Bugün telefonundaki işlemcide milyarlarca transistör var. Peki bu yolculuğun ilk adımında kaç tane vardı? Cevap: 2.300. Üstelik bu çip bir bilgisayar için değil, bir hesap makinesi için tasarlanmıştı.
Bir hesap makinesi siparişi
Hikâye Japonya'da başlıyor. Busicom adlı bir hesap makinesi şirketi, yeni bir yazıcılı masaüstü hesap makinesi için Intel'den özel çipler istedi. O dönemde böyle bir cihaz için birçok farklı özel çip tasarlamak olağandı.
Intel'deki ekip farklı bir yol seçti: hesaplamayı tek bir genel amaçlı işlemci çipinde toplamak. Bu çipin adı 4004 oldu. Tasarımında dört isim öne çıkıyor: Federico Faggin, Marcian "Ted" Hoff, Stanley Mazor ve Busicom'dan Masatoshi Shima.
Intel 4004, 15 Kasım 1971'de Electronic News dergisinde yayımlanan bir Intel ilanıyla duyuruldu. Çipi kullanan ilk ticari ürün, Busicom'un 141-PF model yazıcılı hesap makinesiydi.
Rakamlarla 4004
Wikipedia'daki teknik verilere göre 4004:
- 2.300 transistör içeriyordu,
- en fazla yaklaşık 740 kHz saat hızında çalışıyordu (hedef aslında 1 MHz'di),
- 10 mikrometrelik silikon kapılı pMOS süreciyle üretilmişti,
- 4 bitlik veriyle çalışıyordu ve 16 bacaklı bir paket içindeydi,
- piyasaya çıkış fiyatı 60 dolardı.
Tek bir komut döngüsü 10,8 mikrosaniye sürüyordu. Hızı saniyede yaklaşık 46.000 ile 92.000 komut arasındaydı; bu, komutların bir ya da iki makine döngüsü sürmesine bağlıydı. Bugün kulağa çok az geliyor ama tek bir çipin bir hesap makinesinin bütün "beynini" taşıyabilmesi o dönem için büyük bir sıçramaydı.
"4 bit" ne demek? Çip her adımda yalnızca 4 bitlik, yani 0 ile 15 arasındaki bir sayıyla işlem yapabiliyordu. Bu, ondalık rakamlarla (0'dan 9'a) çalışan bir hesap makinesi için yeterliydi; daha büyük sayılar birkaç adımda parça parça işleniyordu.
1971'den bugüne: kaç kat?
Karşılaştırma için güncel bir telefon çipine bakalım. Apple'ın 12 Eylül 2023'te duyurduğu ve iPhone 15 Pro ile iPhone 15 Pro Max'te kullanılan A17 Pro çipi, Wikipedia'ya göre 19 milyar transistör içeriyor ve 3 nanometrelik süreçle üretiliyor.
Basit bir bölme yapalım: 19.000.000.000 bölü 2.300, yaklaşık 8,26 milyon eder. Yani yarım asırdan biraz fazla bir sürede, cebimizdeki tek bir çipteki transistör sayısı ilk mikroişlemciye göre yaklaşık 8 milyon kat arttı.
Üretim süreci farkı da çarpıcı. 4004'ün 10 mikrometrelik süreci 10.000 nanometreye karşılık geliyor. A17 Pro'nun "3 nm" olarak adlandırılan süreciyle kıyaslandığında bu fark binlerce kat. (Bugünkü "nm" adlandırmalarının artık tek bir fiziksel ölçüye birebir karşılık gelmediğini, daha çok bir nesil etiketi olduğunu da not edelim.)
| Intel 4004 (1971) | A17 Pro (2023) |
|---|---|
| 2.300 transistör | 19 milyar transistör |
| En fazla ~740 kHz | En fazla 3,78 GHz |
| 10 mikrometre süreç | "3 nm" süreç |
| 4 bit | 64 bit |
| Bir hesap makinesi için | Bir akıllı telefon için |
Küçük çip, büyük fikir
Bu artışın bir adı da var: Intel'in kurucularından Gordon Moore'un gözlemine dayanan "Moore Yasası". Bu, bir doğa yasası değil; çiplerdeki transistör sayısının düzenli aralıklarla katlanarak arttığına dair bir gözlem ve sektör hedefi. 4004'ten A17 Pro'ya uzanan çizgi, bu gözlemin yarım asır boyunca ne kadar güçlü bir pusula olduğunu gösteriyor.
4004'ü önemli yapan şey ham gücü değildi. Asıl devrim, bir işlemcinin tek bir çipe sığabileceğini ve farklı işler için programlanabileceğini göstermesiydi. Bu fikir sonraki yıllarda kişisel bilgisayarların, oyun konsollarının ve en sonunda akıllı telefonların önünü açtı.
Bugün "işlemci" dendiğinde aklımıza gelen her şey, yani bir yazılımı çalıştırıp ona göre davranan tek bir çip fikri, bu küçük siyah parçayla somutlaştı. Busicom'un hesap makinesi bugün pek hatırlanmıyor, ama içindeki çip hatırlanıyor.
Bir hesap makinesi siparişi olarak başlayan proje, bugün kullandığımız neredeyse her elektronik cihazın soy ağacının başında duruyor.
Transistör sayısı yarım asırda milyonlarca kat arttı; sence önümüzdeki 50 yılda çiplerde neyin değişeceğini bugünden tahmin edebilir miyiz?