Du transistor au microprocesseur

En 1925, Alexander Graham Bell, l’inventeur du téléphone, créé un laboratoire dont le but est de rechercher des moyens d’améliorer la transmission des sons, technologies qui seront utilisées par la compagnie-sœur du laboratoire, la Compagnie de téléphone Bell, qui deviendra rapidement AT&T (American Telephone and Telegraph).

En 1947, trois scientifiques du laboratoire Bell (William Shockley, John Bardeen, et Walter Brattain) inventent un composant électronique capable de remplacer efficacement le tube à vide : le transistor. Celui-ci, comme le tube à vide avant lui, est capable d’amplifier les signaux et de fonctionner comme un switch.

Cependant, la première version fonctionnelle du transistor ayant été mise au point par Bardeen et Brattain seuls, sans l’aide de leur chef d’équipe Shockley, le nom de Shockley ne figure pas sur le brevet du laboratoire Bell. Ceci énerve Shockley au plus haut point car il est l’investigateur du projet et de son point de vue, les découvertes de ses deux collaborateurs n’auraient pas été possible sans ses contributions théoriques.

Shockley s’isole alors et travaille seul pour mettre au point une version améliorée du transistor pour laquelle il est le seul inventeur : le transistor bipolaire, plus fiable que la version originelle.

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Le premier transistor

L’invention du transistor va tout changer pour les ordinateurs. Il est maintenant possible de remplacer les tubes par des petits composants électroniques miniaturisés, bien moins chers et bien plus fiables. Ils sont souvent conçus en silicone et un transistor à lui seul peut être l’équivalent de 40 tubes à vide.

Les transistors vont devenir au fil des années de plus en plus petits, permettant la conception d’ordinateurs de plus en plus complexes et puissants. Un problème demeure cependant, la multiplication et la miniaturisation des transistors rend de plus difficile la connexion de ceux-ci les uns aux autres avec des câbles.

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Le problème du câblage

William Shockley sera encore une fois indirectement responsable de la découverte de la solution : en effet, celui-ci quitte les laboratoires Bell en 1956 et fonde les laboratoires Shockley Semiconductor en Californie dans la future Silicon Valley. Il y engage des jeunes chercheurs pour continuer les recherches sur le transistor et les semi-conducteurs.

Ayant peur de se faire éclipser à nouveau par sa jeune équipe, Shockley contrôle tous les faits et gestes de ses employés. Rapidement agacés par la personnalité paranoïaque de Shockley, 8 des jeunes chercheurs décident de fonder leur propre compagnie en 1957, Failchild Semiconductor. Apprenant leur départ, Shockley les nomme « les 8 traitres » et les assurent qu’ils n’arriveront jamais à rien sans lui.

Fairchild développera rapidement le premier circuit intégré qui apporte une solution aux problèmes de câblage. En effet, un seul de ces circuits peut être composé de multiples transistors et autres composants électroniques déjà connectés les uns aux autres.

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Des circuits intégrés

Les 8 ingénieurs de Fairchild se sépareront par la suite pour créer leurs propres compagnies qui seront les premières de Silicon Valley. (Dont Intel & AMD).

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Les compagnies descendantes de Fairchild

La multiplication des transistors sur des circuits intégrés a grandement amélioré la rapidité et donc la puissance des ordinateurs centraux, l’électricité ayant un trajet plus court à parcourir d’un composant au suivant.

L’arrivée des semi-conducteurs fait apparaitre un nouveau marché dans les années 1960 : celui des calculatrices. Celui-ci se développe très rapidement et les compagnies descendantes de Fairchild dans la Silicon Valley fournissent la majorité des circuits intégrés nécessaires. L’une de ces compagnies, Intel, fondée par Gordon Moore, Robert Noyce et Andrew Grove conçoit de la mémoire (Ram pour Random Access Memory) pour ces calculatrices.

