In Memoriam: Chuck Near, un extraordinario ingeniero y director de ingeniería

El hombre sentado frente a mí había llegado a la Universidad Case Western Reserve en el invierno de principios de 1975 para reclutar nuevos graduados en ingeniería para Hewlett-Packard. La universidad había adquirido recientemente una computadora de escritorio HP 9830A y una impresora de páginas térmicas 9866A. Estos dos productos transformaron mi experiencia con la computadora. En lugar de introducir tarjetas perforadas en un lector de tarjetas/impresora de líneas y esperar a que la impresora escupe varias páginas con barra verde informándole que el Univac 1108 al otro lado de la calle del edificio del departamento de informática había detectado un error de sintaxis en su segunda tarjeta y abortó su ejecución. , la HP 9830A era una computadora interactiva autónoma sobre un escritorio. Cuando cerraste la puerta de la habitación donde residía, era todo tuyo. Fue increíble. Fue revolucionario. Era el futuro. Le dije al hombre sentado frente a mí que no me importaba dónde se fabricara esa HP 9830A, que ahí es donde quería estar.

El hombre que reclutaba para HP era Chuck Near. No lo sabía en ese momento, pero él había diseñado la placa de procesador para la HP 9830A y estaba metido hasta las rodillas en esta revolución informática. Su sencilla respuesta a mi solicitud: "Creo que eso se puede arreglar".

A veces, los planetas se alinean.

Chuck Near me abrió la puerta a HP y me dio la entrada a una carrera como ingeniero eléctrico recién formado. En julio de 1975, comencé a trabajar como ingeniero de diseño en el laboratorio de la División de Productos de Calculadoras (CPD) de HP en Loveland, Colorado. En aquel entonces, Loveland era una ciudad agrícola donde los agricultores cultivaban remolacha azucarera y Hewlett-Packard fabricaba las computadoras de escritorio más avanzadas del mundo. Comencé en la sección de E/S y periféricos de Chuck Near del laboratorio de CPD. Eso fue hace 48 años. Cerca de medio siglo.

Recientemente descubrí que Chuck Near falleció en 2020. Probablemente nunca hayas oído hablar de él. Estoy a punto de remediar eso, porque Chuck Near hizo importantes contribuciones a HP y a la industria electrónica.

Chuck Near obtuvo un BSEE de la Universidad Estatal de Michigan en 1961 y se unió a los laboratorios HP de Hewlett-Packard ese mismo año. Su primer proyecto en HP Labs fue el voltímetro digital (DVM) 3440A. HP fue posiblemente la cuarta o quinta empresa en ofrecer un voltímetro digital con la introducción del 405AR en 1958, después de Non-Linear Systems (NLS), Cubic y Cohu. NLS presentó su primer DVM en 1952. Cubic lo siguió en 1957 y Cohu presentó su primer DVM un año después. Estas tres empresas fabricaron DVM electromecánicos basados en escaleras de resistencias de precisión e interruptores escalonados adaptados de sistemas de conmutación telefónica automática. El DVM de 3 dígitos 405AR totalmente electrónico de HP utilizó integración de pendiente única. A pesar de su diseño más avanzado y su avanzada pantalla de tubo Nixie, el HP 405AR simplemente no era competitivo según sus especificaciones. Le fue mal en el mercado.

Near se asoció con Dave Cochran en el proyecto HP 3440A DVM. Cochran había comenzado a trabajar para HP como técnico de laboratorio cuando se quedó sin dinero y no pudo completar su título de EE en la Universidad de Stanford. Cuando Cochran y Near se unieron como equipo, Cochran ya tenía un proyecto de diseño exitoso en su haber: el oscilador de audio HP Modelo 204B, una versión transistorizada del Modelo 200 de válvulas de HP. El oscilador Modelo 200 fue un diseño de Bill Hewlett y el primero de HP. Producto, por lo que fue tratado con gran respeto.

En lugar de la integración de pendiente única del 405AR, Cochran y Near planearon utilizar una técnica de integración de pendiente doble más nueva que compensaría automáticamente los errores de medición causados por las tolerancias de los componentes. Sin embargo, para que esta técnica funcionara, el diseño requería diodos conectados térmicamente y perfectamente adaptados. Cochran convenció a un colega del laboratorio de estado sólido de HP para que fabricara un diodo dual de un solo chip, que según él era el primer circuito integrado de HP, incluso si solo tenía dos diodos en el chip. Por orden de la gerencia, el equipo también aprovechó la mayor cantidad posible de la tecnología existente de HP, incluidos los conjuntos de pantalla y contador de décadas desarrollados por la División de Frecuencia y Tiempo de HP para su línea de temporizadores y contadores.

