MOS 6502: la historia detrás del procesador del Apple II, NES, Commodore 64 y Atari 2600 que permitió crear la industria del PC

Chuck Peddle: de Motorola a MOS Technology para crear sus propios chips

Para conocer el origen de este procesador tenemos que remontarnos a principios de los años 70. En el primer lustro, Motorola creó el Motorola 6800 pensando en equiparlo en dispositivos de empresas como HP, Tektronix o Chrysler. Sin embargo, su elevado precio hacía que muchas empresas no quisieran comprarlos. Chuck Peddle, que entró en la empresa en 1973 para ayudar en el desarrollo de la arquitectura de esa familia de procesadores, se dio cuenta de que tenían que reducir su tamaño para bajar el precio y poder vender más unidades.

En concreto, Peddle veía posible bajar el precio de 360 dólares a 25 dólares creando una variante con diversas mejoras. Sin embargo, Motorola desestimó la propuesta porque sus chips vendían los suficiente para generar beneficios, y les interesaba más crear chips mejores y más caros. Además, le enviaron una carta donde le exigían que dejase de investigar la creación de una versión de coste reducido del 6800.

Por ello, en 1974, Chuck Peddle dejó la compañía junto a otros 7 ingenieros que habían formado parte del equipo del 6800 (en cuyo diseño trabajaron 17 empleados), y pasaron a unirse a MOS Technology. En esta empresa tuvieron un objetivo claro: diseñar un procesador barato, que rindiese mejor, y que pudiera venderse al mayor número de personas posible y hacer todo lo que no pudieron en Motorola.

El MOS 6501: el «en tu cara» de Peddle a Motorola

Rápidamente, diseñaron el MOS 6501, el cual tenía los mismos pines que el Motorola 6800, y era intercambiable por este chip en las placas. Bill Mensch, uno de los ingenieros, lo diseñó completamente a mano, y consiguió que el procesador que crearon basándose en ese diseño funcionara a la primera, algo que no había ocurrido antes, ya que hasta entonces se necesitaban al menos 10 intentos.

Su precio era de sólo 20 dólares, siendo tan barato por un factor muy importante. En aquel entonces, 7 de cada 10 procesadores que se fabricaban iban a la basura por ser defectuosos. Esto era debido a que los chips se dibujaban en una oblea de silicio a gran escala, y luego se iban haciendo reducciones como si fueran fotocopias hasta que se consiguiese encajar en el die. En este proceso casi siempre ocurrían ocurrían errores, y esto aumentaba los costes y tiempos de producción. En MOS consiguieron hacer que en cada reducción se pudieran aplicar correcciones, y lograron que 7 de cada 10 procesadores salieran bien y sólo se desecharan 3 de cada 10.

El 6501 no llegó a comercializarse en ningún PC, y se fabricaron pocos, por lo que es raro encontrar alguno. Su objetivo, en palabras de Chuck Peddle, era demostrarle a Motorola “en su cara” que podían crear un procesador rápido y barato, costando sólo 20 dólares frente a los 175 dólares que valía entonces el 6800. Motorola les demandó de inmediato por supuesta violación de patentes (aunque un caso así no habría prosperado en la actualidad porque no estaba patentada la propiedad intelectual), por lo que su producción se paró.

MOS 6502: el chip que permitió crear industria del PC

Por ello, empezaron a trabajar en el MOS 6502, que fue presentado en 1975 en la WestCon por un precio de 25 dólares, mientras que el Motorola 6800 valía 175 dólares. Los asistentes se pensaron que era una estafa, porque no entendían cómo podía ser tan barato (es como si hoy un Core i7-8700K fuese lanzado por 50 euros). Sin embargo, era muy real, y su tremendo éxito en la conferencia hizo que la información llegase a otras empresas como Motorola e Intel, que tuvieron que bajar el precio de sus 6800 y 8080 de 175 y 150 dólares a sólo 69.

El MOS 6502 era un procesador de 8 bits que normalmente funcionaba a 1 o 2 MHz: la misma frecuencia que el Motorola 6800, pero siendo más eficiente porque requería menos ciclos para realizar las mismas tareas. Permitía acceder hasta 64 KB de memoria, y estaba fabricado en un proceso de 8 micras (8 µm, u 8.000 nm).

Tanto el 6501 como el 6502 eran los más baratos jamás vendidos, y el 6502 idéntico al 6501 pero con los pines puestos de diferente manera para no ser compatible con el Motorola 6800 para que las demandas no prosperasen. En mayo de 1976, Motorola y MOS acordaron el pago de 200.000 dólares y tener licencias compartidas de patentes. Ese mes, Motorola bajó el precio del 6800 a 35 dólares.

