Interne Historie des größten Fehlers Texas Instruments, Mikroprozessor TMS9900

Ursprünglicher Autor: Walden C. Rhines
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Wenn Sie einen Desktop- oder Laptop-Computer verwenden, verfügt dieser wahrscheinlich über einen Intel 808x-Mikroprozessor, unabhängig davon, ob auf dem Computer Windows oder Mac ausgeführt wird. Die absolute Dominanz dieser Mikroprozessoren reicht zurück bis ins Jahr 1978, als IBM 8088 für seinen ersten Personal Computer auswählte . Aber diese Wahl war überhaupt nicht offensichtlich. Einige glauben, dass der Intel 8088 die derzeit schlechteste Auswahl an 16-Bit-Mikroprozessoren war.

Nein, es war nicht die schlechteste Wahl. Er war eine ernsthafte, aber schlimmere Alternative. Ich weiß das, weil ich für die Organisation verantwortlich war, die für das TI gearbeitet hat, das es entwickelt hat: TMS9900. Obwohl dieser Müll im ersten 16-Bit-Heimcomputer der Welt verwendet wurde , haben Sie wahrscheinlich nichts davon gehört. Die Geschichte wird von den Gewinnern geschrieben.

Dieses Kapitel der Geschichte ist nicht nur für den TI-Chip interessant, sondern auch für den anderen Konkurrenten Motorola 68000, der sowohl dem Intel 8088 als auch dem TMS9900 technologisch überlegen ist. Und dennoch schafften es 68.000 nicht bis zum IBM-PC. Und hier ist eine wenig bekannte Geschichte aus gut informierten Quellen darüber, wie IBM einen unterentwickelten Chip auswählte, TI einen Verlierer hervorbrachte und der klare Führer von Motorola verlor.

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1978 präsentierte der Autor den TMS9900-Chip, der als Kandidat für einen IBM-Personalcomputer in Betracht gezogen wurde. Ich habe den Vertrag nicht bekommen.

Ich bekam 1972 eine Stelle bei TI, direkt nach dem Abitur, und zwei Jahre später hielt ich einen Vortrag für Jack Carsten , den Manager der MOS-Abteilung in Houston, wo die Firma an Metalloxid-Halbleiterchips (MOS-Chips) arbeitete. Ich, ein junger Ingenieur, war etwas schüchtern vor Jack, die gesamte Präsentation saß mit den Beinen auf dem Tisch im Konferenzraum, rauchte eine Zigarre und murmelte „Müll“, wenn er etwas nicht sagte, was ich sagte.

Zu dieser Zeit versuchten die drei großen Halbleiterfirmen - Fairchild, Motorola und TI -, von Bipolar zu wechselnICs zu MOS. MOS-Chips erforderten einen völlig anderen Design- und Herstellungsprozess, und Start-ups wie Intel entwickelten sich viel schneller als bestehende Unternehmen. Von den großen Drei des TI war der Übergang das Beste, vor allem dank Leuten wie L. J. Sevin , die 1969 den TI verließen, um Mostek zu gründen und anschließend Wagniskapitalinvestitionen zu tätigen. Karsten, der zuvor bei TI als General Manager für die profitable Produktlinie der Transistor-Transistor-Logik (TTL) tätig war, war auch eine Schlüsselperson beim Übergang zu MOS.

Die TI MOS-Abteilung hat den bedeutendsten Erfolg bei der Entwicklung von Logikchips für den schnell wachsenden Markt für tragbare Rechner erzielt. Obwohl das Unternehmen an der Entwicklung des ersten Universalprozessors teilnahm und schließlich Intel besiegte, interessierten sich die Ingenieure von TI nicht besonders für Intels Mikroprozessoren (MP), 4-Bit 4004 und 8-Bit 8008. TI bemerkte die 8-Bit-Mikroprozessoren 8080 und den folgenden 8080A, weil sie vielversprechender waren als 4004. Die MOS-Abteilung wurde beauftragt, Intel sowohl bei MP als auch bei DRAM (dynamischer Direktzugriffsspeicher) einzuholen, der mehr Speicherzellen als RAM auf den Chip stecken kann, jedoch eine ständige Aktualisierung erfordert, um Datenverluste zu verhindern ).

