Buzz
Khám phá về nguồn gốc của chip bán dẫn dẫn đầu, từ Intel 4004 ra đời vào cuối những năm 1971. Chip CPU 4-bit này đã mở ra một thời đại mới trong lịch sử công nghệ, bắt đầu với sự hỗ trợ cho máy tính 141-PF của Busicom. Khả năng lập trình linh hoạt của chip 4004 đã tạo nên sự đa dụng và giá trị kinh tế cho ngành công nghiệp bán dẫn, và đó cũng là nền tảng cho những thành tựu vĩ đại hơn hiện nay. Không có Intel 4004, có lẽ máy tính bạn đang sử dụng để đọc bài này cũng không thể tồn tại.
Tuy nhiên, thực tế thú vị là đôi khi sản phẩm đầu tiên không phải luôn được công nhận, đặc biệt khi nó là một bí mật quân sự. Intel 4004 có thể là chip bán dẫn đầu tiên trong thị trường thương mại, nhưng nếu nói đến chip bán dẫn đầu tiên được phát triển bởi con người, đó lại là Central Air Data Computer (CADC) do Garrett AiResearch sản xuất, là đối tác của nhà sản xuất máy bay Grumman và chiếc F-14 Tomcat nổi tiếng. F-14 đã kỷ niệm 50 năm kể từ lần đầu tiên cất cánh. Nhờ có CADC, phi công có thể theo dõi tốc độ siêu thanh và độ cao của máy bay, cung cấp thông tin quan trọng cho quá trình hạ cánh và tấn công, giúp điều chỉnh cánh máy bay ở mọi tình huống, kể cả ở tốc độ cao.Ray Holt và Bill Holt
Dù đã từ lâu, khi người cha của con chip kể về đứa con tinh thần của mình, mọi người vẫn ngập tràn nghi ngờ. Có phải họ sợ xâm phạm vào lịch sử, không muốn thay đổi những gì đã diễn ra theo cách của họ không?
Hiện tại, Ray Holt đã 76 tuổi và sinh sống ở vùng hẻo lánh ở bang Mississippi. Ông dạy môn STEM tại một trường trung học và điều hành một tổ chức phi lợi nhuận mang công nghệ tự động hóa đến với các em trẻ. Vài chục năm trước, sự nghiệp kỹ sư máy tính của Ray Holt suýt nữa không thể thực hiện. Lớn lên ở Compton, cậu bé Ray kiếm tiền bằng cách sửa xe đạp và radio bóng bán dẫn cũ. Tại trường trung học, ông là chủ tịch lớp và một vận động viên bóng chày xuất sắc, nhưng Ray cũng là một học sinh giỏi nhưng mắc chứng khó đọc. Mỗi lần giáo viên so sánh Ray với em trai của mình, họ luôn nói: “Tôi ước gì cậu giỏi như Bill”. Trong khi đó, Bill thực sự xuất sắc ở môn toán.
Ray Holt
Khi Ray tham gia bài kiểm tra năng lực cuối năm trung học, ông bị cho là kém về kỹ năng cơ học và bị khuyên rằng “đừng cố trở thành kỹ sư.” Nhưng Ray đã trở thành một sinh viên xuất sắc khi học tại đại học Idaho. Trong khi đó, Bill nhận được học bổng đến Stanford nhờ thành tích xuất sắc trong bóng chày. Ray gặp nhiều khó khăn cho đến khi tham gia môn Vật lý Điện và trở thành sinh viên giỏi nhất lớp. Sau khi nhận bằng kỹ sư điện từ Cal Poly Pomona, Ray được mời làm việc cho Bendix, Westinghouse và Garrett AiResearch. Ngẫu hứng thay, cậu em trai của Ray cũng đang thi tuyển vào Garrett AiResearch với vị trí lập trình viên máy tính. Cả hai anh em quyết định làm việc tại đó.
Và ở đây, Ray và Bill đã viết lên một phần trong lịch sử.
Chuyển đổi từ analog sang digital
Một trong những tính năng ấn tượng và sáng tạo nhất của máy bay F-14 Tomcat là khả năng điều chỉnh vị trí cánh để vận hành ở tốc độ siêu thanh. Điều này giúp Hải quân Mỹ có được một máy bay chiến đấu có thể bay nhanh hơn tốc độ Mach 2 (gần 2.500 km/h), dễ dàng điều khiển và hạ cánh trên tàu chiến, đồng thời vẫn có thể hoạt động hiệu quả ở tốc độ thấp để tuần tra trên biển.
