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诞生前奏 PC史前的英雄年代

2011-11-10陈增林《微型计算机》2011年10月下

那是一个风起云涌、英雄辈出的年代。PC诞生就像一部经典的历史剧,里面的人物——无论是成功者还是失败者,无论是大人物还是小角色——都显得如此鲜活、如此饱满。

计算机的起源可以追溯到1642年,法国数学家、物理学家和思想家布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal)发明了自动进位加法机,这是人类历史上第一台机械式计算机。在随后的数百年中,人们对计算机的性能要求越来越高,希望实现的计算方式越来越复杂,在技术进步和工艺改进过程中依次发明了机械式计算机、机电式计算机、电子管计算机和晶体管计算机。不过这些计算机在实现更高性能的同时也变得越来越庞大,造成的直接后果就是计算机距离普通人的生活越来越远。例如“现代电子计算机之父”冯·诺依曼(Von Neumann)主导研制的、诞生于1946年的ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)电子计算机就重达30吨,功率150千瓦。这台电子计算机主要用于弹道的计算和氢弹的研制,随后陆续出现的大型计算机的用途也基本类似,大多被用于科学计算和商业计算,与普通人的生活似乎没有交集。

诞生于1946年的ENIAC显得如此庞大
诞生于1946年的ENIAC显得如此庞大

微处理器激发的创造灵感

计算机集中化、大型化的趋势一直延续到了集成电路和超大规模集成电路阶段,并且在未来云计算阶段依然会继续存在和发展,同时人们对个人计算机的追求也从未停止。随着英特尔公司于1971年推出第一颗微处理器Intel 4004,个人计算机的大门被无意中打开。计算机爱好者们敏锐地发现,这正是他们一直在寻找的计算机“心脏”,一大批计算机爱好者开始尝试用它打造属于个人的计算机。随后的两年里,特德·霍夫(Ted Hoff)和他的同事们相继研制出了Intel 8008和Intel 8080微处理器芯片,并直接催生出了整个PC产业。

做为开端的Altair 8800于1975年4月开始公开销售,它采用Intel 8080微处理器。其发明人爱德华·罗伯茨使用“Personal Computer”来描述自己的作品,这是世界上第一台市场化的个人计算机。不过Altair 8800只是一套组件,而不是一台完整的计算机。它既没有键盘也没有显示器,甚至没有软件,使用者需要自己编写和输入程序。不过这也让比尔·盖茨和保罗·艾伦看到了机会—他们用模拟器开发了用于Altair 8800的Basic语言,并凭此加入了MITS的软件部门。受Altair 8800启发的还有史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克,他们在1976年捣鼓出了Apple Ⅰ。

仙童半导体硅谷半导体人才的摇篮

1956年,晶体管的发明者威廉·肖克利(William Shockley)创办肖克利实验室股份有限公司,并吸引了大量优秀青年科学家加盟。后来因为管理方式和研究方向的冲突,其中8位有天赋的年轻科学家选择了离开,这就是著名的“八叛逆”。这8人随后找到仙童公司投资,创办了仙童(Fairchild)半导体公司。仙童半导体在罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)的带领下,凭借先进的轨迹半导体制造技术迅速成为知名的半导体公司。1967年,公司营业额已接近2亿美元。不过,仙童半导体的辉煌之处并不在于业绩,而在于它对于半导体人才的培养。

在仙童半导体的8位创始人当中,罗伯特·诺伊斯是当之无愧的领导者。
在仙童半导体的8位创始人当中,罗伯特·诺伊斯是当之无愧的领导者。

史蒂夫·乔布斯把仙童半导体称为“成熟了的蒲公英”,这是一个非常贴切的比喻。对于硅谷的半导体产业来说,仙童半导体就像是一个人才的摇篮。英特尔公司华裔副总裁虞有澄博士回忆说:“进入仙童半导体,就等于跨进了硅谷半导体工业的大门。”无数满怀梦想的年轻工程师加入仙童半导体学习、工作、成长,又带着自己的梦想离开,开创属于自己的辉煌。如今两大微处理器制造商英特尔和AMD的创始人,都来自于仙童半导体。英特尔微处理器的共同发明人费德里科·费金(Federico Faggin)也曾供职于仙童半导体,他发明的“金属氧化物硅栅工艺(MOS Silicon Gate technology)”是90%现代电脑芯片的制造技术基础。

微处理器感受PC核心跳动的脉搏

PC的诞生是因为微处理器的出现,但是微处理器的诞生却与PC毫不相关。甚至连微处理器的开山鼻祖英特尔公司,在1986年以前都还是以内存领域的领导企业自居。从1968年开始到20世纪70年代末,英特尔公司凭借3101、1101、1103等一系列芯片,在半导体内存领域确立了无可动摇的霸主地位,那时英特尔就是内存的代名词。至于微处理器,当时只不过是一次客户订单的产物而已。

1971年11月15日的《电子新闻(Electronic News)》上的Intel 4004广告
1971年11月15日的《电子新闻(Electronic News)》上的Intel 4004广告

1969年4月,日本计算器制造商Busicom公司希望英特尔公司可以为他们的桌面型计算器开发处理芯片。英特尔公司的工程师特德·霍夫接受了这项任务,并与费德里科·费金一起在1971年发明了世界上第一款微处理器Intel 4004,这款4位微处理器虽然采用10微米(10000纳米)工艺,只有46条指令,性能甚至比不上1946年的ENIAC;但是它的集成度更高,一块Intel 4004就拥有2300个晶体管。英特尔在1971年11月15日的《电子新闻(Electronic News)》上刊登广告宣布“整个计算机都在一个芯片上,一个集成电子新纪元到来。”不过对于当时的英特尔公司来说,他们的1103内存正炙手可热,微处理器只是做为企业产品多元化的储备进行研发。随后,他们又在1972年和1974年相继研制出了Intel 8008和Intel 8080微处理器。

如果说Intel 4004的出现还没有让计算机爱好者们看到计算机小型化趋势的话,那么1974年诞生的Intel 8080微处理器就让情况变得不同,Altair 8800采用的正是这款微处理器。Altair 8800的出现不但让计算机爱好者们欣喜若狂,同时也启发了英特尔公司,费德里科·费金就宣称:“我们确信Intel 8080会改变整个计算机产业的历史!”PC的诞生刺激了微处理器的发展,之后数十年中除了英特尔公司始终坚持微处理器的研发,IBM、摩托罗拉、Zilog、Cyrix、威盛、AMD等厂商也曾经或者依然在微处理器领域做出努力。正是在这些企业的坚持下,微处理器才能从4位到64位、从单核到多核、从108kHz到5GHz、从10微米到32纳米工艺,不断地发展和进步。

微处理器的诞生不但是电子学的重大进步,也为各行各业的技术革新提供了有利的工具。如今,小到各种智能玩具、家电、数码设备,大到汽车、工业机器人、航天飞机,都离不开微处理器。微处理器正在融入现代社会的方方面面,它不但是PC进步的核心,也是时代进步的核心。

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