In Memoriam: Chuck Near, ein außergewöhnlicher Ingenieur und technischer Manager

Der Mann, der mir gegenüber saß, war im Winter Anfang 1975 an die Case Western Reserve University gekommen, um neue Ingenieursabsolventen für Hewlett-Packard zu rekrutieren. Die Universität hatte kürzlich einen HP 9830A-Desktop-Computer und einen 9866A-Thermoseitendrucker erworben. Diese beiden Produkte haben mein Computererlebnis verändert. Anstatt Lochkarten in einen Kartenleser/Zeilendrucker einzuführen und darauf zu warten, dass der Drucker mehrere Greenbar-Seiten ausspuckt, die Ihnen mitteilen, dass der Univac 1108 gegenüber dem Gebäude der Computerabteilung einen Syntaxfehler in Ihrer zweiten Karte entdeckt und Ihren Lauf abgebrochen hat Der HP 9830A war ein eigenständiger, interaktiver Computer auf einem Schreibtisch. Als Sie die Tür zu dem Raum, in dem es sich befand, schlossen, gehörte es ganz Ihnen. Es war unglaublich. Es war revolutionär. Es war die Zukunft. Ich sagte dem Mann mir gegenüber, dass es mir egal sei, wo dieser HP 9830A hergestellt wurde, dass ich dort sein wollte.

Der Mann, der für HP rekrutierte, war Chuck Near. Ich wusste es damals noch nicht, aber er hatte den Prozessorplatinensatz für den HP 9830A entworfen und war knietief in diese Computerrevolution eingebunden. Seine einfache Antwort auf meine Anfrage: „Ich denke, das lässt sich arrangieren.“

Manchmal richten sich die Planeten aus.

Chuck Near öffnete mir die Tür zu HP und ermöglichte mir den Einstieg in eine Karriere als frischgebackener Elektroingenieur. Im Juli 1975 begann ich als Designingenieur im Labor der Calculator Products Division (CPD) von HP in Loveland, Colorado zu arbeiten. Damals war Loveland eine landwirtschaftlich geprägte Stadt, in der die Bauern Zuckerrüben anbauten und Hewlett-Packard die fortschrittlichsten Desktop-Computer der Welt herstellte. Ich habe in der Peripherie- und I/O-Abteilung von Chuck Near im CPD-Labor angefangen. Das war vor 48 Jahren. Fast ein halbes Jahrhundert.

Ich habe kürzlich erfahren, dass Chuck Near im Jahr 2020 verstorben ist. Sie haben wahrscheinlich noch nie von ihm gehört. Ich bin dabei, Abhilfe zu schaffen, denn Chuck Near hat große Beiträge für HP und die Elektronikindustrie geleistet.

Chuck Near erwarb 1961 einen BSEE an der Michigan State University und trat später in diesem Jahr den HP Labs von Hewlett-Packard bei. Sein erstes Projekt bei HP Labs war das digitale Voltmeter (DVM) 3440A. HP war nach Non-Linear Systems (NLS), Cubic und Cohu möglicherweise das vierte oder fünfte Unternehmen, das mit der Einführung des 405AR im Jahr 1958 ein digitales Voltmeter anbot. NLS stellte sein erstes DVM im Jahr 1952 vor. Cubic folgte 1957 und Cohu stellte ein Jahr später sein erstes DVM vor. Diese drei Unternehmen stellten elektromechanische DVMs her, die auf Präzisionswiderstandsleitern und Stufenschaltern basierten, die von automatischen Telefonvermittlungssystemen übernommen wurden. Das vollelektronische 3-stellige DVM 405AR von HP nutzte die Single-Slope-Integration. Trotz seines fortschrittlicheren Designs und des fortschrittlichen Nixie-Röhren-Displays war der HP 405AR aufgrund seiner Spezifikationen einfach nicht konkurrenzfähig. Auf dem Markt schnitt es schlecht ab.

