{"id":14427,"date":"2021-05-10T21:38:59","date_gmt":"2021-05-10T19:38:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.museebolo.ch\/?post_type=portfolio&p=14427"},"modified":"2023-12-20T22:11:25","modified_gmt":"2023-12-20T21:11:25","slug":"le-microprocesseur-intel-4004-50-ans-deja","status":"publish","type":"portfolio","link":"https:\/\/www.museebolo.ch\/en\/memoires_vives\/le-microprocesseur-intel-4004-50-ans-deja\/","title":{"rendered":"Le microprocesseur Intel 4004, 50 ans d\u00e9j\u00e0!"},"content":{"rendered":"

[vc_row row_height_percent=”0″ overlay_alpha=”50″ gutter_size=”3″ column_width_percent=”100″ shift_y=”0″ z_index=”0″ row_height_pixel=”600″][vc_column column_width_percent=”100″ gutter_size=”3″ overlay_alpha=”50″ shift_x=”0″ shift_y=”0″ shift_y_down=”0″ z_index=”0″ medium_width=”0″ mobile_width=”0″ width=”1\/1″][vc_row_inner limit_content=””][vc_column_inner column_width_percent=”80″ position_horizontal=”left” gutter_size=”3″ overlay_alpha=”50″ shift_x=”0″ shift_y=”0″ shift_y_down=”0″ z_index=”0″ medium_width=”0″ mobile_width=”0″ width=”1\/1″ uncode_shortcode_id=”200612″][vc_custom_heading text_color=”color-195201″ heading_semantic=”h1″ text_font=”font-165139″ text_size=”h1″ text_transform=”uppercase” separator=”yes” separator_color=”yes” sub_lead=”yes” el_class=”T_Lead” uncode_shortcode_id=”210010″ text_color_type=”uncode-palette”]Le microprocesseur Intel 4004, 50 ans d\u00e9j\u00e0![\/vc_custom_heading][vc_custom_heading heading_semantic=”h1″ text_size=”h1″ text_weight=”300″ uncode_shortcode_id=”486893″]Alors que le monde connait une p\u00e9nurie de puces, retour sur la naissance de la plus c\u00e9l\u00e8bre d\u2019entre elles: l\u2019Intel 4004[\/vc_custom_heading][vc_column_text uncode_shortcode_id=”199397″]Par Anne-Sylvie Weinmann<\/a>, avocate et data scientist – 09\/05\/2021<\/em>[\/vc_column_text][vc_separator sep_color=”color-206210″ icon_position=”left” uncode_shortcode_id=”111153″ sep_color_type=”uncode-palette” el_width=”100%” el_height=”2px”][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_row_inner limit_content=””][vc_column_inner column_width_percent=”80″ position_horizontal=”left” gutter_size=”3″ overlay_alpha=”50″ shift_x=”0″ shift_y=”0″ shift_y_down=”0″ z_index=”0″ medium_width=”0″ mobile_width=”0″ width=”1\/1″ uncode_shortcode_id=”976920″][vc_column_text uncode_shortcode_id=”260719″]<\/p>\n

Le microprocesseur INTEL 4004, une r\u00e9volution de 12 mm2<\/sup><\/h2>\n

Dans le num\u00e9ro du magazine Electronics News<\/em> du 15 novembre 1971, la soci\u00e9t\u00e9 am\u00e9ricaine Intel annon\u00e7ait officiellement la naissance de son premier microprocesseur: l\u2019Intel 4004. \u00abA microprogrammable computer on a chip!\u00bb.<\/em> Une prouesse technologique de miniaturisation: r\u00e9unir sur une unique puce en silicium l\u2019ensemble des composants et fonctions d\u2019une unit\u00e9 centrale de traitement (CPU) compl\u00e8te, commercialis\u00e9e en tant que produit. Une premi\u00e8re! La naissance de l\u2019Intel 4004, succ\u00e8s collectif, reflet de la synergie de talents individuels combin\u00e9s, est \u00e9galement l\u2019histoire de passionn\u00e9s qui ont repouss\u00e9 moultes limites pour que leurs r\u00eaves adviennent.[\/vc_column_text][vc_single_image media=”10913″ caption=”yes” media_width_percent=”100″ uncode_shortcode_id=”475530″][vc_column_text uncode_shortcode_id=”115859″]<\/p>\n