HP presentó el DVM HP 3440A de 4 dígitos en noviembre de 1963 y fue un gran éxito: vendió más de diez mil unidades en 1968 y estableció firmemente a HP como un fabricante de DVM competitivo. Con una frecuencia de muestreo máxima de cinco lecturas/segundo, el HP 3440A fue mucho más rápido que su competencia electromecánica. El DVM HP 3440A se convirtió en el primero de una larga línea de DVM y DMM HP de la serie 3400 de éxito. Esa tradición continúa a través de Keysight, fundada en 2014, que es una de varias derivaciones del HP original.

Chuck Near (derecha) y Dave Cochran (izquierda) pusieron a prueba el DVM HP 3440A en 1963. Crédito de la imagen: HP Journal

Después de completar el proyecto 3440A DVM y luego obtener un MSEE de la Universidad de Stanford en 1964, Near comenzó un nuevo proyecto en HP Labs. HP recién comenzaba a incursionar en las computadoras y presentaría la minicomputadora HP 2116A de 16 bits en 1966, después de un proyecto de desarrollo de 1 año. En ese momento, la norma con las minicomputadoras era almacenar tanto el código como los datos en una memoria de lectura/escritura de núcleo magnético. HP compró su memoria central a Ampex.

Introducir el sistema operativo y los programas en la memoria central fue el primer paso para operar estas computadoras. Los cargadores de arranque con cinta de papel eran la técnica generalmente aceptada, y puedo afirmar por experiencia personal que la carga de arranque es una molestia. Rebobinar la cinta de papel después de que se desenrolla en el suelo también es una molestia.

Además, la memoria central es cara, por lo que Near y Arndt Bergh comenzaron a desarrollar una ROM que podría usarse para almacenar un cargador en minicomputadoras. Pero no se propusieron desarrollar una ROM semiconductora porque los procesos de circuitos integrados no serían capaces de producir ROM grandes capaces de almacenar programas durante varios años más.

Sin embargo, la ROM de PCB de Near no terminó en las minicomputadoras de HP. En cambio, HP Labs inició otro proyecto en 1965 y necesitaba urgentemente una ROM. Ese año, el físico y matemático Malcolm Macmillan y el inventor Tom Osborne hicieron presentaciones en los laboratorios de HP con unas pocas semanas de diferencia. Ambos hombres habían desarrollado prototipos de calculadoras de escritorio y pensaron que HP podría querer ingresar a ese negocio. Las visitas tan cercanas de Macmillan y Osborne impulsaron al director de HP Labs, Barney Oliver, a dirigir parte de la energía de ingeniería creativa de HP en una dirección completamente nueva.

El prototipo de calculadora Athena de Macmillan podía realizar funciones trigonométricas y trascendentales basadas en los algoritmos CORDIC de Jack Volder, pero el prototipo era una máquina de punto fijo y su diseño de hardware era enorme y lleno de errores. Osborne también había desarrollado una calculadora a la que llamó "Máquina Verde". Era un diseño de punto flotante basado en un diseño de hardware muy elegante que usaba un procesador VLIW de 64 bits y construido con transistores discretos, pero era una calculadora de 4 funciones y no realizaba cálculos trascendentales como la Athena. Oliver se dio cuenta de que HP podía crear un producto ganador fusionando las ideas detrás de estas dos máquinas para crear una calculadora científica que atrajera a los ingenieros.

Oliver llevó a Osborne a ver la ROM de PCB de Chuck Near. En ese momento, era sólo una pequeña ROM de 64 bits (8 palabras por 8 bits). Oliver preguntó a Osborne si el diseño de su calculadora podría adaptarse para utilizar esta tecnología. Con cierta vacilación, Osborne dijo: "Sí". Su vacilación no fue causada por la idea de convertir su diseño a ROM. Fue causado por su incertidumbre de que el diseño experimental de ROM de Near pudiera ampliarse en un factor de 500, que es el tamaño que Osborne estimó que necesitaría para la ROM de la calculadora. Ante un “sí”, Oliver encargó a Osborne la tarea de adaptar la ROM de Near para la calculadora de escritorio, que eventualmente se llamaría HP 9100A.