Near arbeitete mit Dave Cochran am HP 3440A DVM-Projekt zusammen. Cochran begann als Labortechniker für HP zu arbeiten, als ihm das Geld ausging und er sein EE-Studium an der Stanford University nicht abschließen konnte. Als Cochran und Near als Team zusammenkamen, hatte Cochran bereits ein erfolgreiches Designprojekt auf dem Buckel: den Audio-Oszillator HP Modell 204B, eine Transistorversion des röhrenbasierten Modells 200 von HP. Der Oszillator Modell 200 war ein Entwurf von Bill Hewlett und der erste von HP Produkt, daher wurde es mit großem Respekt behandelt.

Anstelle der Single-Slope-Integration des 405AR planten Cochran und Near die Verwendung einer neueren Dual-Slope-Integrationstechnik, die durch Bauteiltoleranzen verursachte Messfehler automatisch kompensieren würde. Damit diese Technik funktioniert, waren jedoch genau aufeinander abgestimmte, thermisch verbundene Dioden erforderlich. Cochran überredete einen Kollegen im Halbleiterlabor von HP, eine Einzelchip-Doppeldiode herzustellen, die seiner Meinung nach die erste integrierte Schaltung von HP war, auch wenn sie nur zwei Dioden auf dem Chip hatte. Auf Anordnung des Managements nutzte das Team außerdem so viel wie möglich von HPs vorhandener Technologie, einschließlich Dekadenzähler-/Anzeigebaugruppen, die von der HP Frequency and Time Division für ihre Timer- und Zählerreihe entwickelt wurden.

HP führte im November 1963 das 4-stellige HP 3440A DVM ein und es war ein Riesenerfolg: Bis 1968 wurden mehr als zehntausend Einheiten verkauft und HP etablierte sich fest als wettbewerbsfähiger DVM-Hersteller. Mit einer maximalen Abtastrate von fünf Messwerten/Sekunde war der HP 3440A deutlich schneller als seine elektromechanische Konkurrenz. Der HP 3440A DVM war der erste einer sehr langen Reihe erfolgreicher DVMs und DMMs der HP 3400-Serie. Diese Tradition wird durch das 2014 gegründete Unternehmen Keysight fortgeführt, das eines von mehreren Spin-offs des ursprünglichen HP ist.

Chuck Near (rechts) und Dave Cochran (links) testeten 1963 den HP 3440A DVM auf Herz und Nieren. Bildnachweis: HP Journal

Nach Abschluss des 3440A DVM-Projekts und anschließendem Erwerb eines MSEE an der Stanford University im Jahr 1964 startete Near ein neues Projekt bei HP Labs. HP begann gerade erst, sich mit Computern zu beschäftigen und stellte 1966 nach einem einjährigen Entwicklungsprojekt den 16-Bit-Minicomputer HP 2116A vor. Damals war es bei Minicomputern üblich, sowohl Code als auch Daten in einem Lese-/Schreibspeicher mit Magnetkern zu speichern. HP hat seinen Kernspeicher von Ampex gekauft.

Der erste Schritt beim Betrieb dieser Computer war, das Betriebssystem und die Programme in den Kernspeicher zu bringen. Papierband-Bootloader waren die allgemein akzeptierte Technik, und ich kann aus eigener Erfahrung sagen, dass das Bootloaden mühsam ist. Auch das Zurückspulen des Papierbandes, nachdem es auf den Boden gerollt ist, ist mühsam.

Darüber hinaus ist der Kernspeicher teuer, weshalb Near und Arndt Bergh mit der Entwicklung eines ROM begannen, mit dem ein Loader in Minicomputern gespeichert werden konnte. Sie machten sich jedoch nicht daran, ein Halbleiter-ROM zu entwickeln, da IC-Prozesse nicht in der Lage wären, große ROMs herzustellen, in denen Programme mehrere Jahre lang gespeichert werden könnten.