Une r\u00e9volution au carrefour du calcul et des circuits int\u00e9gr\u00e9s<\/h2>\n

L\u2019histoire de l\u2019Intel 4004 trouve sa source au carrefour de celle du calcul et des circuits int\u00e9gr\u00e9s (CI ou puces). Si le CI a r\u00e9volutionn\u00e9 le monde du calcul, le micro-processeur r\u00e9volutionnera le monde tout court. Quand bien m\u00eame la calculatrice de poche, aujourd\u2019hui si famili\u00e8re, a d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 formellement invent\u00e9e par Texas Instrument en 1967, il faudra attendre les premi\u00e8res ann\u00e9es de la d\u00e9cennie suivante pour la voir \u00e9merger et s\u2019installer sur la sc\u00e8ne commerciale du calcul. Dans ce paysage de la fin des ann\u00e9es 1960, les calculatrices tr\u00f4nent encore sur les bureaux, aliment\u00e9es par le r\u00e9seau \u00e9lectrique. Elles deviennent peu \u00e0 peu enti\u00e8rement \u00e9lectroniques, la m\u00e9canique s\u2019\u00e9clipsant progressivement face aux avanc\u00e9es offertes par les CI, invention r\u00e9volutionnaire (1958) qui a permis de passer des transistors (1947) isol\u00e9s soud\u00e9s \u00e0 l\u2019int\u00e9gration sur un semi-conducteur, d\u00e8s la fabrication, d\u2019un nombre toujours croissant de transistors interconnect\u00e9s. Ces fameuses puces, dont les Am\u00e9ricains sont non seulement les inventeurs mais \u00e9galement les incontestables sp\u00e9cialistes. \u00abEn 1968, les Japonais sortaient les premi\u00e8res calculatrices \u00e9lectroniques de table utilisant une centaine de circuits int\u00e9gr\u00e9s standards (des bo\u00eetiers de la taille d\u2019une pi\u00e8ce de 1 franc) pour effectuer les quatre op\u00e9rations arithm\u00e9tiques de base\u00bb pr\u00e9cise Jean-Daniel Nicoud<\/a>, qui en 1969 r\u00e9alisa \u00e0 la section \u00abcalculatrices digitales\u00bb de l\u2019EPFL le prototype d\u2019une calculatrice de table portative \u00e0 pile: la \u00abBIM\u00bb (BInary Machine), 2,4 kilos, 110 circuits int\u00e9gr\u00e9s pour effectuer les quatre op\u00e9rations \u00e9l\u00e9mentaires sur des nombres de six chiffres. Le jeune pionnier helv\u00e9tique n\u2019avait pas \u00e0 rougir devant les Japonais, grands ma\u00eetres du domaine.<\/p>\n

L\u2019Intel 4004, enfant de l\u2019audace et de l\u2019ing\u00e9niosit\u00e9<\/h2>\n