Also in TI, und es gab eine Strategie für die Schaffung eines Mehrzweckabgeordneten. Die wichtigsten Annahmen der Strategie lauteten wie folgt: Die Anwendungssoftware wird der Hauptimpuls für die Entwicklung dieser Chips sein. Als Eigentümer der erfolgreichen MOS-IC-Linie ist TI in der Lage, einen Industriestandard für Mikrocomputer, Sicherheitssysteme und Verbraucherprodukte zu entwickeln. Alle börsennotierten Branchen waren schnell wachsende Gewinnquellen für das Unternehmen. Dafür musste TI die derzeit fortgeschrittene 8-Bit-Entwicklung, wie zum Beispiel die Intel 8080, überwinden und als erstes Unternehmen eine 16-Bit-Architektur auf den Markt bringen. Diese Strategie brachte einen Plan für die Schaffung des TMS9900 hervor.


Gewinner: Intel 8088-Mikroprozessoren waren alles andere als ideal, aber IBM entschied sich für ihren 1981 vorgestellten PC.

TI zeigte bereits Ende der 1960er Jahre seine Computerkenntnisse im Supercomputer-Rennen. Dieses Rennen wurde von Ölunternehmen getrieben, die bei der Exploration von Ölfeldern einen Wettbewerbsvorteil in der 3D-Seismikanalyse anstrebten. TI wurde auf diesem Geschäft gegründet. IBM, die Control Data Corporation und andere Unternehmen nahmen an diesem Rennen teil, aber TI war der erste, der seinen Advanced Scientific Computer auf den Markt brachte .

Für TI war die Wahl der Architektur für einen 16-Bit-Chip daher einfach. TI verfolgte die Strategie „Ein Unternehmen, eine Computerarchitektur“, um die Synergieeffekte zwischen verschiedenen, nicht vergleichbaren Abteilungen des Unternehmens zu nutzen. Die Information Systems Division hat bereits eine Mikrocomputerfamilie auf TTL-Basis für den Einsatz in der Hotelkette Ramada Inn in den USA eingeführt. Das TMS9900 sollte also eine Architektur verwenden, die der Architektur des TI-Mikrocomputers sehr ähnlich ist.

Das Team von Carsten wusste, dass die Entwicklung des TMS9900 - wie seine bipolare Version für das Militär - SBP9900 - Zeit braucht, und die Chips wahrscheinlich nicht vor 1975-1976 fertig sein werden. Zu diesem Zeitpunkt musste das MOS-Büro handeln. Sie wollten zunächst den Intel 8080A kopieren, um etwas auf den Markt zu bringen, dann die ursprüngliche 8-Bit-Mikroprozessor-Architektur (die als TMS5500 bezeichnet wird) entwickeln und schließlich auf den 16-Bit-TMS9900 gehen. National Semiconductor hatte bereits einen 16-Bit-Allzweck-Logik-Chipsatz namens IMP-16 herausgebracht , der jedoch aufgrund der Tatsache, dass es sich um mehrere Chips handelte, nicht beliebter wurde.

Das TMS9900 hatte Schwierigkeiten bei der Entwicklung und Verspätungen, aber am Ende war es 1976 fertig. Trotzdem stieß er auf einige große Probleme. Erstens gab es keine kompatiblen 16-Bit-Peripheriechips. Und ohne periphere Chips, die an der Übertragung und Speicherung von Daten arbeiten, wird MP für die Systementwicklung unbrauchbar. Das zweite Problem bestand darin, dass die Architektur von 9900, ähnlich der Tatsache, dass TI in Mikrocomputern verwendet wurde, nur 16 Bit logischen Adressraum hatte - wie die damaligen 8-Bit-Prozessoren. Dieses Problem konnte nicht gelöst werden, ohne eine neue Architektur von Grund auf zu entwickeln. Das letzte Problem bestand darin, dass TI zwar die Technologie eines einzelnen Abgeordneten für sein Geschäft mit Minicomputern, Verteidigung und Halbleitern nutzen konnte, die Konkurrenten dieser Branchen jedoch benachteiligt wären.


Verlierer: Zu den Hauptproblemen des TMS9900 gehörte das Fehlen von 16-Bit-Peripheriechips, weshalb der Abteilungsleiter bei der Entwicklung von Systemen

keinen Nutzen hatte. Um dem Mangel an 16-Bit-Peripheriegeräten entgegenzuwirken, entwickelten die TI-Ingenieure die folgende Innovation. Warum nicht einen 8-Bit-Port des TMS9900 so anpassen, dass eine große Anzahl bereits vorhandener Peripherie-Chips für 8-Bit-MPs damit arbeiten kann? Ich bin mir sicher, dass es damals vernünftig erschien. Als Ergebnis erschien 1977 TMS9980. Durch den Anschluss eines 8-Bit-Peripheriegeräts an ein 16-Bit-MP wurde der einzige echte Vorteil einer 16-Bit-Architektur beseitigt: Geschwindigkeit. 9980 erforderte zwei Befehlsschleifen, um einen Befehl von 8-Bit-Peripheriegeräten auszuführen, wodurch die effektive Geschwindigkeit zweimal abnahm, was nicht besser war als die bereits vorhandenen 8-Bit-MPs. Vor der Umsetzung des großartigen Plans von TI verließ Karsten das Unternehmen, um bei Intel die Position des Vice President Sales und Marketing zu übernehmen, und zweifelte nicht daran, dass Intel zu einem ernstzunehmenden Anwärter auf dem MP-Markt werden würde.

