सीपीयू : कम्प्युटरचा मेंदू!

अगदी सुरुवातीच्या कम्प्युटर्सचे मेंदू व्हॅक्यूम ट्यूब्ज नावाच्या यंत्राचे बनायचे. या व्हॅक्यूम ट्यूब्ज आकाराने मोठ्या आणि तापट डोक्याच्या माणसासारख्या आग ओकणा-या उष्णतेच्या असत.

१९४६ साली तयार झालेल्या एनियॅक नावाच्या कम्प्युटरमध्ये अशा १८००० व्हॅक्यूम ट्यूब्ज होत्या, आणि ३० टन वजनाचं हे धूड चालवायला १४० किलोव्हॅट्स इतकी वीज लागायची! १९४८ साली जॉन बादीर्न, वॉल्टर ब्रेटन आणि विल्यम शॉकली यांनी बेल लॅबोरेटरीत ट्रान्झिस्टरचा शोध लावला, आणि कम्प्युटरचा कायापालटच झाला.

माणसाच्या शरीरात मेंदू जे काम करतो ते कम्प्युटरमध्ये 'सेंट्रल प्रोसेसिंंग युनिट (सीपीयू)' किंवा प्रोसेसर म्हणून ओळखला जाणारा भाग करतो. आपण कम्प्युटर विकत घेतो तेव्हा 'पी-फोर'वाला कम्प्युटर विकत घ्यायचा की पी-फाइव्ह की पी-सिक्स या प्रश्नांनी गांगरून जातो. ही सारी नावं या सीपीयूचीच असतात. अशा या सीपीयूची कहाणी अतिशय रंजक आणि तोंडात बोटं घालायला लावेल इतकी आश्चर्यकारक आहे!

अगदी सुरुवातीच्या कम्प्युटर्सचे मेंदू व्हॅक्यूम ट्यूब्ज नावाच्या यंत्राचे बनायचे. या व्हॅक्यूम ट्यूब्ज आकाराने मोठ्या आणि तापट डोक्याच्या माणसासारख्या आग ओकणाऱ्या उष्णतेच्या असत. १९४६ साली तयार झालेल्या एनियॅक नावाच्या कम्प्युटरमध्ये अशा १८००० व्हॅक्यूम ट्यूब्ज होत्या, आणि ३० टन वजनाचं हे धूड चालवायला १४० किलोव्हॅट्स इतकी वीज लागायची ! १९४८ साली जॉन बादीर्न, वॉल्टर ब्रेटन आणि विल्यम शॉकली यांनी बेल लॅबोरेटरीत ट्रान्झिस्टरचा शोध लावला, आणि कम्प्युटरचा कायापालटच झाला. १९५६ साली या तिघांना त्यांच्या शोधाबद्दल नोबेल पारितोषिक मिळालं. गंमत बघा, या शोधाचं जास्त श्रेय शॉकलीला दिलं जायचं. तोच तिघांच्या टीमचा प्रमुखही होता. पण नंतर माणसाची बुध्दी ही त्याच्या वर्ण-धर्मावर अवलंबून असते अशा निष्कर्षाचं मत त्याने मांडताच प्रचंड खळबळ माजली. टीकाकारांनी मग ट्रान्झिस्टरच्या जन्माची कहाणी पुन्हा नव्याने तपासली. आणि त्यांच्या लक्षात आलं की, शॉकलीचं काम सगळ्यात कमी असलं तरी श्रेय घ्यायला तो सगळ्यात पुढे होता!

काही पदार्थांमध्ये एका अणुतून दुसऱ्यात इलेक्ट्रॉन्सचा जणू मुक्त संचारच असतो. उदाहरणार्थ चांदी, तांबं, अॅल्युमिनियम, लोखंड वगैरे. याउलट काच, कोरडं लाकूड, कागद, प्लॅस्टिक या पदार्थांमधले इलेक्ट्रॉन्स आपापल्या अणुंंशी इमान राखून असतात. त्यांना आपण वीजरोधक (इन्स्युलेटर) असं म्हणतो. या दोघांच्या मधला प्रकार म्हणजे सेमीकंडक्टर. सिलिकॉन, गॅलियम ही त्याची उदाहरणं. अशा सिलिकॉनपासून ट्रान्झिस्टर बनतो. (असे ट्रान्झिस्टर्स बनवायचे अनेक उद्योग उभे राहिले आणि त्यामुळे अमेरिकेत आयटी उद्योगाचं माहेरघर असलेल्या कॅलिफोनिर्याच्या भागाला 'सिलिकॉन व्हॅली' असं नाव पडलं !) कम्प्युटरमध्ये ट्रान्झिस्टरचा वापर झाला, आणि त्याचा आकार कैकपटीनी कमी झाला पण त्याचबरोबर त्याची क्षमता प्रचंड वाढली. यानंतरच्या संशोधनात जॅक किल्बीनं १९५८ साली 'इंटिग्रेटेड सकिर्ट (आयसी)'ची निमिर्ती केली, आणि कम्प्युटरच्या जगात एकच गहजब उडाला! या संशोधनामुळे काही इंचाच्या पृष्ठभागावर डझनावारी ट्रान्झिस्टर्स बसवणं शक्य झालं. त्यामुळे कम्प्युटर्स अधिक छोटे आणि वेगवान बनले. किल्बीच्या शोधाची गंमत म्हणजे टेक्सास इन्स्ट्रूमेंट्स या कंपनीत तो नव्यानेच रूजू झाला होता. त्यावेळी सुटीच्या हंगामामुळे किल्बीचे बहुतेक सारे सहकारी कार्यालयातून गायब होते. अशा परिस्थितीत सुटीत काहीतरी विशेष करून सगळ्यांना इंप्रेस करावं असं किल्बीला वाटत होतं आणि त्यानं 'आयसी'चा शोध लावला! पुढे १९६७ साली हातात मावेल अशा कॅलक्युलेटरच्या शोधाचं श्रेयही त्याचंच होतं. दैवदुविर्लास बघा, याच किल्बीला एमआयटीच्या पूर्वपरीक्षेत कमीतकमी ५०० गुणांची गरज असताना ४९७ गुण मिळाले असल्यानं त्याला तिथं प्रवेश मिळाला नव्हता! इतकंच काय पण कित्येक दशकं किल्बीच्या शोधाचं महत्त्व सर्वसामान्यांना नीटसं माहीतसुध्दा नव्हतं ! शेवटी २००० साली त्याला नोबेल पुरस्कार मिळाल्यावर तो अचानक प्रकाशझोतात आला!