A cette \u00e9poque o\u00f9 l\u2019\u00e9lectronique des calculateurs \u00e9tait \u00e0 la pointe du d\u00e9veloppement des semi-conducteurs, c\u2019est \u00e0 la crois\u00e9e des chemins entre la sup\u00e9riorit\u00e9 technologique am\u00e9ricaine et l\u2019audace du fabriquant de calculatrices japonais Busicom que na\u00eetra l\u2019Intel 4004. Audace innovationnelle: une ligne de calculatrice avec une imprimante et des fonctions math\u00e9matiques suppl\u00e9mentaires. Plus audacieux encore, et gard\u00e9e secr\u00e8te, la conception de distributeurs de billets, de caisses enregistreuses, de guichets automatiques. Audace architecturale: ces r\u00e9alisations exigent de la souplesse pour adapter les applications. Masatoshi Shima, jeune ing\u00e9nieur chez Busicom, opte pour une architecture innovante hybride mariant une approche programm\u00e9e utilisant la technologie des logiciels informatiques avec du mat\u00e9riel de calculatrice de table (computerized calculator).<\/em> Audace technologique: il faut augmenter la complexit\u00e9 logique, mais composer avec de nombreux CI standards (modules) disponibles sur le march\u00e9 n\u2019est pas envisageable. Le nombre de puces, soit le volume et le co\u00fbt de la partie \u00e9lectronique, doit imp\u00e9rativement \u00eatre r\u00e9duit. \u00abSi une soci\u00e9t\u00e9 avait besoin de grandes quantit\u00e9s, elle pouvait commander des circuits \u00absur mesure\u00bb et r\u00e9duire le nombre de circuits sur la carte\u00bb<\/em> explique Jean-Daniel Nicoud, qui illustre son propos avec les recherches et d\u00e9veloppements sur les calculatrices men\u00e9s en 1968-70 \u00e0 l\u2019EPFL: \u00abNous avions obtenu le financement pour faire r\u00e9aliser par le CEH (Centre Electronique Horloger SA, \u00e0 Neuch\u00e2tel, devenu CSEM) un jeu de neuf puces personnalis\u00e9es en technologie CMOS \u00e0 faible puissance pour une calculatrice \u00e9lectronique de poche \u00abMIM\u00bb (MIniature Machine). Malheureusement, la fabrication du premier circuit a pris trop de retard. A fin 1971, un seul circuit avait \u00e9t\u00e9 fait et les Japonais arrivaient d\u00e9j\u00e0 avec leurs calculatrices de poche. Le CEH a tout arr\u00eat\u00e9\u00bb.<\/em> Busicom passe du pr\u00eat-\u00e0-porter au sur mesure; le tailleur sera Intel. La firme californienne, fond\u00e9e r\u00e9cemment par Robert Noyce et Gordon Moore, dispose d\u2019une technologie prometteuse qui permet d\u2019int\u00e9grer \u00e0 large \u00e9chelle un tr\u00e8s grand nombre de transistors sur une seule puce. Le cahier des charges nippon repr\u00e9sentait toutefois un d\u00e9fi colossal pour la jeune soci\u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9e dans le but de d\u00e9velopper des m\u00e9moires \u00e0 semi-conducteurs et inexp\u00e9riment\u00e9e dans le domaine des circuits dits \u00e0 logique al\u00e9atoires (en opposition \u00e0 la structure r\u00e9guli\u00e8re des m\u00e9moires). La capacit\u00e9 de d\u00e9velopper de tels circuits est pourtant l\u2019\u00e9l\u00e9ment cl\u00e9 de la parfaite r\u00e9alisation des 8 puces sp\u00e9cialis\u00e9es (dont deux pour la CPU, et certaines int\u00e9grant plus de 5000 transistors) con\u00e7ues par Masatoshi Shima et command\u00e9es par Busicom. Pour des raisons financi\u00e8res, en avril 1969, Intel accepte n\u00e9anmoins la mission. Apr\u00e8s examen, il s\u2019av\u00e8re que le projet requiert le d\u00e9veloppement de 18 circuits sp\u00e9ciaux et que la nouvelle technologie d\u2019Intel adapt\u00e9e pour la fabrication de m\u00e9moires, sa sp\u00e9cialit\u00e9, ne convient pas pour une calculatrice. Trop complexe pour la toute jeune soci\u00e9t\u00e9 californienne! Trop complexe? En apparence seulement! Ingenuity was around the corner.<\/em> La curiosit\u00e9 d\u2019un homme auquel n\u2019incombait initialement qu\u2019un r\u00f4le de liaison entre les \u00e9quipes am\u00e9ricaine et japonaise ranimera le projet. Marcian \u00abTed\u00bb Hoff, connaisseur averti des mini-ordinateurs, machines utilis\u00e9es dans de grosses applications industrielles, s\u2019en inspire pour sortir Intel de l\u2019impasse. Il simplifie radicalement la complexe architecture envisag\u00e9e par Busicom, dont les puces encapsul\u00e9es dans de grands et co\u00fbteux bo\u00eetiers mena\u00e7aient, \u00e0 eux seuls, le respect du budget. Il propose une solution programmable, universelle et polyvalente. Second\u00e9 par Stanley Mazor, Ted Hoff met au point un concept architectural \u00e9pur\u00e9 d\u2019un ordinateur \u00e0 usage g\u00e9n\u00e9ral programmable pour ex\u00e9cuter les fonctions d\u2019une calculatrice. Ce concept r\u00e9duit, pr\u00e9sent\u00e9 \u00e0 Busicom en octobre 1969, forme une famille de quatre puces seulement, son c\u0153ur est le 4004. La soci\u00e9t\u00e9 nippone l\u2019adoptera.<\/p>\n

