Federico Faggin

Federico Faggin
Federico Faggin, nasce il 1 dicembre 1941 a Isola Vicentina
(VI), ha cominciato a lavorare a 19 anni per l'Olivetti, nel 1961,
per la progettazione e costruzione di un "piccolo" (si fa per
dire: piccolo quanto un frigorifero da cucina) computer digitale.
Passò poi alla SGS/Fairchild italiana (oggi ST-Microelectronics),
sempre nel campo della progettazione, dove creerà un metodo per lo
sviluppo e la produzione di componenti in tecnologia MOS (metal
oxide semiconductor), la tecnologia silicon gate ed il primo
circuito
integrato
(il
3708).
Troverà
tempo
per
studiare
matematica e fisica, laureandosi in fisica summa cum laude nel
1965 a Padova. Nel febbraio 1968 venne mandato per uno stage di
sei mesi in California: da lì non è più tornato.
Ha ricevuto una discreta quantità di premi, medaglie e
riconoscimenti a livello internazionale, fra cui la laurea honoris
causa dall'Università di Roma Tor Vergata nel 2002.
Passato alla Intel, tra il 1969 e il 1970 progetta la serie
"4000" (4001: ROM di 2048 o 4096 bit; 4002: RAM di 320 bit con un
paio di porte di I/O; 4003: registro shift a 10 bit con input
seriale e output parallelo; 4004: microprocessore a 4 bit in un
package a 16 pin, con la bellezza di 2250 transistor compressi in
una piastrina di 4mm×3mm) per un cliente giapponese che però andrà
in bancarotta qualche anno più tardi.
Il 4004 poteva indirizzare fino a 4 kbytes di memoria e il
prezzo commerciale al lancio era di 400$.
L'Intel 4004 è il primo vero microprocessore in circolazione;
fino a quel momento un "processore" occupava non meno di un'intera
scheda poiché nessuno si era ancora preoccupato di integrare i
suoi componenti in un singolo chip - e questo fu invece ciò su cui
si era appassionato Faggin (che aveva già dimostrato personalmente
dimostrato che la tecnologia silicon gate era affidabile).
Alla Intel, che produceva solo memorie, i dirigenti credevano
che simili arnesi fossero utili solo per le calcolatrici (ed
infatti lo pretesero in un chip a 16 pin, col risultato che
eseguiva solo 60mila istruzioni al secondo, laddove in un
comunissimo package a 40 pin, con molto meno multiplexing, avrebbe
fatto almeno il triplo; per giunta la Intel fu alquanto avara,
concedendo solo 150mila dollari di finanziamenti totali), ma col
tempo si dovettero ricredere. Entrato in produzione nel giugno del
'71, il 4004 fu venduto a partire dal novembre 1971 col nome più
generico "MCS-4" (che significava nientemeno che "Micro Computer
System - 4 bit"), e poteva reggere un clock di 0,74 MHz.
La velocità di 0,74 MHz va interpretata così:
•
•
•
il periodo minimo di clock 1,35 microsecondi;
durata minima di un'istruzione (fetch/execute): 8 cicli
di clock;
dunque la durata minima di un'istruzione è 10,8
microsecondi.
Fra parentesi, il 4004 è "ancora in circolazione" perché usato
a bordo della Pioneer 10, la sonda lanciata nel 1972 che è da
qualche anno uscita dal sistema solare ed è attualmente a 1474
minuti-luce dalla Terra (l'ultimo segnale telemetrico è arrivato
ad aprile del 2002, e dopo gennaio 2003 se ne sono perse le
tracce: beh, a furia di allontanarsi dal Sole a 12 km/sec...).
Il processore PPS-4 della Rockwell arrivò nove mesi più tardi,
perché alla Rockwell avevano seguito la via canonica, senza i
geniali trucchetti di Faggin come il "bootstrap load" per
risparmiare sui transistor ed il "buried contact" (contatti
"bruciati") per aumentare la densità dei circuiti, "trucchetti"
all'italiana che permisero di realizzare molto più velocemente e
con molte meno spese rispetto alla Rockwell.
Su pressione di Faggin, il modello successivo (sviluppato tra
il 1971 e il 1972), originariamente chiamato Intel 1201 e poi
rinominato 8008, fu ad 8 bit e poteva accettare un clock
discretamente veloce (da 0,75 MHz fino a 1,2 MHz), in un package a
40 pin.