F-14 Tomcat không phải là chiếc máy bay đầu tiên được thiết kế với cơ chế cánh mở và đóng. Trước đó đã có máy bay F-111 'mũi dài', bay từ những năm 60 của thế kỷ trước. Tuy nhiên, F-111 yêu cầu phi công phải thủ công điều khiển cánh bằng một cần gạt ở bên trái buồng lái. Trong khi đó, F-14 Tomcat được trang bị máy tính Central Air Data Computer để tự động điều chỉnh vị trí của cánh dựa trên dữ liệu về tốc độ tính toán từ máy tính.
Khi Ray bắt đầu làm việc tại Garrett, giám đốc nhân sự đưa cho ông một hộp chứa một bộ máy móc đầy bánh răng. Đó chính là máy tính cơ học được sử dụng trên máy bay F-4 Phantom. Ray được giao nhiệm vụ biến bộ máy cồng kềnh đó thành một máy tính điện tử để sử dụng trên máy bay mới.
Ông đưa ra các bản vẽ biểu đồ, mô tả từng cánh cửa logic trong máy tính, lấy thông tin từ các cảm biến analog và biến chúng thành dữ liệu số để xử lý trong máy tính Central Air Data Computer.
Đây không phải là Central Air Data Computer, mà là Standard Central Air Data Computer, được Không quân Mỹ phát triển vào những năm 80 dựa trên công nghệ trước đó để trang bị cho tất cả các máy bay tiêm kích của họ.
“Lúc ấy họ nói rằng, mặc dù thiết kế sẽ hiệu quả, nhưng các con chip sẽ không hoạt động tốt vì chúng quá lớn, dễ bị quá tải nhiệt. Chúng sẽ không đáng tin cậy, nên các anh phải thay đổi từng phần này sang phần kia.”
Central Air Data Computer hỗ trợ đa xử lý, có nghĩa là nhiều phép tính có thể được thực hiện bởi các con chip bên trong máy tính cùng một lúc. Ray nói rằng, thiết bị này tạo ra một đường ống cho phép các tác vụ được thực hiện theo thứ tự. Tác vụ tiếp theo bắt đầu ngay sau khi tác vụ trước hoàn thành, và máy tính được thiết kế để sử dụng nhiều chip xử lý. Điều này có nghĩa là hệ thống rất linh hoạt và có thể mở rộng. Sức mạnh xử lý của nó mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn rất nhiều so với tất cả các giải pháp khác tồn tại trên thế giới vào thời điểm đó.
Khi F-14 cất cánh lần đầu vào năm 1970, Popular Mechanics đã dành những lời ca tụng cho máy bay này: “Đó sẽ là một chiếc tiêm kích, một chiếc máy bay chiến đấu thực sự. Nó sẽ đảo cánh và đuổi theo những chiếc tiêm kích tốt nhất, ngay cả ở tốc độ siêu thanh, theo dõi chúng ở mọi tốc độ, hạ gục chúng bằng súng và tên lửa. Nó sẽ bay nhanh và bay xa. Nói một cách ngắn gọn, F-14 là một chiếc tiêm kích dành riêng cho việc thống trị bầu trời, được thiết kế để bảo vệ không trung khỏi mọi mối đe dọa đối với hạm đội.”
Bí mật không thể tiết lộ
Rõ ràng Central Air Data Computer trên F-14 đã chứng minh sự hiệu quả của nó. Ba năm trước, vào năm 2017, Ray trò chuyện với một sĩ quan Không quân Hoa Kỳ chịu trách nhiệm bảo trì chiếc máy bay gần 50 năm tuổi và phát hiện rằng công nghệ mà Ray, Bill cùng các đồng nghiệp đã phát triển vẫn không bao giờ bị thay thế và vẫn đang phục vụ trên F-14.
Việc chuyển đổi một máy tính cơ học thành kỹ thuật số vào năm 1968 rõ ràng là một bước quan trọng, đặc biệt khi nó được áp dụng vào một trường hợp yêu cầu độ bền và độ chính xác cao, vận hành được ở độ cao, nhiệt độ, tốc độ và áp lực lớn, những yêu cầu mà quân đội Mỹ đặt ra. Sau đó, Garrett ký hợp đồng tiếp theo và trở thành đối tác của nhiều cơ quan chính phủ Mỹ, trong đó có NASA.
Sau này, Ray viết một bài thuyết trình có tựa đề là “Kiến trúc của một chip vi xử lý” để xuất bản trên tạp chí Computer Design. Tuy nhiên, cả Garrett và Hải quân Mỹ đều không muốn bài viết này được công bố. Lý do đơn giản: An ninh. Rõ ràng, sau khi người em Bill qua đời, nhiệm vụ khó nhất của Ray là giữ bí mật về thành tựu của cả hai anh em. Bill ra đi khi thông tin về Central Air Data Computer vẫn là một bí mật tuyệt mật. Điều này có nghĩa là công lao của Bill cũng bị phủ lên bởi bóng tối. Ray nói: “Tôi chưa bao giờ có cơ hội tự hào về những gì Bill đã đạt được và đóng góp.”