\u00abLa simplicit\u00e9 est la sophistication supr\u00eame\u00bb,<\/em> affirma le g\u00e9nial polymathe L\u00e9onard de Vinci. La simplicit\u00e9, on y est! Le temps de la r\u00e9alisation est arriv\u00e9. Or, Intel n\u2019a ni le personnel, ni la m\u00e9thodologie, ni les outils de design \u00e0 la main (pas de conception assist\u00e9e par ordinateur \u00e0 l\u2019\u00e9poque) et de v\u00e9rification requis pour donner vie \u00e0 cet audacieux ensemble, et plus particuli\u00e8rement au CPU 4004. Tout manque. Le projet prend du retard, alors que des d\u00e9lais, audacieux eux aussi, ont \u00e9t\u00e9 promis. L\u00e0 encore, ingenuity was around the corner.<\/em> L\u2019homme providentiel s\u2019appelle Federico Faggin, et rejoint Intel en avril 1970. Ce bourreau de travail, aid\u00e9 de Masatoshi Shima, et d\u2019une \u00e9quipe constitu\u00e9e peu \u00e0 peu, conduit \u00e0 son terme et en un temps record cette d\u00e9licate phase pav\u00e9e d\u2019innovations. \u00abIt works!\u00bb<\/em> s\u2019exclamera-t-il, soulag\u00e9, une nuit de janvier 1971. Le microprocesseur 4004 est n\u00e9! 2300 transistors interconnect\u00e9s sur un minuscule morceau de silicium de 3,0 mm\u00a0x\u00a04,0 mm gr\u00e2ce \u00e0 son invention: la silicon gate technology<\/em> (SGT) avec buried contacts<\/em> et bootstrap loads.<\/em> Il \u00e9crira plus tard qu\u2019il avait pressenti que la nouvelle fronti\u00e8re se nichait dans cette technologie. Que de fronti\u00e8res ce joyau technologique de 12\u00a0mm2<\/sup>, prot\u00e9g\u00e9 dans un bo\u00eetier DIP 16 broches en c\u00e9ramique, contribuera \u00e0 repousser! Dans le creux de la main, tient une puissance de calcul comparable \u00e0 celle de l\u2019ENIAC, mastodonte de 30 tonnes, secret de guerre am\u00e9ricain d\u00e9voil\u00e9 en f\u00e9vrier 1946.[\/vc_column_text][vc_single_image media=”10916″ caption=”yes” media_width_percent=”100″ uncode_shortcode_id=”205946″][vc_column_text uncode_shortcode_id=”107956″]<\/p>\n