En 1975 el mercado de las calculadoras empezó a caer, y esto afectó a Commodore (que tenía un gran inventario de ellas), y a MOS, que fabricaba los chips. Texas Instruments empezó a vender sus calculadoras por debajo de lo que le costaba a Commodore fabricarlas. Esto generó pérdidas a la compañía y sólo vieron una salida: integración vertical (comprar todas las partes de la cadena de producción). Así, Commodore compró MOS en septiembre de 1976 por 60 millones de dólares, y Peddle consiguió convencer a Jack Tramiel de que el futuro eran los ordenadores y no las calculadoras.

Commodore casi compra Apple, que usó el MOS 6502 en los Apple I y II

Para potenciar las ventas del MOS 6502, el equipo de MOS hizo un tour por Estados Unidos para ver a grandes compañías como Ford. En el viaje le dijeron a Chuck que había dos jóvenes trabajando en su garaje que estaban interesados en el 6502 y necesitaban ayuda. Estos dos jóvenes eran Steve Jobs y Steve Wozniak, a los cuales Chuck accedió a ayudar.

Inicialmente crearon el 6502 para usos industriales, pero Peddle diseñó un kit de microcomputador llamado KIM-1 que demostraba que se podía crear un ordenador personal en torno al 6502. Jobs y Wozniak lo vieron y decidieron que era el procesador que iban a incorporar en el Apple I debido a su flexibilidad y bajo precio. Al KIM-1 se le añadió una salida de vídeo, un monitor, un lector de cintas, y un teclado, lo cual se acabó convirtiendo en el Commodore PET 2001.

Commodore estuvo cerca de comprar Apple. Cuando lanzaron el Apple II, Chuck visitó el garaje de Jobs para ver el ordenador, y le encantó. Jobs dijo incluso que “es probable que queráis comprarnos por unos cuantos cientos de miles de dólares”, lo cual dejó desconcertado a Wozniak. Sin embargo, Commodore les llamó posteriormente para informarles de que les salía más barato comprar sus ordenadores. Inicialmente esto no le sentó mal a Jobs, pero al año siguiente lanzaron el Commodore PET, el cual Jobs afirmaba que era una basura y que podrían haber tenido un Apple II en su lugar, el cual era mejor.

El MOS 6502 y sus variantes fueron usados en ordenadores de gama alta, gama media, y en consolas durante más de una década

A modo de curiosidad, Bill Mensch decía que en sus ratos libres cogía chips MOS 6502 descartados y probaba a subirlos de frecuencia, llegando a alcanzar más de 10 MHz en 1976; 8 años antes de que se lanzase el primer procesador capaz de alcanzar esa cifra (el Intel 80286). Cuando le preguntaron que por qué no se presentó al Libro Guinness de los Records, dijo que era porque estaba más preocupado de comer que de conseguir récords en aquel entonces.

Así, en 1977 empezaron a estar disponibles los que están considerados como los tres primeros grandes ordenadores personales: el Apple II (que sustituyó rápidamente al Apple I), el Commodore PET, y el TRS-80, usando los dos primeros el 6502, mientras que el segundo (menos vendido) usaba un Zilog Z80 (que a su vez derivaba de un Intel 8080).Además del PET y los Apple I y II, el 6502 y sus derivados están presentes en dispositivos como el Commodore VIC-20 (sucesor del PET con chip gráfico), los ordenadores de Atari, y consolas como la propia Atari 2600 y posteriormente la NES. Con la Atari 2600 y la NES hay un caso especial, ya que utilizaban versiones modificadas de este chip. La Atari 2600 usaba una versión más económica (MOS 6507) con menos pines y con acceso a sólo 8 KB. La de la NES era una versión modificada, siendo una especie de system-on-a-chip (SoC) (llamado Ricoh 2A03) para controlar aspectos como el sonido o las pulsaciones del joystick.

En el caso del Commodore 64, se equipó el 6510, una versión modificada que añadía un puerto programable de input/output de 6 bits. Posteriormente, el MOS 6502 siguió evolucionando hasta los 16 bits con chips como el 65C816 que equipaba la Super Nintendo.

Así, este chip ayudó a introducir la informática y los videojuegos en decenas de millones de hogares en todo el mundo. Estuvo presente en una gran cantidad de segmentos, desde la gama alta con Apple, pasando por ordenadores “de masas” de Commodore; o estando presente en las primeras consolas que vendieron millones de unidades, como la Atari 2600 y la NES. Su arquitectura influyó de manera vital a la industria desde su introducción en el primer PC en 1976 hasta bien entrados los años 90, cuando Commodore quebró en 1994.

Actualmente el 6502 se sigue fabricando, y se utiliza en ámbitos académicos para enseñar lenguaje ensamblador o en algunos sistemas integrados. En el cine lo hemos podido ver en series como Futurama (donde Bender supuestamente usa uno como “cerebro”) o en Terminator.