El diseño de la ROM HP 9100 de Near empleó un acoplamiento inductivo entre las capas de unidad y detección y finalmente logró una densidad de bits de 1000 bits/in2 con importantes contribuciones técnicas de Osborne y esfuerzos heroicos para lograr trazas y espacios de 10 mil del taller de PCB de HP en Loveland, Colorado. (Hoy en día, los trazos y espacios de PCB de 5 mil son habituales).

Desafortunadamente, la tecnología de placa de circuito impreso multicapa estándar de la época no podía producir una ROM confiable y de alta capacidad debido al material intercalado entre las distintas capas de la placa de circuito impreso multicapa. Una placa de PC multicapa se fabrica produciendo primero varias placas muy delgadas de doble cara y luego uniéndolas entre sí. El relleno sándwich estándar es una estera de fibra de vidrio impregnada con resina (llamada "preimpregnada") y las capas se unen mediante calor para derretir la resina y una tremenda presión.

El diseño final de la placa ROM consistió en un sándwich de ocho placas de doble cara. Las propiedades eléctricas del preimpregnado eran lo suficientemente inconsistentes como para hacer que los primeros prototipos de ROM funcionaran de manera poco confiable. Hubo demasiada fuga eléctrica. Barney Oliver, director de HP Labs, sugirió utilizar teflón en lugar de preimpregnado. Near intentó aumentar las capas preimpregnadas con láminas de teflón. Funcionó y se convirtió en el “ingrediente secreto” de la ROM de la placa de circuito de HP. Las láminas de teflón siguieron siendo un secreto comercial de HP durante muchos años. La Unión Soviética intentó copiar el HP 9100A y lo habría logrado, excepto que los ingenieros soviéticos no pudieron replicar la ROM de la PCB.

Microfotografía de la capa interna de la ROM de PCB de 32 kbit de Chuck Near que muestra las líneas de accionamiento en zig-zag (color cobre) y las líneas de detección (líneas negras detrás de las líneas de cobre). El taller de PCB de HP finalmente logró anchos de línea de 10 mil al superar los límites de la litografía de placas de circuito alrededor de 1968. Crédito de la imagen: Tom Osborne

HP presentó la calculadora 9100A en septiembre de 1968. Con sus funciones trascendentales, capacidades programables y lector de tarjetas magnéticas integrado para almacenamiento, la 9100A fue un gran éxito y expulsó del mercado a los proveedores de calculadoras tradicionales como Wang.

Marco Negrete, gerente de laboratorio de I+D de la división Loveland de HP en Colorado, trajo el HP 9100A de los laboratorios HP en Palo Alto a Loveland como una línea de productos única que ayudaría a construir la división. Sospechaba que la computación de escritorio podría ser simplemente un mercado de alto crecimiento. Él demostraría tener razón. Al mismo tiempo, Negrete convenció a Chuck Near para que se mudara a Colorado, algo que había estado intentando hacer desde que Near y Cochran desarrollaron el HP 3440A DVM. Near había dedicado mucho tiempo a desarrollar pruebas de producción automatizadas basadas en la minicomputadora HP 2116 para componentes HP 9100A, incluida la placa ROM de 32 kbit.

Chuck Near en 1968. Crédito de la imagen: HP Journal

El HP 9100A tuvo tanto éxito que abrió grandes mercados nuevos para HP y provocó la creación de una nueva división de HP, la División de Productos de Calculadoras (CPD). El primer gran proyecto de CPD fue planificar, diseñar y construir el sucesor del HP 9100A. Los ingenieros de CPD definieron una familia de calculadoras/computadoras de escritorio, con calculadoras de escritorio de gama media y alta, además de un modelo de gama baja que reemplazaría a la HP 9100. Estas tres nuevas máquinas se llamarían HP 9810A, 9820A y 9830A.