Une explosion d\u2019inventions<\/h2>\n

Federico Faggin, visionnaire, per\u00e7oit tr\u00e8s t\u00f4t l\u2019\u00e9norme potentiel du 4004 pour d\u2019autres applications que des calculatrices, notamment pour les applications \u00e9tiquet\u00e9es aujourd\u2019hui \u00abcontr\u00f4le embarqu\u00e9\u00bb (embedded control).<\/em> Vision mise en \u0153uvre une fois lev\u00e9e la clause d\u2019exclusivit\u00e9 en faveur de Busicom, contre une r\u00e9duction du prix des puces. La commercialisation de l\u2019innovante famille MCS-4 (Micro Computer Set 4-bit) est dop\u00e9e par une campagne promotionnelle d\u2019envergure et pionni\u00e8re, sous la banni\u00e8re proph\u00e9tique: \u00abAnnouncing a new era of integrated electronics\u00bb.<\/em>[\/vc_column_text][vc_single_image media=”10923″ media_width_percent=”100″ uncode_shortcode_id=”174026″][vc_column_text uncode_shortcode_id=”157800″]Premi\u00e8re page de la fiche technique de la famille de quatre puces MCS-4 dont le microprocesseur Intel 4004 constitue le c\u0153ur<\/a>[\/vc_column_text][vc_column_text uncode_shortcode_id=”188053″]L\u2019\u00e8re de l\u2019\u00e9lectronique int\u00e9gr\u00e9e d\u00e9butait, avec pour pierre angulaire quelques millim\u00e8tres carr\u00e9s de silicium int\u00e9grant une CPU compl\u00e8te autour de laquelle se d\u00e9velopperont une myriade d\u2019applications. Le micro-processeur a permis d\u2019accro\u00eetre la fiabilit\u00e9 et la puissance des \u00e9quipements \u00e9lectroniques traditionnels, en r\u00e9duisant simultan\u00e9ment leurs co\u00fbts. Il ouvre \u00e9galement le champ des possibles: int\u00e9grer de l\u2019\u00e9lectronique \u00e0 un prix d\u00e9sormais accessible dans une multitude d\u2019appareils n\u00e9 d\u2019une explosion d\u2019applications encore inconnues en 1971. \u00abA l\u2019\u00e9poque on savait construire des machines qui \u00e9taient n\u00e9cessairement des machines sp\u00e9cialis\u00e9es. Le microprocesseur a permis de passer au g\u00e9n\u00e9ral. Au lieu de chaque fois inventer un sch\u00e9ma logique on programme les instructions n\u00e9cessaires \u00e0 l\u2019application\u00bb<\/em> pr\u00e9cise Jean-Daniel Nicoud, dont l\u2019ancien \u00e9tudiant Jacques L\u00e9derrey et le pionnier industriel Georges Matile (OXY Metal Finishing, Gen\u00e8ve) mettront au point, autour du 4004, une pompe \u00e0 essence automatis\u00e9e avec affichage dans la poign\u00e9e, ou encore un mesureur d\u2019\u00e9paisseur ultrasensible pour le plaquage d\u2019or. \u00abDes circuits int\u00e9gr\u00e9s pour des applications comme les calculatrices, les contr\u00f4leurs industriels, le pilotage des fus\u00e9es. C\u2019est l\u00e0 que les retomb\u00e9es seront importantes et imm\u00e9diates. Il y avait tant d\u2019applications simples liant des capteurs, moteurs et affichages\u00bb<\/em> \u00e9claire le p\u00e8re de la micro-informatique suisse, rendue possible par l\u2019av\u00e8nement du microprocesseur. Le 4004, aube de la troisi\u00e8me r\u00e9volution industrielle, a ouvert la voie aux g\u00e9n\u00e9rations suivantes de microprocesseurs Intel et \u00e0 des applications toujours plus sophistiqu\u00e9es. Au 8008 (1972), succ\u00e8de le 8080 (1974), premier microprocesseur assez puissant pour piloter un clavier-\u00e9cran, comme le Smaky 1 (No\u00ebl 74) et les suivants construits sur les bords du L\u00e9man.<\/p>\n

