Intel 4004

L’Intel 4004 est généralement présenté comme le premier microprocesseur commercialisé. Annoncé et mis en vente en novembre 1971, il marque une rupture majeure.

Pour la première fois, les fonctions essentielles d’un processeur sont intégrées au sein d’une seule puce. Cette innovation ouvre la voie à une nouvelle ère de l’électronique numérique.

Date et contexte de création

Le 4004 est issu d’un projet lancé en 1969 avec le fabricant japonais de calculatrices Busicom. L’objectif initial consiste à concevoir plusieurs circuits spécialisés pour une gamme de calculatrices électroniques.

Intel propose alors une approche radicalement différente. Au lieu d’une logique dédiée, l’entreprise imagine un processeur programmable, associé à un petit ensemble de puces mémoire et d’entrées/sorties. Cette architecture devient le jeu de composants MCS-4.

Consciente du potentiel de cette innovation, Intel rachète ensuite les droits de commercialisation de la puce. Elle peut ainsi la vendre indépendamment du contrat initial avec Busicom. Ce choix stratégique ouvre la voie au marché du microprocesseur généraliste.

Les ingénieurs du 4004

La conception du 4004 repose sur le travail conjoint de plusieurs ingénieurs :

• Federico Faggin : direction du projet, conception matérielle et mise au point du procédé à grille en silicium.
• Ted Hoff et Stan Mazor : définition de l’architecture et des principes du processeur programmable.
• Masatoshi Shima (Busicom) : contribution technique majeure et développement logiciel côté calculatrice.

Pourquoi le processeur programmable change le modèle industriel

Avant l’apparition des microprocesseurs, de nombreux systèmes reposent sur une logique câblée. Le comportement de la machine est alors directement inscrit dans le schéma électronique.

Dans ce modèle, toute modification nécessite une refonte matérielle. Avec un processeur programmable, le comportement est dissocié du matériel. Il devient possible de modifier les fonctionnalités par simple changement de programme.

• Souplesse fonctionnelle : ajout de nouvelles fonctions ou corrections par modification logicielle.
• Réduction des coûts : une même base matérielle peut servir à plusieurs produits.
• Maintenance facilitée : correction d’erreurs sans intervention matérielle.
• Évolutivité : ajout d’options ou d’optimisations dans les limites de la mémoire et de la puissance disponibles.

Les apports techniques du 4004

Le 4004 constitue un jalon fondamental de l’informatique industrielle :

• CPU monolithique : unité de calcul, registres et logique de contrôle intégrés sur une seule puce.
• Programmabilité : remplacement de la logique dédiée par un comportement logiciel.
• Intégration élevée : environ 2 300 transistors gravés en 10 µm.
• Architecture en chipset : fonctionnement avec des puces ROM, RAM et I/O dédiées (MCS-4).

Caractéristiques techniques essentielles

Le 4004 est un processeur 4 bits, conçu principalement pour le calcul décimal et le contrôle simple :

• Architecture : 4 bits, orientée BCD
• Fréquence : environ 740 kHz
• Nombre de transistors : environ 2 300
• Adressage : bus d’adresses sur 12 bits
• Boîtier : DIP 16 broches

Un changement de paradigme

L’importance du 4004 ne réside pas dans sa puissance, mais dans le changement de modèle qu’il introduit. Un même composant peut désormais piloter des fonctions très différentes selon le programme exécuté.

• Calculatrices et automatismes : domaine d’application initial avec Busicom.
• Systèmes embarqués : remplacement progressif de la logique câblée.
• Standardisation : émergence du schéma processeur + mémoire + entrées/sorties.

4004 et naissance de la micro-informatique

Le rôle du 4004 dans la naissance de la micro-informatique dépend de la définition retenue. Il marque clairement le début de l’ère du microprocesseur commercial programmable.

En revanche, les premiers micro-ordinateurs généralistes apparaissent avec les processeurs 8 bits, offrant un adressage et une polyvalence accrus. L’Intel 8008 équipe ainsi le Micral N en 1973, souvent cité parmi les premiers micro-ordinateurs commercialisés.

L’Altair 8800, basé sur l’Intel 8080, popularisera ensuite la micro-informatique auprès du grand public.

Image : Stelo.xyz, Pttn ou Thomas Nguyen — licence CC BY-SA 4.0.