यानंतर १९८० सालापासून हार्डवेअरच्या तंत्रज्ञानात झालेल्या प्रचंड सुधारांमुळे एकाच छोट्या 'चिप' या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या प्लास्टिकसारख्या पदार्थाच्या छोट्याशा पृष्ठभागावर आधी हजारो, मग लाखो आणि नंतर तर चक्क करोडो ट्रान्झिस्टर्स बसवता यायला लागले. अतिशय मोठ्या प्रमाणावर ट्रान्झिस्टर्स एकत्र करण्याच्या या प्रकाराला आपण 'व्हेरी लार्ज स्केल इंटिग्रेशन (व्हीएलएसआय)' असं म्हणतो. यातूनच आपण सर्रास वापरत असलेला नेहमीचा, टेबलावर मावेलसा मायक्रोकम्प्युटर बनवणं शक्य झालं. या व्हीएलएसआय तंत्रज्ञानाचा वापर करून अधिकाधिक वेगवान आणि नवनव्या सुविधा पुरवणाऱ्या चिप्स बनवण्यात इंटेल कंपनी अग्रेसर आहे. इंटेलची स्थापना मूर आणि रॉबर्ट नॉईस यांनी १९६८ साली केली. नॉईसने स्वत: १९५९ साली एक सिलिकॉनपासून बनवलेली चिप बनवली होती. तर मूरने विल्यम शॉकली बरोबर आधी काम केलं होतं. 'इंटिग्रेटेड इलेक्ट्रॉनिक्स'चं छोटेखानी स्वरूप म्हणजे 'इंटेल'. इंटेलच्या यशातून प्रेरणा घेऊन नंतर एएमडी या कंपनीनेही कम्प्युटर्सचे सीपीयू बनवले. तसंच इंटेलनं जरा कमी दर्जाचा पण खूपच स्वस्त असा सेलेरॉन नावाचा सीपीयूही बनवला.

याच इंटेलच्या स्थापनेतला एक, गॉर्डन मूरचं एक वाक्य प्रसिध्द आहे, 'एका चिपवरच्या ट्रान्झिस्टर्संची संख्या पुढची दहा वर्षं दरवषीर् दुप्पट होत राहील'. प्रत्यक्षात दर अठरा महिन्यांनी ही संख्या दुप्पट होत गेली, आणि दहाच काय चाळीस वर्षं उलटूनही हा 'मूरचा सिध्दांत' अबाधित आहे!

या साऱ्या कंपन्या त्यांच्या चिप्सना नावं देतात. उदाहरणार्थ १९७० साली इंटेलनं '४००४' नावाची चिप बनवली. मग १९७२ साली '८००८', १९७४ साली '८०८०' असं करत १९९३ साली पेंटियम चिपची निमिर्र्ती झाली. यामागची गंमतशीर कहाणी अशी की चिप्सना आकड्यांची (४००४, ८०८०, ८०२८६ वगैरे) नावं दिल्याने इंटेलला त्यावर पेटंट्स मिळेनात. कारण आकड्यांवर पेटंट्स मिळत नसतात. म्हणून 'पेंटियम' हे नाव निघालं. या चिप्सची ताकद बघा! १९९७ साली बाजारात आलेल्या 'पेंटियम २' मध्ये ७५००० ट्रान्झिस्टर्स एका चिपवर होते, आणि ही चिप दर सेकंदाला ४० कोटी आकडेमोडी करू शकत असे! हीच क्षमता आताच्या चिप्समध्ये कैकपटीनं वाढली आहे! यातल्या 'पी सिक्स' सीपीयूची मूळ युक्ती 'डिजिटल इक्विपमेंट कापोर्रेशन (डेक)' नावाच्या कंपनीकडून इंटेलनं चोरली असल्याच्या आरोपांनी मोठं वादळचं उभं राहिलं. त्या भानगडीत 'डिजिटल'नं इंटेलला न्यायालयात खेचून ६०० ००० ००० डॉलर्सची वसुलीही केली !