Nel tentativo di piazzare commercialmente l'8008, Faggin fa
tesoro delle obiezioni dei possibili grossi clienti (IBM, Nixdorf
e altri) e decide di creare una nuova versione da ben 4500
transistor, l'8080, capace di accettare 2MHz di clock, e che
faticherà non poco a farsi accettare dalla stessa Intel (durante i
nove mesi di combattimenti con i capi, per poco la Intel non perse
la leadership a favore del concorrente nascente della Motorola, il
microprocessore 6800, dal quale poi nascerà il 6502 della
Commodore).
L'8080 aveva la possibilità di accettare "interrupts", il che
gli apriva un mercato enorme (la logica degli interrupts prevede
che le periferiche esterne segnalino al processore quando sono
pronte a trasmettere/ricevere/stampare/etc il prossimo pacchetto
di dati; mancando la logica ad interrupts, il processore deve
continuamente controllare ogni periferica per vedere quale è
"pronta" per l'uso - metodo detto "polling" -, sprecando così un
sacco di tempo che avrebbe altrimenti potuto dedicare al calcolo).
Alla Intel, viste le massicce prenotazioni, finalmente si
convinsero della bontà dell'8080, tanto da cambiare il proprio
numero di telefono in modo che terminasse per "8080". L'8080 fu
richiestissimo dal mercato, e in breve cominciarono anche a
copiarlo (per lo più legalmente) ovunque, perfino in Russia.
Nello stesso periodo nascevano i club di appassionati
dell'8080, i circoli universitari, i primi computer molto venduti
e perfino... il primo Basic di Bill Gates, scritto proprio per
l'8080.
Dopo anni di duro lavoro alla Intel, quando ormai aveva
ottanta persone che dipendevano da lui (e assorbiva più della metà
dei fondi del settore di Ricerca e Sviluppo), a causa delle
pressioni del management della Intel (come ad esempio col
controllo degli orari di ingresso al lavoro e la stupida politica
di non promuovere seriamente la ricerca sui microprocessori),
Faggin, appena trentaduenne, decise di lasciare la Intel e di
fondare una sua azienda - la mitica Zilog - a Cupertino (nella
Silicon
Valley),
verso
l'ottobre
del
1974.
La Intel, che pure ormai campava di rendita con l'8080 (che ancora
nell'estate del 1975 si vendeva a 179 dollari al chip) non glielo
perdonerà mai.
"Zilog" stava per Z(latest)-i(ntegrated)-log(ic)
ossia "ultimissimi ritrovati nei circuiti integrati".
devices,
Neanche il tempo di accordarsi con un collega per fondare
l'azienda, che una rivista (Electronics News) pubblica un
articolo, e qualcuno dalla Exxon telefona per chiedere come
potervi investire. Davvero una manna, vista la recessione di
quell'anno (che si protrarrà per tutto l'anno successivo, portando
al fallimento molte aziende famose del decennio precedente). La
Exxon è conosciuta in Italia per il marchio "Esso" dei
distributori di benzina.
Il primo progetto della Zilog fu il microcontroller Z8,
dopodiché con il ricco investimento della Exxon (circa mezzo
milione di dollari) si allargò allo Z80. Lo Z80, compatibile con
l'8080 della Intel, contenente oltre 6000 transistor, più veloce
(2.5
MHz),
più
semplice,
molto
meno
elaborato
quanto
a
circuiteria, col doppio dei registri e con integrato un sistema di
refresh della memoria, ebbe ragione dei concorrenti e dello stesso
8080 come descritto da una vignetta apparsa su una rivista tedesca
di elettronica nel 1976: uno Z80 che assale e sottomette l'8080,
con sullo sfondo i pozzi di petrolio della Exxon.
Lo Z80 fu immesso sul mercato in quel magico maggio del 1976.
Restò in produzione sostanzialmente immutato (tranne le migliorie
sulla velocità del clock e sui consumi) per vent'anni, fino al
1995, quando nella stessa Zilog si passò all'era degli Z80compatibili con un sacco di roba a bordo, per esempio l'eZ80 da
50MHz con architettura pipeline, ossia una istruzione per ogni
ciclo di clock in condizioni ottimali.