Le 4004: 2300 transistors; le 8008: 3500 transistors; le 8080: 6000 transistors, etc. etc. Aujourd\u2019hui les microprocesseurs int\u00e8grent des milliards de transistors. Gordon Moore avait vu juste! Le microprocesseur, minuscule mais omnipr\u00e9sente pr\u00e9sence, bien au-del\u00e0 de l\u2019informatique. Impact vertigineux que ces 12mm2<\/sup> ont eu sur nos vies et l\u2019histoire de l\u2019humanit\u00e9; cinquante ans d\u00e9j\u00e0![\/vc_column_text][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_row_inner limit_content=””][vc_column_inner width=”1\/4″][vc_single_image media=”10927″ caption=”yes” media_width_use_pixel=”yes” uncode_shortcode_id=”188530″ media_width_pixel=”600″][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=”1\/4″][vc_single_image media=”10929″ caption=”yes” media_width_use_pixel=”yes” uncode_shortcode_id=”122104″ media_width_pixel=”600″][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=”1\/4″][vc_single_image media=”10931″ caption=”yes” media_width_use_pixel=”yes” uncode_shortcode_id=”157678″ media_width_pixel=”600″][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=”1\/4″][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_row_inner limit_content=””][vc_column_inner column_width_percent=”80″ position_horizontal=”left” gutter_size=”3″ overlay_alpha=”50″ shift_x=”0″ shift_y=”0″ shift_y_down=”0″ z_index=”0″ medium_width=”0″ mobile_width=”0″ width=”1\/1″ uncode_shortcode_id=”117722″][vc_column_text uncode_shortcode_id=”493738″]Les quatre inventeurs de l\u2019Intel 4004 au Computer History Museum \u00e0 l\u2019occasion du Fellows Award (20\/10\/2009) (source: Dicklyon<\/a>, Wikipedia en langue allemande Intel 4004)[\/vc_column_text][vc_separator sep_color=”color-206210″ icon_position=”left” uncode_shortcode_id=”145315″ sep_color_type=”uncode-palette” el_height=”2px”][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_row_inner limit_content=””][vc_column_inner column_width_percent=”80″ position_horizontal=”left” gutter_size=”3″ overlay_alpha=”50″ shift_x=”0″ shift_y=”0″ shift_y_down=”0″ z_index=”0″ medium_width=”0″ mobile_width=”0″ width=”1\/1″ uncode_shortcode_id=”749577″][vc_column_text uncode_shortcode_id=”153856″]<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences, et pour aller plus loin
\n<\/strong><\/h2>\n

Un peu de pratique ludique: Simulateur de Dauphin<\/a>, Comprendre les microprocesseurs (\u00e0 t\u00e9l\u00e9charger directement sur son ordinateur)<\/p>\n

Federico Faggin, Marcian E. Hoff Jr., Stanley Mazor, Masatoshi Shima, The History of the 4004, IEEE Micro, volume 16, issue 6\/12\/1996, pp. 10-20<\/a><\/p>\n

Federico Faggin, The making of the first microprocessor, IEEE Solid-State Circuits Magazine, volume 1, issue: 1, winter 2009, pp. 8-21<\/a><\/p>\n

Ted Hoff: the birth of the microprocessor and beyond, interview de Marcian E. \u00abTed\u00bb Hoff Jr. (10\/2006)<\/a><\/p>\n

Oral History Panel on the Development and Promotion of the Intel 4004 Microprocessor, interview de Federico Faggin, Hal Feeney, Marcian E. Hoff Jr., Stanley Mazor, Masatoshi Shima par Dave House, r\u00e9dig\u00e9 par David Laws (25\/04\/2007)<\/a><\/p>\n

Luc Olivier Bauer, E. Marshall Wilder, The Microchip Revolution: A brief history, Kindle Edition, 08\/2020<\/p>\n

MCS-4 Data Sheet, 11\/1971<\/a><\/p>\n

MCS-4 Assembly Language Programming Manual, 10\/1973<\/a><\/p>\n

Gary Kildall, Computer Connections, people, places, and events in the evolution of the personal computer industry, 1993<\/a><\/p>\n

Switzerland, Microprocessor operates data-ray meter to gage plating thickness, Electronics. 27\/06\/1974, pp. 56-57<\/a><\/p>\n

Emmanuel Lazard, Pierre Mounier-Kuhn, Histoire illustr\u00e9e de l\u2019informatique, EDP Sciences 2019[\/vc_column_text][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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