Sau khi hoàn thành dự án Central Air Data Computer, Ray tiếp tục thiết kế các chip vi xử lý khác cho nhiều công ty. Trong những năm đầu thập kỷ 70, ông và đối tác hợp tác với Intel để hướng dẫn lập trình và vận hành chip CPU 4004 và 8008. Ông cũng sáng tạo ra một máy tính gọi là Sym. Bart Everett, một người sau này trở thành giám đốc kỹ thuật mảng tự động hóa của Trung tâm Hệ thống Chiến tranh Không gian và Hải quân Thái Bình Dương, đã sử dụng Sym để trang bị cho hai loại robot cảm biến mà ông tạo ra, có tên là Robart I và Robart II. Với thế hệ Robart III, mặc dù không sử dụng Sym nhưng Ray vẫn ghi nhận rằng nó là 'một trong những hệ thống tự động hóa quan trọng nhất thế giới'. Nhờ có Robart III, chúng ta có những robot vận hành mượt mà như các sản phẩm của Boston Dynamics ngày nay.
Một thời gian sau đó, Ray trở thành phó chủ tịch của Honeywell trong một thời gian ngắn. Ông tham gia cố vấn cho nhiều dự án và sau khi nghỉ hưu, ông quay trở về quê nhà ở Oklahoma.
Central Air Data Computer: Chip bán dẫn đầu tiên?
Câu hỏi này chỉ có lịch sử mới có thể trả lời một cách công bằng. Tuy nhiên, lịch sử thường phức tạp. Vào năm 1998, Ray cuối cùng đã được Hải quân Mỹ phép tiết lộ về Central Air Data Computer, và tờ The Wall Street Journal đã viết một bài báo có tiêu đề là 'Một 'người cha' nữa của chip bán dẫn muốn được ngành công nghiệp chip nhớ đến'.
Các kỹ sư tại Intel, những người thường được coi là 'cha đẻ' của chip bán dẫn, cho rằng Central Air Data Computer quá lớn, đắt đỏ và không đa năng như CPU mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Một chuyên gia nói rằng nó không phải là chip vi xử lý vì quy trình xử lý được chia đều cho nhiều con chip trong hệ thống. Một chuyên gia khác, Russell Fish, nói rằng, 'bất kỳ công ty nào sở hữu công nghệ như vậy đều có thể trở thành một ông lớn như Intel. Điều này có thể giúp tăng tốc độ nghiên cứu về chip bán dẫn trong ngành ít nhất 5 năm.'
Nhiều người khác cũng muốn được coi là cha đẻ của chip vi xử lý, rồi họ lao vào tranh luận, nhưng định nghĩa về chip vi xử lý vẫn là một vấn đề mà họ không thể đồng thuận.
Fish cho rằng, 'Những tranh cãi hoàn toàn không liên quan đến kỹ thuật, mà tất cả đều xoay quanh triết học.' Kỹ thuật, chip Intel 4004 4-bit chỉ có thể “đếm đến 16” (2 mũ 4), trong khi chip Central Air Data Computer 20-bit có khả năng “đánh giá các biểu thức đa thức bậc 6 đủ nhanh để điều khiển máy bay chiến đấu siêu thanh trong khi chiến đấu.” So sánh hai sản phẩm này về mặt kỹ thuật là một nhiệm vụ khó khăn.
Fish thừa nhận rằng: 'Những gì Ray đã làm là điều phi thường, đặc biệt là vào thời điểm đó. Ông ấy đã tiên phong trong nghiên cứu, cả về thuật toán và tính toán.'
Tuy nhiên, khi đọc giữa các dòng, ta có thể thấy Intel đã không ngần ngại xác nhận Central Air Data Computer là chip bán dẫn đầu tiên, khi mô tả CPU 4004 của họ như sau: “Vi xử lý đa dụng thế hệ đầu tiên có thể lập trình được đầu tiên trên thị trường.”
Công trình của Ray, Bill và đồng đội không phải là một sản phẩm dễ dàng mua bán ngoài thị trường. Nó phục vụ cho máy bay siêu thanh có thể bay ở tốc độ linh hoạt và bắn tên lửa với độ chính xác chưa từng thấy trước đó. Tuy nhiên, thành tựu này không đóng góp gì cho sự phát triển của công nghệ thông tin.
Và kết quả là, thành tựu của con chip bán dẫn đầu tiên cuối cùng đã bị bỏ quên trong một chiếc máy bay có tuổi đời gần 50 năm, và được Hải quân Mỹ ngừng sử dụng vào ngày 22/9/2006.
Theo Wired