Allerdings landete das PCB-ROM von Near nicht in den Minicomputern von HP. Stattdessen starteten HP Labs 1965 ein weiteres Projekt und benötigten dringend ein ROM. In diesem Jahr hielten der Physiker/Mathematiker Malcolm Macmillan und der Erfinder Tom Osborne innerhalb weniger Wochen Präsentationen bei HP Labs. Beide Männer hatten Prototypen von Tischrechnern entwickelt und dachten, dass HP vielleicht in dieses Geschäft einsteigen möchte. Die zeitnahen Besuche von Macmillan und Osborne veranlassten HP Labs-Direktor Barney Oliver, einen Teil der kreativen Ingenieursenergie von HP in eine völlig neue Richtung zu lenken.

Macmillans Athena-Rechner-Prototyp konnte trigonometrische und transzendente Funktionen basierend auf den CORDIC-Algorithmen von Jack Volder ausführen, aber der Prototyp war eine Festkommamaschine und sein Hardware-Design war riesig und fehlerhaft. Osborne hatte auch einen Taschenrechner entwickelt, den er „Green Machine“ nannte. Es handelte sich um ein Gleitkomma-Design, das auf einem sehr eleganten Hardware-Design mit einem 64-Bit-VLIW-Prozessor basierte und mit diskreten Transistoren aufgebaut war. Es handelte sich jedoch um einen Rechner mit vier Funktionen, der keine transzendentalen Berechnungen wie der Athena durchführte. Oliver erkannte, dass HP ein erfolgreiches Produkt schaffen könnte, indem es die Ideen hinter diesen beiden Maschinen zusammenführte, um einen wissenschaftlichen Taschenrechner zu schaffen, der Ingenieure ansprechen würde.

Oliver nahm Osborne mit, um sich Chuck Nears PCB-ROM anzusehen. Damals handelte es sich lediglich um ein winziges 64-Bit-ROM (8 Wörter mal 8 Bit). Oliver fragte Osborne, ob sein Rechnerdesign für die Nutzung dieser Technologie angepasst werden könne. Mit einigem Zögern sagte Osborne: „Ja.“ Sein Zögern war nicht auf den Gedanken zurückzuführen, sein Design auf ROM umzustellen. Der Grund dafür war seine Unsicherheit, dass Nears experimentelles ROM-Design um den Faktor 500 vergrößert werden könnte, was der Größe entspricht, die Osborne für das ROM des Rechners schätzte. Als er mit „Ja“ antwortete, beauftragte Oliver Osborne mit der Anpassung des ROM von Near für den Desktop-Rechner, der später den Namen HP 9100A tragen sollte.

Nears HP 9100 ROM-Design nutzte eine induktive Kopplung zwischen Treiber- und Erfassungsschichten und erreichte schließlich eine Bitdichte von 1000 Bits/in2 mit erheblichen technischen Beiträgen von Osborne und heldenhaften Bemühungen, 10-mil-Leiterbahnen und -Abstände von HPs Leiterplattenwerkstatt in Loveland, Colorado, zu erreichen. (Heutzutage sind 5-mil-Leiterbahnen und -Leerzeichen Routine.)

Leider konnte die damalige Standard-Multilayer-PCB-Technologie aufgrund des zwischen den verschiedenen Schichten der Multilayer-PCB befindlichen Materials kein zuverlässiges ROM mit hoher Kapazität erzeugen. Eine mehrschichtige Leiterplatte wird hergestellt, indem zunächst mehrere sehr dünne doppelseitige Leiterplatten hergestellt und diese dann in einem Sandwich zusammengefügt werden. Die Standard-Sandwichfüllung ist eine mit Harz imprägnierte Glasfasermatte (sogenanntes „Prepreg“). Die Schichten werden durch Hitze zum Schmelzen des Harzes und enormen Druck miteinander verbunden.

