenza. In aggiunta al SGT, che Intel aveva mutuato da Fairchild, per realizzare il 4004, Faggin utilizzò due altre sue invenzioni: il buried contact e il SGT bootstrap load, fino allora ritenuto impossibile.

In 11 mesi di lavoro intenso, con la collaborazione di Shima per i primi 6 mesi, e a capo di un gruppo di 5 tecnici, Faggin ventinovenne realizzò il progetto logico, circuitale, e di layout del 4004, insieme agli altri 3 chip di supporto (la “famiglia MCS-4”), portandoli in produzione. Inoltre convinse la Intel a introdurre sul mercato la MCS-4 e realizzò tutti i primi microprocessori Intel, tra i quali l’8008 e il famoso 8080, di cui definì l’architettura e diresse l’esecuzione.

Nel 1974 Faggin lasciò la Intel per fondare la Zilog, la prima azienda al mondo dedicata interamente ai microprocessori, tra cui soprattutto il diffusissimo Z80, introdotto nel 1976 e ancora in produzione, con oltre tre miliardi di esemplari venduti.

Perciò egli contribuì più di ogni altro a portare sul mercato le prime tre generazioni di microprocessori, rendendoli indispensabili.

Related Posts
Total
0
Share