En 1969, une petite compagnie japonaise, Busicom, souhaite se lancer sur le marché. Leur idée révolutionnaire est de rassembler l’ensemble de l’électronique pour une calculatrice sur une unique puce (un seul circuit intégré). Cette puce magique rassemblera ROM (Read Only Memory, le firmware programmable), la partie calcul/logique, la partie RAM/mémoire pour stocker temporairement les informations, la partie entrée/sortie et la partie alimentation. Il s’agit de l’équivalent du processeur d’un ordinateur sur une seule puce. N’ayant pas les capacités de produire cette puce par eux-mêmes, Busicom contacte Intel pour le développement. Dans sa conception, la puce imaginée par Busicom possédait une architecture optimisée pour les opérations d’une calculette.

Le projet s’enlise rapidement, la technologie de l’époque n’est pas encore prête pour pouvoir utiliser une unique puce, et les ingénieurs arrivent rapidement à des concepts comprenant 10, voir 12 puces pour la calculette, chacune avec des milliers de transistors.

Les ingénieurs d’Intel ont une solution, une puce plus simple, plus générale, où la complexité sera déplacée dans le firmware. La puce émulera un ordinateur et pourra être programmée pour fonctionner comme une calculette. De plus, celle-ci pourra même être reprogrammée par la suite pour d’autres applications si le besoin se fait ressentir. Busicom n’est cependant pas intéressé car, à l’époque, personne n’a jamais programmé de firmware aussi complexe que celui qui serai nécessaire pour faire fonctionner une calculette sur une puce de ce type.

Le cout de fabrication de la calculette utilisant le concept d’Intel étant bien plus faible. L’idée d’Intel est alors acceptée. L’idée d’Intel est alors acceptée.

Fin 1970, la puce d’Intel est prête, ou plutôt la série de puces, car Intel n’a finalement pas réussi à mettre toute l’électronique sur une unique puce. Ce que l’on appelle maintenant le « système 4000 » est finalement réduit à 4 puces :

– La puce 4001 qui contient la ROM (2048 bits) et donc le programme.

– La puce 4002 qui contient la RAM.

– La puce 4003 qui gère les entrées et sorties.

– La puce 4004, la plus importante, un processeur de 4 bits qui gère la logique (740 KHz).

Rapidement, le nom d’usage Intel 4004 est utilisé pour désigner l’ensemble du système. Malheureusement, il est trop tard pour Busicom, en 2 ans, le tarif moyen d’une calculette au japon a diminué et même avec le tarif réduit du 4004, Busicom ne pourra rentrer dans ses frais. Un nouveau contrat est signé, Busicom utilisera finalement la puce mais Intel récupère tout droits sur celle-ci, y compris celui de la vendre à d’autres clients. Beaucoup dans la compagnie pensent qu’il n’y a aucun marché pour un tel microprocesseur et qu’Intel devrait abandonner le projet.

Intel trouve finalement un client, Computer Terminal Corporation, mais le 4004 n’est pas assez puissant pour leurs besoins. Intel lance alors le développement d’un microprocesseur 8 bits : le 8008. Intel n’ira pas assez vite pour CTC qui rompt le contrat et en forge un nouveau avec Texas Instrument. TI sortira son premier microprocesseur avant le 8008 d’Intel.

Cependant, que ça soit pour TI ou Intel, les clients restent difficiles à trouver. Pour la plupart des gens, les ordinateurs restent d’énormes appareils, pas des petites puces et puis de toute façon, personne ne sait programmer sur microprocesseur.

L’idéal pour Intel serait d’avoir un moyen de montrer de quoi les microprocesseurs sont capables. C’est ici que Gary Kildall entre en scène.

En 1972, Gary Kildall tombe sur une annonce parlant d’un ordinateur vendu à 25$, un tarif dérisoire à l’époque. En réalité, il s’agit simplement d’un microprocesseur 4004 d’Intel.

Gary commence à écrire des programmes pour le 4004, même s’il est rapidement limité par les capacités limitées du processeur 4 bits. Il visite rapidement les locaux d’Intel, découvre le 8008, s’entend bien avec l’équipe de développement et obtient un emploi comme consultant.

En quelques mois, il écrit un langage de programmation spécialement conçu pour le 8008, variante du langage PL/I (Programming Language One) d’IBM : le PL/M (Programming Language for Microcomputers).

Au milieu des années 1970, la révolution informatique est sur le point de commencer.

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