50 anos do mitológico Intel 4004, o processador que mudou o mundo

Considerado por muitos críticos como o melhor ano da história da música, 1971 também está talhado na tábula da eternidade por outros acontecimentos históricos. Neste ano o Pelé fez sua última partida com a camisa da seleção Brasileira, a Walt Disney World foi inaugurada e uma criação de uma empresa novata mudou radicalmente os rumos da humanidade.

Essa empresa é a Intel. A invenção, o microprocesador, representado pelo primeiro modelo a ser encaixado neste conceito, o Intel 4004. Neste artigo vou relembrar alguns fatos interessantes deste processador lendário que completou 50 anos! 

O acaso vai me proteger

É impressionante como algumas das maiores invenções da história carregam alguma história que é cativante e que flerta com o acaso. O lançamento do Intel 4004 têm uma relação direta com o acaso.

Fundada em 1968, em Santa Clara, Califórnia, pelos engenheiros americanos Robert Noyce e Gordon Moore, a Intel não começou como uma empresa focada em processadores, elemento que nos acostumamos ao longo dos anos a associar a imagem da companhia. Nos primórdios, a Intel esteve envolvida no desenvolvimento de componentes semicondutores e chips de memória SRAM.

Assim como outras empresas na época, a Intel resolveu abraçar clientes que precisavam de alguma demanda específica em termos de um microchip.

Aliás, um dos fundadores da Intel, Robert Noyce, divide com Jack Kilby o que se atribui como a autoria pela criação do conceito de um microchip. Embora uma disputa litigiosa se arrastou em torno do reconhecimento de quem era o “pai” do microchip, Kilby chegou a afirmar publicamente que a revolução do semicondutor resultou do trabalho de milhares, e não de uma patente.

Antes mesmo da Intel ser criada, o microchip já era utilizado em larga escala, seja nas Forças Armadas, ou até mesmo para o consumidor final. O primeiro produto voltado ao consumidor equipado com microchips, responsáveis por cuidar de funções específicas, foram os aparelhos auditivos.

Com seu primeiro grande contrato para o desenvolvimento de chips que atuavam no gerenciamento de funções para um produto, a Intel acabou redefinindo o conceito do que era preconcebido até então e alterou os rumos de tudo com o Intel 4004 e o seu conceito de microprocessador

A calculadora Busicom

Em 1969, a Intel conseguiu um contrato com a japonesa Nippon Calculating Machine Corp. A companhia planejara o lançamento de uma calculadora de mesa potente, a Busicom 141-PF. De acordo com o projeto, seriam necessários 12 microchips para funções especiais. Esses microchips iria operar o display, cálculos, gerir a memória, entre outras coisas.

A Intel se comprometeu com a demanda da Nippon, mas tinha um problema: esse projeto estava totalmente fora do que a Intel conseguia comportar no momento em relação à sua estrutura. A empresa não tinha pessoal suficiente para projetar tantos chips diferentes em pouco tempo.

O 12º funcionário da Intel, o jovem professor de Stanford, Marcian Hoff (conhecido como Ted Holf), foi nomeado como o responsável pelo projeto. Holf gerenciara uma equipe com três técnicos japoneses, da Nippon,  que se juntaram à Intel para para concluir este projeto da calculadora Busicom. O contrato realmente era muito bom para a novata Intel. A empresa receberia US$ 100.000 pela conclusão dos chips e mais US$ 50 por cada conjunto pré-encomendado (foram encomendados 60.000 conjuntos).

#ThrowbackThursday The Japanese Busicom 141-PF calculator – powered by our 4004 processor in 1971. #DevelopYourFuture pic.twitter.com/R5OdTmZeha

— Intel Africa (@Intel_Africa) August 6, 2015

Ao interagir com os engenheiros e assimilar a dimensão do que estava imposto, Ted Hoff ficou apreensivo. O engenheiros percebera que os engenheiros japoneses não conseguiriam lidar com aquela tarefa e que, ao invés dos 12 chips iniciais, talvez até 16 microchips teriam que ser projetados. A chance do contrato ir por água abaixo era grande, bem grande..

