La sorprendente historia del primer microprocesador (y no es el 4004) – Parte 2/2

En el artículo anterior introduje la historia sobre las luchas judiciales y de patentes sobre la invención del microprocesador. En esta segunda parte podrás leer otra historia apasionante, y es la del que muchos consideran el primer microprocesador de la historia.

Y no, no es de TI ni tampoco de Intel, ni tiene nada que ver Hyatt…

Érase una vez un 1er microprocesador…

Fuente de las fotografías: https://firstmicroprocessor.com/

Con la tecnología MOS-LSI, los circuitos integrados fueron inundando la informática, dando lugar a la primera computadora que se fabricó con chips. Era el D200 de 1967 de Autonetics, una división de North American Aviation.

Esta computadora compacta de uso general tenía 24-bit y se diseñó para la aviación, compuesta por 24 chips MOS y lógica de cuatro fases (cuatro señales de reloj separadas). Eso posibilitó poder integrar un equipo completo en tan solo unos pocos kilogramos, pudiéndose usar en el sistema de guía de misiles balísticos o para la gestión de combustible del bombardero B-1, e incluso se llegó a considerar para el transbordador espacial.

En cambio, no se parecía a una CPU actual. Sin embargo, luego llegaría un microprocesador contenido en solo 3 chips (lógica, divisor y multiplicador). Un chipset denominado MP944 para Central Air Data Computer (CADC), creado por Garrett AiResearch (ahora parte de Honeywell).

Se desarrolló entre 1968 y 1970 y tenía 20-bit. Esa CPU se emplearía junto con otros 25 chips para componer una computadora completa para el sistema de control de vuelo del caza F-14 Tomcat. Entre esos circuitos integrados también se encontraban la ROM, donde se contenían los datos que determinaban cómo funcionaba la unidad, un chip de direcciones de datos, un multiplexor, una memoria de almacenamiento temporal o RAM, y otros chips aritméticos.

Sin embargo, dado que era para uso militar y dado su diseño avanzado, la marina se negó a publicar la información. La información de este microprocesador fue clasificada, siendo desclasificada en 1997, motivo por el que se le atribuyó durante mucho tiempo el mérito a otros y todo el escepticismo que envolvió al proyecto…

Pese a eso, se le puede atribuir al CADC y al MP944 los siguientes hitos:

  • Primer conjunto de chips microprocesador
  • Primer microprocesador aeroespacial
  • Primera computadora de vuelo fly-by-wire
  • Primer microprocesador militar
  • Primer microprocesador de producción
  • Primer microprocesador de chipset totalmente integrado
  • Primer microprocesador de 20-bit
  • Primer microprocesador con redundancia y auto-test integrados
  • Primer microprocesador en una aplicación de señal digital (DSP)
  • Primer microprocesador con pipeline de ejecución
  • Primer microprocesador con procesamiento paralelo
  • Primer microprocesador con coprocesadores matemáticos integrados
  • Primera memoria ROM con contador incroporado

Sobre el MP944

En el equipo de diseño se encontraba Steve Geller y Ray Holt, que trabajaban para Garrett AiResearch Corp bajo contrato de Grumman Aircraft, el principal contratista de la Marina de EE.UU.

Los chips MOS-LSI serían fabricados por American Microsystems Inc., en Santa Clara, California. Actualmente no existe tal empresa, ya que en 2008 fue comprada por ON Semiconductor.

Era parte de la computadora CADC y tenía como función controlar las superficies móviles de la aeronave y mostrar información al piloto. Además, este computador recibía información de 5 fuentes: sensor de presión estática, sensor de presión dinámica, información del piloto analógico, sonda de temperatura y entrada del interruptor digital del piloto. En cuanto a su salida, controlaba esas alas para las maniobras. CADC también controlaba cuatro pantallas de la cabina para mostrar la altitud, la velocidad del aire, la velocidad vertical y la velocidad en Mach.

También empleaba dos sensores de cuarzo de última generación, un conversor A/D de alta precisión de 20-bit, un convertirdor D/A de alta precisión de 20-bit y una unidad de suministro muy eficiente.

Era un sistema redundante con autoprueba en tiempo real incorporada. Es decir, todo estaba replicado, si fallaba alguno de sus sistemas replicados, se ponía a funcionar otro.

Sobre su desarrollo

Un equipo de más de 25 gerentes, ingenieros, programadores y técnicos de Garrett AiResearch y American Microsystems Inc. trabajaron durante 2 años para lograr el diseño. La idea era conseguir un sistema capaz de sustituir a los anteriores diseños basados en tecnología mecánica.

Ray Holt fue uno de los dos implicados en el diseño lógico. En el equipo también se incluía a su hermano menor Bill Holt y otros ingenieros que se fueron incorporando tras recibir el crédito de la Marina para completar el equipo.

Uno se dedicó explícitamente a resolver las cuestiones matemáticas, otro se encargó del diagrama de diseño del sistema, y Ray se centró en la implementación detallada que esbozó en un papel. Bill programó el simulador en Fortran y ayudó a verificar el trabajo del equipo. La compañía AMI (American Microsystems Inc.), también evaluaría la viabilidad del prototipo, ya que eran los encargados de fabricarlo.

No confundir esta AMI con American MecaTrends Inc.