Das endgültige ROM-Board-Design bestand aus einem Sandwich aus acht doppelseitigen Boards. Die elektrischen Eigenschaften des Prepregs waren so inkonsistent, dass die frühen Prototyp-ROMs unzuverlässig arbeiteten. Es gab zu viele Stromlecks. Barney Oliver, der Direktor von HP Labs, schlug die Verwendung von Teflon anstelle von Prepreg vor. Near hat versucht, die Prepreg-Schichten mit Teflonplatten zu verstärken. Es funktionierte und wurde zur „geheimen Zutat“ im Platinen-ROM von HP. Teflonplatten blieben viele Jahre lang ein Geschäftsgeheimnis von HP. Die Sowjetunion versuchte, den HP 9100A zu kopieren, und wäre erfolgreich gewesen, wenn es den sowjetischen Ingenieuren nicht gelungen wäre, das PCB-ROM nachzubilden.

Mikrofotografie der inneren Schicht des 32-kbit-PCB-ROM von Chuck Near, die die Zick-Zack-Antriebsleitungen (Kupferfarbe) und die Leseleitungen (schwarze Linien hinter Kupferleitungen) zeigt. Die Leiterplattenwerkstatt von HP erreichte schließlich um 1968 Linienbreiten von 10 Mil, indem sie die Grenzen der Leiterplattenlithografie verschob. Bildnachweis: Tom Osborne

HP stellte im September 1968 den Taschenrechner 9100A vor. Mit seinen überragenden Funktionen, programmierbaren Fähigkeiten und dem integrierten Magnetkartenleser zur Speicherung war der 9100A ein großer Erfolg und verdrängte traditionelle Taschenrechneranbieter wie Wang vom Markt.

Marco Negrete, Forschungs- und Entwicklungslaborleiter der HP-Abteilung Loveland in Colorado, brachte den HP 9100A von HP Labs in Palo Alto als einzigartige Produktlinie nach Loveland, die zum Aufbau der Abteilung beitragen sollte. Er vermutete, dass Desktop-Computing ein Markt mit hohem Wachstum sein könnte. Er würde sich als richtig erweisen. Gleichzeitig überzeugte Negrete Chuck Near, nach Colorado zu ziehen, was er seit der Entwicklung des HP 3440A DVM durch Near und Cochran versucht hatte. Near hatte viel Zeit in die Entwicklung automatisierter Produktionstests auf Basis des HP 2116-Minicomputers für HP 9100A-Komponenten, einschließlich der 32-kbit-ROM-Karte, investiert.

Chuck Near im Jahr 1968. Bildnachweis: HP Journal

Der HP 9100A war so erfolgreich, dass er große neue Märkte für HP eröffnete und den Anstoß zur Gründung einer neuen HP-Abteilung gab, der Calculator Products Division (CPD). Das erste große Projekt von CPD bestand darin, den Nachfolger des HP 9100A zu planen, zu entwerfen und zu bauen. Die Ingenieure von CPD definierten eine Familie von Tischrechnern/Computern mit Tischrechnern der mittleren und oberen Preisklasse sowie einem Low-End-Modell, das den HP 9100 ersetzen sollte. Diese drei neuen Maschinen würden HP 9810A, 9820A und heißen 9830A.

Der HP9810A war der direkte Nachfolger des HP 9100A und verwendete eine Programmiersprache mit gespeicherten Schlüsseln, ähnlich den Programmiersprachen, die heute bei programmierbaren Taschenrechnern verwendet werden. Der HP 9820A nutzte eine eher computerähnliche algebraische Programmiersprache, die schließlich den Namen HPL für „Hochleistungssprache“ erhielt. Das Spitzenmodell HP 9830A sollte eine von HP erweiterte Variante der Programmiersprache BASIC implementieren, die ursprünglich Anfang der 1960er Jahre von Kemeny und Kurtz am Dartmouth College entwickelt wurde. Alle drei Maschinen würden auf demselben Prozessor basieren, der den Befehlssatz der HP 2100-Minicomputerfamilie nutzen würde.