Natürlich entwickelte Intel seinen eigenen 16-Bit-Mikroprozessor, 8086, der im April 1978 veröffentlicht wurde. Das Unternehmen ging auf die gleiche Art und Weise an das Fehlen kompatibler 16-Bit-Peripheriegeräte heran und fügte dem MP einen 8-Bit-Port hinzu, der zu Intel 8088 führte TI 9980, Intel 8088 war Junk und zeigte im Vergleich zu 8086 in jedem realen System eine verringerte Leistung. Intels Chip hatte jedoch einen grundlegenden Vorteil gegenüber TI: 20 Bits statt 16 logischen Adressraums. Als Ergebnis hatte er die Möglichkeit, auf ein Megabyte Speicher zuzugreifen, nicht auf 64 KB, wie das TI 9900. Außerdem die externen Register TMS9900 und 9980 seine Geschwindigkeit weiter verschlechtert.

Und während Intel erfolgreich alternative Produktionsquellen für den 8086 entwickelte, kämpfte TI mit ähnlichen Deals. Zu dieser Zeit benötigten die meisten Kunden mindestens zwei konkurrierende Anbieter für jede neue Familie von Halbleiterkomponenten, um die Verfügbarkeit von Produkten zu einem erschwinglichen Preis sicherzustellen.

Inzwischen kündigten mehrere Wettbewerber an, 16-Bit-Universalprozessoren zu entwickeln. Der ehrgeizigste Plan war das Motorola 68000. Obwohl es 16 externe Kontakte hatte, bestand seine interne Architektur aus 32 Bit und 24 Bit für einen logischen Adressraum. Das nächste Produkt könnte möglicherweise 32 Adressbits verwenden. Zilog, der Schöpfer des beliebten 8-Bit-MP Z80, kündigte die Entwicklung eines 16-Bit-Z8000 mit segmentiertem Speicher an, dessen Ausgabe für 1978-1979 geplant war. Im Gegensatz zum 68000 hatte der Z8000 eine einfache 16-Bit-Architektur.


Ein weiterer Konkurrent: Der Motorola 16-Bit MP 68000 hatte eine interne 32-Bit-Architektur, hatte aber keine Zeit, rechtzeitig zu gehen, um eine der möglichen Optionen für den IBM-PC zu werden.

Im Oktober 1978, sechs Monate nach der Ankündigung des Intel 8086, wechselte ich in das MOS-Büro von TI und wurde Manager des Abgeordneten. Zu diesem Zeitpunkt wusste jeder im Unternehmen und viele außerhalb des Unternehmens, dass die 16-Bit-Strategie von TI für den Abgeordneten nicht funktioniert. Das Versäumnis der Division, einen kompatiblen 16-Bit-TMS9940-Mikrocontroller zu entwickeln, der meines Erachtens bereits 5 oder 6 Iterationen bestanden hatte, verschlimmerte dieses Problem nur. Ich wusste, dass ich eine schwierige Situation hatte. Warum habe ich also einen guten Job als Manager einer Abteilung für Produktentwicklung aufgegeben? Ort, Ort, Ort. Das Geschäft mit Mikroprozessoren befand sich in Houston, und TI verlegte Konsumgüter nach Lubbock, Texas.. Lubbock ist eine Stadt, in der die richtige Antwort auf die Frage "Wie gefällt es Ihnen hier?" Lautet. "Die Menschen hier sind wunderbar." Country-Sänger Mack Davis, der hier aufgewachsen ist, schrieb einst ein Refrain-Lied: "Ich dachte, Lubbock, Texas, glaube ich, war im Rückspiegel."

Kurz nachdem ich in Houston angekommen war, sagte man mir, ich müsste eine Präsentation über TMS9900 für eine Gruppe von IBM machen, die an einem sehr geheimen Projekt arbeitete, das einen 16-Bit-Mikroprozessor benötigte. Die Gruppe kam aus einem für IBM ungewöhnlichen Ort: Boca Raton, Florida. Ich habe mich schon sehr lange darauf vorbereitet, hielt, wie ich dachte, eine gut vorbereitete Präsentation und arbeitete fleißig mit den Konsequenzen. Das IBM-Team zeigte jedoch wenig Begeisterung. Bis 1981 wussten wir nicht, was wir verloren haben.