El diseño funcionó bien, aunque no lo harían los chips, puesto que el primer prototipo era demasiado grande y se calentaban demasiado. No eran suficiente fiables y se tuvo que rediseñar.

Finalmente consiguieron que todo funcionase, la CADC era funcional, podía comenzar a ejecutar instrucciones, e incluso incluyeron una pipeline para que otra nueva instrucción se iniciase antes de que se completara la anterior. Además, resultó ser flexible, escalable, potente y fiable. No había nada similar en esa época…

Sobre Ray Holt

Como curiosidad, decir que Ray Holt tiene, en 2021, 77 años y se ha estado dedicando a impartir clases STEM en una escuela secundaria en una zona rural de Mississippi, en la Academia Cristiana del condado de Wilkinson. Además, dirige una organización sin fines de lucro de robótica. Mientras que su hermano, Bill, moriría por un tumor cerebral de forma muy prematura.

Ray crecería en Compton, y comenzaría a ganar dinero extra arreglando bicicletas. También asistiría ala escuela secundaria, donde llegó a ser delegado de su clase y un gran jugador de béisbol. Sin embargo, no era un buen estudiante, y tenía dificultades para leer. Algo que propició el desprecio de alguno de sus profesores, o que hiciesen comparaciones con su hermano Bill «Ojalá fueras tan buen estudiante como Bill«.

Cuando Ray hizo las pruebas de aptitud durante el último año de estudios para el acceso a la universidad, le dijeron que tenía poca capacidad y le aconsejaron «No entres en ingeniería«.

En cambio, entraría en la Universidad de Idaho, mientras su hermano Bill ingresó en Stanford con una beca de béisbol. Allí, finalmente se graduaría en ingeniería electrónica, recibiendo ofertas de trabajo casi inmediatas de Bendix, Westinghouse y Garrett AiResearch.

Tanto Ray como Bill se interesaron por Garrett, donde comenzarían a trabajar. El primero como electrónico y el segundo como programador…

Por cierto, Ray no solo participó en este proyecto, también colaboraría en el diseño de otros microprocesadores para otras empresas. A principios de los 70, él y su socio comercial fueron contratados por Intel para enseñar a otros ingenieros cómo usar el 4004 y el 8008.

También diseñó una computadora en una placa única (SBC) flexible y fácil de programar llamada Sym. Esta placa se llegó a usar para robots como los Robart I y II de Centro de Sistemas de Guerra Espacial y Naval del Pacífico. Una especie de precursores de los actuales Boston Dynamics.

Ray también fue vicepresidente de Honeywell durante un tiempo. Eso sería justo antes de mudarse a Mississipi, donde solo iría por un año y terminaría quedándose…

Intento de destape

En 1971, Ray Holt llegó a redactar un documento sobre el diseño del conjunto de chips MOS-LSI y sería aprobado para su publicación en la revista Computer Design. Por razones de seguridad, la Marina no aprobó esta publicación.

EN 1985 lo volvería a intentar, con otra nueva negativa. Finalmente, en abril de 1997 se volvería a iniciar el proceso, y esta vez sí que recibiría el visto bueno para publicarlo el 21 de abril de 1998. El título elegido fue «Architecture of a Microprocessor«, aunque finalmente, el artículo que se publicó inicialmente en el Wall Street Journal se titularía «Yet Another ‘Father’ of the Microprocessor Wants Recognition From the Chip Industry” (Otro ‘padre’ del microprocesador quiere el reconocimiento de la industria de los chips). Un título muy apropiado…

Independientemente de eso, el poderlo contar al público le supuso una gran satisfacción a Ray, ya que tras la muerte de su hermano Bill, no pudo contar que había participado en un proyecto así, era un secreto: «No tuve la oportunidad de presumir de la contribución de Bill«.

En el Vintage Computer Festival de 1998, Ray Holt también presentaría estos documentos y los detalles del diseño.

Controversia con Intel

Evidentemente Intel no quiere que lo bajen del trono. Por eso, cuando se publicó aquel artículo, los ingenieros de esta compañía se apresuraron a decir que aquel diseño era voluminoso, costoso y no era un dispositivo de propósito general. No era un microprocesador debido a cómo se distribuía entre los chips. Como he dicho anteriormente, es complicado debido a la diversidad de términos (microprocesador, microcontrolador, SoC,…) y luchas de patentes…

Otros piensan todo lo contrario. Russell Fish, por su parte, asegura que «La empresa que tenía esta tecnología podría haberse convertido en Intel. Podría haber acelerado la industria de los microprocesadores en ese momento en cinco años. […] Lo que hizo Ray Holt fue absolutamente brillante. Particularmente dado el marco de tiempo. Ray estaba generaciones por delante de la algorítmica y computacionalmente.«.

Ray también se defiende alegando que el sistema de Intel también necesitaba de otros circuitos integrados externos para la mayoría de aplicaciones. Es más, la propia Intel en su sitio oficial, describe al 4004 como «el primer procesador programable de uso general en el mercado«, para no entrar en conflictos legales como ocurriría si pusiesen «primer microprocesador de la historia» e incluso «primer microprocesador en el mercado«.

Sea como sea, no se le puede quitar el mérito a Ray de haber inventado el microprocesador no comercial…

Isaac

Apasionado de la computación y la tecnología en general. Siempre intentando desaprender para apreHender.

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