Faggin aveva disegnato a mano lo schema dello Z80, come del
resto per tutti i suoi progetti precedenti, perché si era ancora
molto lontani dai tempi del CAD (computer aided design). La
risposta della Intel fu l'8085, un miglioramento dell'8080 capace
di andare a 3MHz, che però pur vivendo di rendita del nome della
Intel, non sfondò nel mercato perché non era... "compatibile Z80"!
(la Intel non gliela perdonerà mai).
Il successo dello Z80 è stato continuo e sempre crescente, per
moltissimi anni, praticamente fino ad oggi. Fino al boom
definitivo dell'MS/DOS dopo la metà degli anni ottanta, il primo e
unico standard serio per le applicazioni per l'ufficio era il
computer basato su Z80, con sistema operativo CP/M, e tipicamente
64k di memoria RAM; i cloni dell'Apple II intaccheranno questo
primato ma per poco tempo e solo grazie al nome Apple (e
all'architettura "a slot", non certo per il loro processore 6502).
Quando a causa della politica commerciale della IBM si
cominciò ad usare ovunque i processori della famiglia Intel 8086
(il primo 8086 aveva 29000 transistor), lo Z80 passò a popolare un
gran numero di "home computer" e di videogiochi da bar. E quando
si smise di produrre computer con processore a 8 bit, lo Z80
ancora campeggerà nei sistemi embedded e nei videogiochi come il
Gameboy. A tutt'oggi lo Z80 è ancora utilizzato (per lo più sotto
forma di "microcontroller", non più in versione "pura"). Non so se
Faggin prevedesse un successo pluridecennale per la sua creatura;
probabilmente due o tre anni sulla cresta dell'onda gli sarebbero
sembrati il massimo che potesse desiderare...
Paradossalmente, lo Z8 fu terminato solo dopo lo Z80 (fra
parentesi: non è da confondere con un prodotto della Zilog di
questi ultimissimi anni che si chiama Z8 proprio come quello
all'epoca). Dopo quel progetto si passò subito alla produzione
dello Z8000, un processore a 16/32 bit. La Motorola nel frattempo
stava per lanciare il suo primo processore a 16/32 bit, il 68000,
un mostro chiamato così dal numero dei transistor che lo
componevano (sessantottomila) sul quale aveva investito senza fare
economia, mentre l'Intel stava lanciando l'8086 (a 16 bit). Lo
Z8000 era più piccolo, più potente e più economico dell'8086 e del
68000, ma "il mercato" guardò altrove.
La IBM era infatti in guerra con la Exxon e quindi optò
clamorosamente per la famiglia Intel 8086 (dopo aver scartato il
Motorola 68000 per il costo eccessivo), emanando addirittura una
circolare interna in cui si diceva di boicottare la Zilog perché
"affiliata" con la Exxon. Questa scelta "politica" dell'IBM, che
nel 1981 sfornò il suo primo IBM PC deliberatamente equipaggiato
con un vergognoso processore Intel 8088 a 4.77 MHz e 16, 32 o 64k
RAM, fu il caposcuola per tutti gli imitatori e avviò il terribile
mercato degli "IBM compatibili" che dura a tutt'oggi. Lo Z8000
avrà dunque vita assai breve; solo la Olivetti lo utilizzò nella
sua linea "L1" (i mitici M20, M30, M40, M60), capendo però che per
restare sul mercato ci si doveva adeguare alla compatibilità IBM
(e dunque i fatidici M19 basato su Intel 8088, M24 basato su 8086,
etc).
Stufo della pretesa della Exxon di dettare legge in casa sua,
Faggin alla fine del 1980 fu addirittura costretto ad abbandonare
la Zilog che lui stesso aveva creato. Del resto altri famosissimi
marchi venivano nel frattempo assorbiti e - di fatto - distrutti:
la Shlumberger acquisì e fece sparire la Fairchild, la Honeywell
metabolizzò la Synertek, etc. La Zilog esiste ancora, certo, ma è
l'unica superstite di almeno una dozzina di aziende di quello che
Faggin chiamava "l'impero Exxon".