John OpelDer Präsident und dann CEO von IBM unternahm einen revolutionären Schritt, indem er eine Niederlassung in Boca Raton gründete, die später als Entry Systems Division bezeichnet wurde. Er erkannte, dass Apples PCs, Commodore, Radio Shack, TI und andere die Dominanz von IBM im Computergeschäft gefährden könnten. So gab er eine Gruppe aus Boca Raton, angeführt von Philip EstridgeBlankoscheck für die Entwicklung ihres Produkts - eines PCs von IBM. Sie könnten die Hilfe Dritter für alles nutzen, einschließlich der Entwicklung von Betriebssystemen und Anwendungsprogrammen. Diese Haltung machte das System nach IBM-Standards recht „offen“ und beschleunigte den Markteintritt des Produkts. Bei Opel gab es jedoch eine Einschränkung: Das Produkt würde IBM heißen, daher kann es den Ruf des Unternehmens für Qualität und Zuverlässigkeit nicht beeinträchtigen. Daher musste eine umfassende Organisation für die Qualitätskontrolle bei IBM die Freigabe dieses Produkts vor dem Verkaufsstart unterschreiben.


Sofortiger Erfolg: IBM 5150 PC wurde im August 1981 veröffentlicht. In den USA kamen ein Monitor, ein Drucker und zwei Laufwerke nicht zum Preis von 1.565 US-Dollar.

Ich musste mich nicht über die Wahl des IBM-16-Bit-MP-Teams streiten. Das Motorola 68K, wie es später genannt wurde, war ohne Zweifel ein klarer Favorit. Es hatte den größten logischen Adressraum, der sogar noch wichtiger war als die interne Architektur mit mindestens 16 Bit. Die Erweiterung auf eine vollständig 32-Bit-Architektur war einfach. Und vor allem arbeitete der 68K mit der Byte-Reihenfolge „Big Endian“, also von Dur nach Moll. Wir sprechen über die Reihenfolge, in der Computer Bytes im Speicher ablegen. Die 16-Bit-Architektur stammt von der 8-Bit-Architektur, und die Ingenieure mussten entscheiden, welches der 8-Bit-Bytes das erste in der 16-Bit-Welt sein wird. Digital Equipment Corp. wählte "low endian" ("Little Endian") für seine PDP- und VAX-Architekturen. Intel tat dasselbe. IBM-Computer verwendeten jedoch eine andere Reihenfolge: "Big Endian". Damit "Big Endian" mit "Little Endian" kommunizieren kann, musste die Reihenfolge der Bytes im laufenden Betrieb geändert werden. Zu diesem Zeitpunkt war eine solche Datenkonvertierung nicht trivial. 68K von Motorola benötigte keine Konvertierung für die Verwendung mit dem IBM PC. Warum verwenden wir heute keine 68K-Computer?

Die Antwort bezieht sich darauf, wer zuerst auf den Markt kam. 8088 war unvollkommen, aber zumindest war es fertig, und 68K war es nicht. Der strenge IBM Qualitätsbewertungsprozess erforderte, dass der Hersteller für jedes neue Teil Tausende von Mustern des freigegebenen Produkts zur Verfügung stellte, damit IBM Live-Tests daran durchführen kann. Bei IBM waren Hunderte von Ingenieuren an der Qualitätskontrolle beteiligt, aber das braucht Zeit. In der ersten Hälfte des Jahres 1978 produzierte Intel bereits Beispiele für 8088. Bis Ende 1978 war 68K noch nicht vollständig einsatzbereit.

Unglücklicherweise für Motorola wollte eine Gruppe aus Boca Raton so schnell wie möglich einen neuen IBM PC vermarkten. Sie hatten also nur zwei vollständig bereitgestellte 16-Bit-MPs zur Auswahl. Bei der Konkurrenz von zwei nicht idealen Chips erwies sich der Chip von Intel als weniger unvollkommen als der Chip von TI.

Der TMS9900 starb nicht stumm, ohne vom IBM PC erkannt zu werden. Die Manager hofften immer noch, die Unternehmensstrategie voranzutreiben. Natürlich wird der Heimcomputer von TI, der noch angekündigt werden soll, den TMS9900 verwenden müssen?