El HP9810A fue el sucesor directo del HP 9100A y utilizaba un lenguaje de programación de clave almacenada similar a los lenguajes de programación que ahora se utilizan con las calculadoras programables portátiles. El HP 9820A empleaba un lenguaje de programación algebraico más parecido a una computadora, que eventualmente se llamaría HPL por "lenguaje de alto rendimiento". El HP 9830A de gama alta implementaría una variante mejorada por HP del lenguaje de programación BASIC, desarrollado originalmente por Kemeny y Kurtz en Dartmouth College a principios de los años 1960. Las tres máquinas se basarían en el mismo procesador, lo que aprovecharía el conjunto de instrucciones de la familia de minicomputadoras HP 2100.

Chuck Near, junto con varios otros ingenieros de CPD, desarrolló un procesador multiplaca que implementó las 75 instrucciones del HP 2114A utilizando una implementación de bits en serie para reducir costos. Este mismo conjunto de placas se utilizó en las tres calculadoras/computadoras de escritorio, cada una con ROM de diferentes idiomas (esta vez ROM de semiconductores) y diferentes conjuntos de periféricos integrados. Near también logró convencer a la División Andover de HP para que utilizara su placa de procesador en el diseño del cromatógrafo de gases (GC) HP 5380A, que fue el primer instrumento analítico controlado por procesador (a veces descrito erróneamente como “controlado por microprocesador”) que ingresó al mercado. mercado de cualquier proveedor. Agilent se hizo cargo de los productos GC de HP en 1999 y todavía construye descendientes del HP 5380A GC en la actualidad.

Después de terminar el procesador de la serie 9800, Near se hizo cargo de los periféricos recién formados y del grupo de E/S dentro de CPD. Near se mudó nuevamente al laboratorio de CPD para ayudar a administrar el proyecto 9845A, mucho más ambicioso, de la división. Al igual que el HP 9830A, el 9845A fue programado en BÁSICO, pero en una versión extremadamente ampliada.

La HP 9845A tenía más de todo: dos unidades de cartuchos de cinta para almacenamiento de programas y datos en lugar de un casete de cinta, un CRT completo que podía mostrar gráficos y texto simultáneamente en lugar de una pantalla LED de una sola línea y una impresora de páginas de tamaño completo integrada. en la máquina en lugar de un periférico adicional. Como corresponde a un proyecto tan grande como este, el HP 9845A incorporó dos microprocesadores híbridos desarrollados por CPD, que empleaban el conjunto de instrucciones de la familia de minicomputadoras HP 2100, al igual que el conjunto de procesadores multiplaca utilizado en los HP 9810A, 9820A y 9830A. Introducido en 1977, el HP 9845A fue otro gran éxito para el CPD de HP.

Cerca a la izquierda, CPD para la División de Vancouver (VCD) de HP, que se fundó en 1979. El primer producto importante de VCD fue la impresora HP 2225A ThinkJet, presentada en mayo de 1984. La Thinkjet fue la primera impresora térmica de inyección de tinta de HP. Empleaba un cabezal de impresión que había sido desarrollado en HP Labs y la División Corvallis de HP. Las impresoras de inyección de tinta rápidamente eclipsaron a las ruidosas impresoras matriciales de impacto, y la línea de productos sigue siendo una gran parte de la línea de productos de HP Inc. HP Inc es otra escisión de la HP original, fundada en 2015.

Finalmente, Near terminó en la División de HP en San Diego, donde se fabricaron los trazadores de rueda de arena de las series 7400 y 7500. Trabajó en marketing de trazadores y dirigió el grupo de química de tintas para impresoras durante un par de años mientras trabajaba con DuPont para comercializar la primera tinta de inyección pigmentada. En sus dos últimos destinos, Near se había involucrado en el mundo de los consumibles de gran volumen y alto margen, primero con cartuchos de tinta y luego con bolígrafos para plotter. Estos negocios han ayudado a sostener a HP en tiempos que de otro modo serían malos a lo largo de las décadas.

A lo largo de su larga carrera en HP, Chuck Near ayudó a la empresa a ingresar a nuevos mercados: DVM, calculadoras de escritorio, computadoras de escritorio, impresoras de inyección de tinta y trazadores digitales. Hablé con Chuck por teléfono varias veces después de que se jubilara. Al final ya no pude localizarlo. Se retiró de HP en San Diego y falleció en junio de 2020.

Gracias por todo, Chuck.

Referencias

ROM de la placa de PC del HP 9100

In Memoriam: Dave Cochran, un ingeniero de ingeniería

Un cuarto de siglo en HP por David S. Cochran