Alla Zilog cominciarono la progettazione dello Z800, un 16/32
bit con MMU ("memory management unit") dall'architettura -ahiméassai complicata, oltre che incompatibile con lo Z8000; quando fu
pronto per essere immesso sul mercato, era già superato. La Zilog
resterà in piedi solo a causa della colossale eredità dello Z80
(alcuni maligni insinuano che ciò è vero ancora oggi).
Faggin passò al campo delle telecomunicazioni e fondò la
Cygnet Technologies e il suo primo studio fu un telefono
intelligente da connettere al personal computer, di cui nel 1984
era riuscito a vendere circa 5000 pezzi. Negli stessi anni lo Z80
era al suo massimo splendore (a tutt'oggi pare che siano stati
venduti oltre un miliardo di pezzi), mentre lo sviluppo dello
Z8001 (successore dello Z8000) proseguiva con lo Z80000, un 32-bit
full-pipeline a sei passi con bus da 24 bit (16Mb) e 256 bytes di
memoria cache "freezabile" da software sulle routine che il
programma decideva dover essere più veloci. Ma in quello stesso
1986 era già l'80386 della Intel a farla da padrone (anche se il
pipelining verrà raggiunto dagli altri solo cinque anni dopo,
dall'Intel con l'80486 e dalla Motorola con il 68040).
Nel 1986 Faggin dovette lasciare anche la Cygnet, e fondò la
Synaptics, che per i primi anni farà solo ricerca sul "pattern
recognition", ma che poi presenterà nel 1994 il "touch pad" che da
allora sta popolando praticamente tutti i notebook in circolazione
fino ad oggi. La IBM ha negli anni studiato e provato una montagna
di soluzioni alternative al mouse per i propri notebook computer,
ed è difficile pensare che la sua ritrosia ad utilizzare il
semplicissimo ed economicissimo touchpad non sia in qualche modo
una conseguenza remota di quella guerra commerciale con la Exxon
(e di conseguenza con Faggin).
La stessa Intel, per ovvi (e bassi) motivi commerciali, ha
fatto di tutto per cancellare la presenza di Faggin dalla sua
storia, fino al punto di "assegnare" la paternità dell'invenzione
del primo microcomputer, il 4004, ad un altro progettista suo
"fedelissimo"... in realtà, guardando i "wafer" del 4004, si
notano le iniziali "F.F." stampate nel microcircuito, ed i primi
due brevetti riguardanti il 4004 furono proprio a nome di Faggin.
La Intel brevetterà inoltre diverse idee di Faggin senza
farglielo sapere - questa storiaccia dei brevetti si protrarrà per
moltissimi anni a venire.
La storia non è finita! A luglio 2002 Faggin riprese i
contatti con la Zilog; attualmente (2006) è CEO (Chief Official
Executive)
della
Foveon,
l'azienda
che
ha
prodotto
gli
avveniristici sensori per la fotografia digitale che surclassano
ampiamente i CCD e i CMOS, rispetto ai quali non hanno bisogno di
"grigliare" il colore.
Federico Faggin è dunque da riconoscere almeno come:
•
•
•
•
l'inventore del primo microcomputer a 4 bit, il 4004 prodotto
dalla Intel, tra il 1969 e il 1971;
l'inventore
del
più
famoso
e
diffuso
e
longevo
microprocessore della storia dell'informatica, lo Z80, tra il
1974 e il 1976;
l'inventore del più semplice dispositivo di puntamento dai
tempi del mouse: il touchpad, tra il 1992 e il 1994;
tutto questo per non parlare della tecnologia MOS, del
silicon gate, etc.
Articolo pubblicato:
Il cuore dello Z80 parla italiano.
Il microprocessore più famoso del mondo è senza dubbio lo Z80: dal
suo lancio commerciale nel maggio del 1976, tra Z80 e "compatibili
Z80" ne sono stati venduti oltre un miliardo di pezzi, e gode di
un successo ininterrotto che sta per toccare i trent'anni. Pochi
però sanno che la mente che lo ha partorito è quella di un
italiano, Federico Faggin. E c'è anche di più... Trapiantato in
California dal 1968, l'appena ventiseienne Faggin viene assunto
dalla
Intel
per
la
quale
progetta
e
realizza
il
primo
microprocessore su singolo chip, il 4004, che fu lanciato sul
mercato alla fine del 1971. Si trattava di un processore a 4 bit
capace di ben 92 operazioni al secondo. Nonostante i vertici della
Intel fossero poco entusiasti - poiché all'epoca la Intel
produceva solo memorie per computer - Faggin andò avanti e creò un
anno dopo il successore a 8 bit del 4004, che fu chiamato 8008.