Das Computerentwicklungsteam stimmte widerstrebend zu, ihm eine Chance zu geben. Diese Gruppe war das Ergebnis einer unglücklichen Fusion zweier Abteilungen, von denen eine eine Spielkonsole entwickelte, und die andere - ein Personal Computer. Der resultierende Hybrid wurde weder für den einen noch für den anderen angepasst. Aber TI hat seine Linie hartnäckig gebogen. TI-99/4 wurde 1979 auf den Markt gebracht, 1981 folgte TI-99 / 4A. Das Unternehmen verkaufte schließlich 2,8 Millionen Einheiten, von denen die meisten mit einem Verlust behaftet waren, bis es 1984 den Markt verließ .

Mittlerweile hat sich die Intel 8086-Architektur weiterentwickelt und Mängel überwunden. Sie verwendet immer noch die Little-Endian-Byte-Reihenfolge, aber heute spielt es keine Rolle. Und mit seiner überlegenen Technologie hat Motorola den wichtigsten Entwicklungswettbewerb in den letzten 50 Jahren verloren.

Da wir über andere Konkurrenten sprechen, möchte ich einige Worte zum Betriebssystem des IBM-PCs sagen. Die logische Wahl für das 16-Bit-Betriebssystem war die Erweiterung des beliebten CP / M- Betriebssystems, das von Gary Kildall in Digital Research basierend auf dem Zilog Z80 entwickelt wurde. Die Boca Raton-Gruppe wusste, dass ein offener Standard hinter CP / M steckte, und beauftragte Digital Research mit der Entwicklung einer Version namens CP / M-86. Dabei ist Microsoft mit dem MS-DOS- Vorschlag entstandenworüber schon viel geschrieben wurde. Daher entwickelte sich die PC-Welt in die falsche Richtung, was zunächst sowohl vom Betriebssystem als auch vom Mikroprozessor ausgehen konnte.

Welche Lehren können wir aus der Geschichte lernen? Wenn Sie ein Produkt entwickeln, das auf einer sich schnell ändernden neuen Technologie basiert, müssen Sie zuerst auf den Markt kommen und es spielt keine Rolle, welche Einschränkungen Ihr ursprüngliches Produkt haben wird. Heute wird dieser Ansatz im Silicon Valley als "minimal durchführbares Produkt" bezeichnet. Wenn Ihr Produkt über neue Funktionen verfügt, die es von anderen unterscheiden, bieten Ihnen Ihre Kunden innovative Möglichkeiten zur Verwendung.

Die zweite Lektion lautet: Wenn Sie ein großes Unternehmen führen, das ein Projekt in einer kleinen, von anderen Abteilungen isolierten, nicht durch Gepäck oder Traditionen belasteten Einrichtung erstellen möchte, müssen Sie über die Einschränkungen nachdenken, die ihm auferlegt werden. Es ist wahrscheinlich, dass die Einschränkung des Betriebssystems für den IBM PC auf lange Sicht für das Unternehmen vorteilhafter wäre, als das Produkt mit komplexen Qualitätskontrollverfahren zu belasten. Niemand konnte vorhersagen, wie viel Persönlichkeiten unser Leben beeinflussen werden, aber der tatsächliche Wert ist nicht in der Hardware enthalten, sondern in der Kompatibilität des Betriebssystems. Wenn IBM, nicht Microsoft, MS-DOS, Windows und andere kontrollierte, wäre die Welt der Computer völlig anders.

Zum Schluss für Leute, die nur am Rande der High-Tech-Parade sind, sage ich: Verpassen Sie nicht Ihre Möglichkeiten. Im Fall von TI entschieden wir 1979, dass die TMS9900 das MP-Rennen für allgemeine Zwecke verloren hatte, und begann, auf die Zukunft zu blicken, die nach dem MP für allgemeine Zwecke kommt. Unsere Strategie konzentrierte sich auf den MP der engen Spezialisierung und führte zur Entwicklung des TMS320digitaler Signalprozessor. Seine Ankündigung wurde im Februar 1982 auf einer internationalen Konferenz über Halbleiterschaltkreise gemacht und im folgenden Jahr veröffentlicht. Die 320 DSP-Familie und ihre Derivate brachten fast die Hälfte aller TI-Gewinne mit sich, bereiteten eine neue Generation von Unternehmensmanagern vor und ermöglichten es TI, am Wettlauf der Embedded-Prozessorsysteme auf einem Chip teilzunehmen. In den 1990er Jahren kehrte diese Strategie den rückläufigen Trend bei den besten Halbleiterunternehmen um und brachte den Chip-Verkäufen von Modems, Antriebsreglern und vielen anderen Produkten Milliardenbeträge in die Chipbranche.

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