Para que aquele projeto pudesse seguir em frente uma nova perspectiva precisaria ser adotada. A solução na cabeça de Hoff seria um microchip que desempenharia funções múltiplas, programado para uma grande variedade de funções. Radicalmente diferente da aplicação de um microchip.

Robert Noyce e Gordon Moore compraram a ideia, mas era preciso convencer alguém importante e que tinha os dois pés fincados na realidade e no pragmatismo: Andy Groove. O lendário Andy Groove foi o terceiro ás da trinca de cartas da Intel. O engenheiro Groove é reconhecidamente um dos gestores mais admirados da história, fazia na época o trabalho que nem Noyce e nem Moore queriam fazer: ser um comandante duro, justo, que tomasse decisões que passavam pelo trato e gerenciamento com as pessoas, e que manteria a Intel nos trilhos.

Quando Noyce disse a Groove que estavam começando um novo projeto – totalmente fora do que a Intel fazia no momento, Groove disse que ele estava louco. A Intel estava se esforçando para fabricar seus chips de memória, adicionar algum elemento tão disruptivo significava uma alteração drástica na maneira de agir da empresa. Situação que deixara o racional Groove com as sobrancelhas em pé.

Mas Groove foi convencido, o projeto seguiu e Ted Hoff e seu colega Stan Mazon, que chegou para ajudar na parte do conjunto de instruções para a arquitetura, esboçaram este conceito de um chip capaz de desempenhar multifunções. O desenvolvimento do chip ficou sob a responsabilidade do experiente desenvolvedor de circuitos integrados Federico Faggin, contratado justamente para esta tarefa.

Em duas semanas eles criaram a arquitetura que daria origem ao futuro Intel 4004. Este chip multifuncional seria capaz de fazer o trabalho de 9 dos 12 chips que a calculadora da Busicom precisara.

No final, toda a solução consistia em quatro chips (MCS-4) – Intel 4001 (ROM de 2048 bits – memória somente leitura com programa armazenado), Intel 4002 (RAM para armazenamento de dados) e Intel 4003 (E / S).

O acordo astuto

A Busicom concordou com a solução do microprocessador proposto e Hoff guiou a Intel para um novo acordo com empresa japonesa que foi determinante para os rumos da criadora do novo chip.

O novo acordo funcionaria assim: em troca de um preço melhor, que favorecia a Busicom, Noyce, que recebera o conselho de Hoff, insistiu que a Intel manteria os direitos sobre o novo chip criado, inclusive o de licenciá-lo para outras empresas. Com este acordo a Intel não ficaria presa à Busicom e não deixaria que seu chip revolucionário fosse um componente apenas de calculadoras. O microprocessador estava pronto para ganhar o mundo!

Intel 4004

Lançado no dia 15 de novembro de 1971, o Intel 4004 chegou com garbo e elegância. Num dos seus anúncios, publicado na revista Electronic News, a Intel se orgulhava de entregar uma nova era dos eletrônicos integrados.

O Intel 4004 operava a somente 4 bits (os processadores de hoje são de 64-bits), consistia em cerca de 2.300 transistores. Seu processo de produção era pMOS de 10 micrômetros (10.000 nanômetros). O 4004 oferecia apenas um núcleo e, dependendo da versão, funcionava a 500 kHz (0,5 MHz) ou 750 kHz (0,75 MHz). O Intel 4004 foi produzido em wafers de duas polegadas, em comparação com os wafers de 12 polegadas comumente usados ​​nos produtos atuais.

A própria Intel, num infográfico, compara as especificações entre este microprocesador com sua solução mais recente, a 12º geração Core. Vemos nestes 50 anos de diferenças revoluções que impressionam, como no processo de produção que saltou de 10.000 nanômetros para 10 nanômetros e o clock de operação: de 750 Hz para até 5,2 GHz.

A Intel diz que esta inovação abriu caminho para os microprocesadores de computadores modernos.

Mais do que isso, o Intel 4004 é o embrião incontestável de uma cultura impulsionada pelo progresso tecnológico, é o magnum opus dos chips!