Chuck Near entwickelte zusammen mit mehreren anderen CPD-Ingenieuren einen Multi-Board-Prozessor, der die 75 Anweisungen des HP 2114A mithilfe einer bitseriellen Implementierung implementierte, um die Kosten zu senken. Derselbe Platinensatz wurde in allen drei Tischrechnern/Computern verwendet, jeweils mit unterschiedlichen Sprach-ROMs (diesmal Halbleiter-ROMs) und unterschiedlichen Sätzen integrierter Peripheriegeräte. Near gelang es auch, die Andover-Abteilung von HP davon zu überzeugen, seinen Prozessorplatinensatz im Design des HP 5380A-Gaschromatographen (GC) zu verwenden, der das erste prozessorgesteuerte (manchmal fälschlicherweise als „mikroprozessorgesteuert“ bezeichnete) Analysegerät auf dem Markt war Markt von jedem Anbieter. Agilent übernahm 1999 die GC-Produkte von HP und baut noch heute Nachkommen des HP 5380A GC.

Nach Fertigstellung des Prozessors der 9800-Serie übernahm Near die neu gegründete Peripherie- und I/O-Gruppe innerhalb von CPD. Near wechselte erneut in das CPD-Labor, um bei der Leitung des weitaus ehrgeizigeren 9845A-Projekts der Abteilung zu helfen. Wie der HP 9830A wurde auch der 9845A in BASIC programmiert, allerdings in einer extrem erweiterten Version.

Der HP 9845A hatte von allem mehr: zwei Bandkassettenlaufwerke für die Programm- und Datenspeicherung anstelle einer Bandkassette, einen vollwertigen CRT, der anstelle einer einzeiligen LED-Anzeige gleichzeitig Grafiken und Text anzeigen konnte, und einen integrierten Seitendrucker in voller Größe anstelle eines Zusatzperipheriegeräts in die Maschine integriert werden. Passend zu einem großen Projekt wie diesem verfügte der HP 9845A über zwei von CPD entwickelte Hybrid-Mikroprozessoren, die den Befehlssatz der HP 2100-Minicomputerfamilie nutzten, genau wie der Multiboard-Prozessorsatz, der in den HP 9810A, 9820A und 9830A verwendet wurde. Der 1977 eingeführte HP 9845A war ein weiterer großer Erfolg für HPs CPD.

Nahe links CPD für HPs Vancouver Division (VCD), die 1979 gegründet wurde. Das erste bedeutende Produkt von VCD war der HP 2225A ThinkJet-Drucker, der im Mai 1984 eingeführt wurde. Der Thinkjet war HPs erster Thermo-Tintenstrahldrucker. Es kam ein Druckkopf zum Einsatz, der in HP Labs und der HP Corvallis Division entwickelt worden war. Tintenstrahldrucker verdrängten schnell die lauten Nadeldrucker, und die Produktlinie bleibt ein wichtiger Teil der Produktlinie von HP Inc. HP Inc ist ein weiteres Spin-off des ursprünglichen HP, das 2015 gegründet wurde.

Schließlich landete Near in der HP-Abteilung in San Diego, wo die Schleifscheibenplotter der Serien 7400 und 7500 hergestellt wurden. Er arbeitete im Marketing für Plotter und leitete einige Jahre lang die Chemiegruppe für Druckertinte, während diese mit DuPont an der Kommerzialisierung der ersten pigmentierten Tintenstrahltinte arbeitete. In seinen letzten beiden Beiträgen beschäftigte sich Near mit der Welt der großvolumigen und margenstarken Verbrauchsmaterialien, zunächst mit Tintenpatronen und dann mit Plotterstiften. Diese Unternehmen haben im Laufe der Jahrzehnte dazu beigetragen, HP in ansonsten schlechten Zeiten zu überleben.

Während seiner langen Karriere bei HP half Chuck Near dem Unternehmen, neue Märkte zu erschließen: DVMs, Tischrechner, Desktop-Computer, Tintenstrahldrucker und digitale Stiftplotter. Nach seiner Pensionierung habe ich ein paar Mal mit Chuck telefoniert. Irgendwann konnte ich ihn nicht mehr erreichen. Er zog sich von HP in San Diego zurück und verstarb im Juni 2020.

Danke für alles, Chuck.

Verweise

Das PC-Board-ROM des HP 9100

In Memoriam: Dave Cochran, ein Ingenieur

Ein Vierteljahrhundert bei HP von David S. Cochran