نخستین ریزپردازنده جهان ۳ دهه محرمانه ماند

بررسی‌های فنی و اسناد منتشر شده از طبقه‌بندی محرمانه آشکار می‌سازد که عنوان اولین ریزپردازنده جهان که سال‌ها در اختیار شرکت اینتل و مدل ۴۰۰۴ بود، در واقع متعلق به چیپ‌ست پیچیده‌تری است که در صنایع نظامی ایالات متحده توسعه یافت. این تراشه که با نام MP۹۴۴ شناخته می‌شود، مغز متفکر سیستم کنترل داده‌های هوایی مرکزی در جنگنده پیشرفته اف-۱۴ تام‌کت بود و نقشی کلیدی در محاسبات دقیق پروازی این هواپیما ایفا می‌کرد. برتری فنی این قطعه نسبت به نمونه تجاری اینتل مشهود است، زیرا اینتل ۴۰۰۴ اساساً برای ماشین‌حساب‌های رومیزی طراحی شده بود، در حالی که MP۹۴۴ وظیفه پردازش‌های حیاتی و بلادرنگ یک جنگنده مافوق صوت را بر عهده داشت.

اینتل ۴۰۰۴، اولین ریزپردازنده تجاری جهان

تاریخچه توسعه سخت‌افزار رایانه‌ای اکنون با این افشاگری نیازمند بازنگری است، چرا که اگرچه اینتل ۴۰۰۴ مسیر توسعه رایانه‌های شخصی را هموار کرد، اما MP۹۴۴ نمایانگر یک مسیر موازی و پیشرفته‌تر بود که به دلیل ملاحظات امنیتی مسدود ماند. استیو گلر و ری هولت، دو مهندس برجسته‌ای بودند که رهبری تیم ۲۵ نفره طراحی این پروژه را بر عهده داشتند. طراحی این تراشه دو سال به طول انجامید و عملیاتی شدن آن درژوئن ۱۹۷۰ رخ داد. این تاریخ بیش از یک سال قبل از عرضه عمومی اینتل ۴۰۰۴ در نوامبر ۱۹۷۱ است که تا پیش از این به عنوان نقطه آغاز عصر ریزپردازنده‌ها شناخته می‌شد.

جزئیات فنی منتشر شده نشان می‌دهد که MP۹۴۴ بخشی از یک سیستم شش‌تراشه‌ای بوده که برای انجام محاسبات پیچیده چندجمله‌ای طراحی شده است. این سیستم وظیفه داشت پارامتر‌های متغیر پرواز مانند ارتفاع، سرعت هوایی و عدد ماخ را به صورت لحظه‌ای محاسبه کند. این محاسبات برای عملکرد صحیح سیستم بال‌های متغیر هندسی که ویژگی بارز اف-۱۴ محسوب می‌شد، ضروری بود. طبق ادعای طراحان، سرعت پردازش این واحد هشت برابر سریع‌تر از همتای تجاری خود یعنی اینتل ۴۰۰۴ بوده است که نشان‌دهنده شکاف تکنولوژیک میان بخش نظامی و تجاری در آن دوره است.

ری هولت در مقاله‌ای که سال‌ها اجازه انتشار نیافت، معماری این پردازنده را تشریح کرده است. بر اساس این مستندات، MP۹۴۴ یک سیستم چند ریزپردازنده‌ای موازی، ۲۰ بیتی و دارای خط لوله بود که با استفاده از فناوری پیشرفته MOS ساخته شد. سرعت کلاک این پردازنده ۳۷۵ کیلوهرتز بود و توانایی اجرای ۹۳۷۵ دستورالعمل در ثانیه را داشت. این سطح از توان پردازشی برای اوایل دهه ۱۳۵۰ شمسی دستاوردی قابل توجه محسوب می‌شد و موثرترین راهکار برای پاسخگویی به نیاز‌های محاسباتی جنگنده تام‌کت به شمار می‌رفت.

شرایط عملیاتی سخت‌گیرانه نظامی نیز بر طراحی این قطعه تاثیر مستقیم داشت. استاندارد‌های نظامی ایجاب می‌کرد که این پردازنده در بازه دمایی بسیار وسیع، از منفی ۵۵ تا مثبت ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد، عملکرد پایدار خود را حفظ کند. چنین پایداری حرارتی برای قطعات الکترونیکی آن دوره چالشی بزرگ محسوب می‌شد که تیم مهندسی موفق به حل آن شد.

ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم نیز از دیگر اولویت‌های طراحی در پروژه MP۹۴۴ بود. با توجه به اینکه این پردازنده نقش حیاتی در کنترل هواپیما داشت، طراحان سیستمی را پیاده‌سازی کردند که به طور مداوم عملکرد خود را پایش می‌کرد. سیستم قابلیت تشخیص خودکار خطا را داشت و در صورت بروز هرگونه نقص فنی، می‌توانست در مدت زمان یک هجدهم ثانیه به واحد پشتیبان یکسان که در هواپیما نصب شده بود، سوئیچ کند. این سطح از افزونگی و سرعت واکنش برای تضمین امنیت خلبان و هواپیما حیاتی بود.

محرمانگی این پروژه باعث شد تا تلاش‌های ری هولت برای انتشار مقاله علمی در مورد معماری این پردازنده بار‌ها با شکست مواجه شود. درخواست‌های انتشار او در سال‌های ۱۹۷۱ و ۱۹۸۵ توسط نیروی دریایی آمریکا رد شد و تنها در سال ۱۹۹۸ بود که مجوز انتشار عمومی این اطلاعات صادر گردید. کارشناسان معتقدند اگر این فناوری در همان سال‌های ابتدایی دهه ۵۰ در دسترس عموم و جامعه دانشگاهی قرار می‌گرفت، مسیر تکامل صنعت رایانه و ریزپردازنده‌ها می‌توانست دستخوش تغییرات بنیادین شود و شاید امروز شاهد معماری‌های متفاوتی در دنیای دیجیتال بودیم. اکنون این پردازنده اگرچه کاربرد عملیاتی خود را از دست داده است، اما به عنوان یک قطعه گمشده مهم در پازل تاریخ تکنولوژی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.