Questo microprocessore era assai più veloce - poteva reggere un
clock da 0,75 MHz - e Faggin stesso fu incaricato di contattare i
possibili grossi clienti per piazzarlo commercialmente. Fece
tesoro delle obiezioni di IBM, Nixdorf e altri, e lavorò su una
nuova versione del processore, che verrà chiamato 8080. A causa
del supporto degli interrupts, per l'8080 si prospettava un
mercato enorme, ma Faggin ebbe da lottare per nove mesi per
convincere i vertici. Ed infatti una volta lanciato sul mercato
ebbe un grande successo, al punto che la Intel cambiò il suo
numero di telefono perché terminasse con "8080". Per la politica
della Intel di non promuovere adeguatamente la ricerca sui
microprocessori, nel 1974 Faggin fu costretto a lasciarla per
fondare una sua azienda, la Zilog, sulla quale investì subito un
colosso come la Exxon. Il primo grande progetto della Zilog fu lo
Z80, un processore a 8 bit compatibile con l'8080 (le tipiche
battaglie legali sulle compatibilità cominceranno diversi anni più
tardi), più economico, più potente, più veloce, e meno esoso
quanto a circuiterie. Fu lanciato sul mercato nel maggio del 1976,
oscurando il successo dell'8080. Alla fine degli anni settanta si
cominciò a lavorare su processori a 16 e 32 bit. Mentre alla Zilog
si creava lo Z8000 e alla Intel nasceva l'8086 (che all'8080
somigliava però solo nel nome), il mercato veniva inondato da
computer basati su processore Z80 e sistema operativo CP/M (oppure
Basic residente); anche sir Clive Sinclair adottava lo Z80 per la
sue prime creature, lo ZX80 e lo ZX81. Ma nel dicembre del 1980,
stufo della pretesa della Exxon di dettar legge in casa sua,
Faggin fu costretto a lasciare la Zilog che lui stesso aveva
fondato,
smettendo
definitivamente
di
lavorare
sui
microprocessori. Nel frattempo la IBM, nel far guerra alla Exxon,
scelse per i suoi PC i processori della famiglia Intel 8086
preferendoli agli Z8000, nonostante questi ultimi fossero più
convenienti, ed emanò addirittura una circolare interna in cui si
diceva di boicottare la Zilog perché "affiliata" con la Exxon. Il
successivo boom degli "IBM compatibili" fu tale che anche
l'Olivetti, che aveva da poco lanciato il suo M20 con processore
Z8000, si convertì agli Intel. Nell'aprile del 1982 Sinclair aveva
lanciato lo Zx Spectrum, basato sul processore Z80A (versione
migliorata e più veloce dello Z80) ma per qualche motivo che a noi
comuni mortali è dato solo di congetturare, il QL fu costruito
attorno al processore Motorola 68008 anziché sullo Z8000. Negli
anni ottanta lo Z80, via via meno appetibile per le macchine per
l'ufficio, fu utilizzato nei videogiochi da bar e negli home
computer (Sinclair, MSX e moltissimi altri), e successivamente
venne adottato nei piccoli videogiochi (un nome per tutti, il
Gameboy Nintendo) e nei sistemi industriali, schede elettroniche,
impianti telefonici, etc. Qualche anno dopo Faggin fondò la
Synaptics, che nel 1994 lanciava il touch pad, il tappetino
elettrostatico di grandissimo successo che ha sostituito il mouse
in quasi tutti i computer notebook che oggi vediamo in
circolazione. Sono state assai spesso le guerre commerciali a
determinare il successo o l'insuccesso di un progetto: un caso che
meriterebbe attenzione è la ritrosia della IBM ad utilizzare il
touch pad nei suoi notebook fino a tempi quasi recenti. La stessa
Intel, nella sua storia ufficiale, ha assegnato la paternità
dell'invenzione del primo microcomputer del mondo, il 4004, ad un
altro suo progettista, nonostante tra i microcircuiti del 4004
siano chiaramente leggibili le iniziali "F.F." di Federico Faggin.
Paolo Lombardi