Trong lịch sử công nghệ hiện đại, ít phát minh nào có tác động sâu rộng như bộ vi xử lý. Nó là nền tảng của máy vi tính, điện thoại thông minh, hệ thống nhúng… và toàn bộ kỷ nguyên số. Mở đầu là nhóm kỹ sư trẻ tụ tập về công ty Intel (do Robert Noyce và Gordon Moore thành lập vào năm 1968 tại Thung lũng Silicon), trong đó có thực tập sinh người Nhật Bản đóng vai trò then chốt là Masatoshi Shima (xem ảnh trên).
(Theo nguồn tin khác, bộ vi xử lý đầu tiên trên thế giới được thiết kế và phát triển từ 1968 đến 1970 bởi Steve Geller và Ray Holt. Bộ chip LSI tên là MP944, được sản xuất bởi American Microsystems, Inc. ở Santa Clara, CA và được dùng cho máy bay chiến đấu F14A “TomCat”. Nhóm thiết kế làm việc cho Garrett AiResearch Corp theo hợp đồng bí mật ký với Grumman Aircraft, nhà thầu chính của Hải quân Mỹ).
Robert Noyce và Gordon Moore
Nguồn gốc trực tiếp của vi xử lý không đến từ phòng thí nghiệm Intel, mà từ một đơn đặt hàng của hãng Nhật Bản Busicom vào năm 1969. Busicom muốn Intel thiết kế “một bộ gồm 12 chip logic tùy biến” để dùng cho dòng máy tính cầm tay có thể lập trình. Phía Busicom có Masatoshi Shima chịu trách nhiệm mô tả yêu cầu hệ thống và làm việc trực tiếp với Intel. Đề bài ban đầu mang tính “truyền thống”: thiết kế phần cứng chuyên dụng cho từng chức năng.
Tại Intel, kỹ sư Ted Hoff nhìn thấy vấn đề cốt lõi là thiết kế 12 chip riêng lẻ sẽ “tốn kém, khó mở rộng và thiếu linh hoạt”. Ông đề xuất một ý tưởng táo bạo vào thời điểm đó là “tạo ra một chip xử lý đa dụng” có thể lập trình bằng phần mềm để thực hiện các chức năng khác nhau. Nói cách khác, thay vì “đóng cứng” logic vào phần cứng, hãy “đưa logic vào chương trình” phần mềm. Đây chính là bản chất của vi xử lý hiện đại. Hoff cùng Stanley Mazor đã phác thảo kiến trúc khái niệm của con chip này.
Ted Hoff
Tuy nhiên, từ ý tưởng đến sản phẩm thương mại hoá là một quãng đường xa. Intel tuyển được Federico Faggin, một kỹ sư có kinh nghiệm sâu về công nghệ MOS. Faggin là người “thiết kế chi tiết, tối ưu và đưa kiến trúc 4004 thành con chip thực tế”. Phía Busicom, Shima không chỉ là “khách hàng” mà còn “tham gia trực tiếp vào thiết kế logic, tập lệnh, kiểm thử và hoàn thiện hệ thống”, đóng vai trò cầu nối kỹ thuật giữa yêu cầu ứng dụng và khả năng của công nghệ silicon.
Bộ chip Intel 4004 không tồn tại đơn lẻ mà là một hệ thống MCS-4 gồm chip 4004: CPU xử lý 4-bit, chip ROM: chứa chương trình, chip RAM: chứa dữ liệu, chip I/O: quản lý vào/ra. Shima hiểu rõ máy tính cầm tay cần gì trong thực tế, còn Intel hiểu rõ giới hạn và tiềm năng của công nghệ. Sự kết hợp này tạo ra một hệ thống “nhỏ gọn mà có khả năng tính toán tổng quát” là điều chưa từng có trước đó.
Federico Faggin
Ngày 15/11/1971, Intel công bố 4004 bộ vi xử lý thương mại đầu tiên trên thế giới với giá 60 USD. Con chip chứa khoảng 2.250 transistor chạy ở tần số 740 kHz, nhưng ý nghĩa của nó vượt xa thông số kỹ thuật. Lần đầu tiên trong lịch sử có một “CPU hoàn chỉnh nằm trong một con chip”, có thể “tái lập trình cho nhiều mục đích khác nhau”, và không bị giới hạn bởi một thiết bị cụ thể.
Intel đã “đàm phán lại quyền sở hữu” với Busicom, cho phép Intel bán 4004 như một sản phẩm chung, không chỉ dành cho máy tính cầm tay. Quyết định này đã mở ra ngành công nghiệp vi xử lý. Sau 4004, Intel đã nhanh chóng phát triển chip 8008 rồi 8080A và cuối cùng là dòng chip x86 với một kiến trúc thống trị máy vi tính qua vài thập kỷ liên tiếp. Còn Masatoshi Shima sau đó tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong lịch sử vi xử lý Nhật Bản, đặc biệt với chip Zilog Z80.
Stanley Mazor
Nhìn lại, chúng ta thấy vi xử lý không phải sản phẩm của một thiên tài đơn lẻ mà là kết quả của nhiều yếu tố cấu thành như: tầm nhìn kiến trúc (Hoff, Mazor), năng lực công nghê (Faggin), hiểu biết hệ thống và ứng dụng thực tế (Shima), và bối cảnh lịch sử cho phép ý tưởng mạo hiểm sớm được thử nghiệm.
Sự ra đời của chip vi xử lý đã chứng minh rằng công nghệ đã nhiều khi tiến bộ không theo kế hoạch ban đầu. Intel muốn làm bộ nhớ, Busicom muốn làm máy tính cầm tay, nhưng kết quả lại là một phát minh thay đổi thế giới. Lịch sử công nghệ không chỉ được viết bởi các tập đoàn lớn, mà còn bởi những kỹ sư hiểu sâu nhu cầu thực tế và dám phá vỡ cách làm cũ kỹ.
#NgChiCong ©2007-2019, Bảo tàng CNTT
