第一款处理器之谜

小编语：处理器被我们视为电子产品的“控制中心”，它造就了电子世界如今百花齐放的应用格局，让现代人享受了科技带来的各种便利，我们在惊叹之余或许会想这个“控制中心”有着怎样的起源？它经过哪些曲折的历程演变到了如今的样子？其中有哪些起起伏伏值得我们认真思考？从今天起，与非网将推出《处理器史话》专栏，付丽华老师带大家一起回忆处理器的发展历程，欢迎大家一起讨论。

芯片的加工，是一个质变的过程，那么千锤百炼之后，我们得到的芯片能够做什么呢？作为芯片中的精英，处理器在不同的时期，它们又有哪些刻骨铭“芯”的经历呢？

正是它们的经历，改变着我们的生活。

穿越到 40 多年前，写字是离不开笔和纸的，以前新闻多是来自报纸和收音机的，看电影是要排队抢票的，电话是固定的，街头的广告是手绘的，玩游戏是面对面的，信件的邮递日程是按天来计算的，所以有朋自远方来，是不亦说乎的…

哦，那是我们向往已久的“原生态生活”！

今天，我们的生活方式如何呢？

把身体埋在沙发里，随手拿起手机或 iPAD，动动手指就可以开启智能家居的 APP，原地不动，将温度、湿度，调整到最舒适的状态，扫地的机器人也开始悄悄地工作了……

OK，一切就绪，便可以和地球对面的亲朋好友们面对面地视频聊天；

聊够了可以开启云电视，享受家庭影院的舒适；

看完了最新的大片，想玩了，可以与陌生人在虚拟的游戏世界里，斗的不亦乐乎；

玩够了，休息够了，该做正事儿了，开启电脑，便可以完成文字处理和图像的编辑，编写程序；连接网络，那么整个世界都在你的眼前；

当工作结束了，你还可以犒赏一下自己，通过电商平台购买心仪的服装、书籍、工具、食品等等，一切都显得那么悠然自得。

生活是多么美好！

不可否认，40 年间，生活方式发生了巨变，而这巨变源自技术的更新，技术更新的核心在于芯片技术的发展，芯片中的精英是处理器。

那么到底是谁创造了它们？它们最初的样子和功能是如何的？如何一步步地发展、进步，走到今天，改变并融入我们的生活？

别急，请看下文。

CPU 从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU 可以分为：4 位微处理器、8 位微处理器、16 位微处理器、32 位微处理器以及最新的 64 位微处理器，可以说个人电脑的发展是随着 CPU 的发展而前进的。

1.1 处理器的雏形
请欣赏第一代商用处理器的容貌：

陶瓷材料的 Intel 4004

陶瓷的外衣，看起来还是萌萌哒（说白了就是粗糙），是故意的还是制造条件有限？有传言说是 Intel 生产早期微处理器的惯例，对于这个惯例我表示不理解。后来的黑陶瓷和塑料封装，也是最常见的，就是下图的样子。

第一代商用处理器：Intel 4004

虽然有点儿小可爱，但是太普通了吧，这也叫处理器？

没错，这就是 Intel 4004。

信不信由你，第一代商用处理器就是这样的，虽然其貌不扬，但是出自名门 -Intel，它的创始人是下面的几位资深的老帅哥，上合影：

Intel 的元老们，摩尔、诺依斯、格鲁夫（从左至右）

巨人们的青葱岁月，图中：格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔（右）

Intel 公司成立于 1968 年，上面的人物是微电子业界的梦幻组合。

除了创始人，还有一位重量级人物 -- 霍夫(Marcian E.Hoff)。

1971 年 1 月，Intel 公司的霍夫，研制成功世界上第一枚 4 位“商用”微处理器芯片 Intel 4004，标志着第一代商用微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。

友情提示，虽然 4004 拥有两个第一，分别是 Intel 公司第一款微处理器，全球第一款商用处理器，但世界上的第一款处理器的桂冠，却是属于别人的：

CADC(CenterAir Data Computer)！

美国军方研制的，用于 F-14 雄猫战机中由 6 颗晶片组成的中央空气数据计算机 --CADC，虽然它的构造比 4004 还要简单，速度只有 9.15KHz。

CADC，世界第一，是不争的事实。

军方总是潜伏着无名英雄，既然是隐藏得很深，那么我们没有必要再深挖了，犯不着触霉头，回头再看一看来自民间的高手—霍夫。

霍夫是谁？

下面是官方资料的描述 ：

美国研究微型电子计算机的先驱。

1937 年 10 月 28 日生于美国纽约州的罗切斯特。他的家有着浓厚的科学气氛，在这种氛围中，霍夫养成了良好的学风。
他 1959 年毕业于斯坦福大学，获硕士学位，1962 年获博士学位。
1962～1967 年在该校计算机研究所任职，1968 年进入英特尔公司。

霍夫在美国英特尔公司研制可编程计算器用集成电路时，提出微处理器设想 ，并于 1971 年研制成功 4004 微处理器。另外加上一块 256 字节的只读存储器电路、一块 32 位的随机存取存储器和一块 10 位寄存器电路，构成英特尔公司命名为 MCS-4 微型电子计算机，从而开创了新一代计算机。

霍夫的发明，轰动了整个计算机界，他曾被著名的英国《经济学家》杂志称为“第二次世界大战以来最有影响的 7 位科学家之一”。

超级的牛人！

但牛人的发明，现在看来，功能何止是弱，简直是弱爆了！

因为，4004 当时只有 2300 个晶体管，是个四位系统，时钟频率在 108KHz，每秒执行 6 万条指令（0.06MIPs)。功能比较弱，且计算速度较慢，在当时只能用在 Busicom 计算器上。但已经可以看到个人电脑的影子在里面了。

有图为证：

4004 的核心电路照片

Intel 在 1969 年为日本计算机制造商 Busicom 的一项专案，着手开发第一款微处理器，为一系列可程式化计算机研发多款晶片。最终，英特尔在 1971 年 11 月 15 日向全球市场推出 4004 微处理器。

1971 年 11 月，Intel 推出 MCS-4 微型计算机系统（包括 4001 ROM 芯片、4002 RAM 芯片、4003 移位寄存器芯片和 4004 微处理器），其中 4004（上图）包含 2300 个晶体管，尺寸规格为 3mm×4mm，计算性能远远超过当年的 ENIAC，最初售价为 200 美元。

什么称为 4004 呢？有什么含义吗？

编号为 4004，第一个“4”代表此芯片是客户订购的产品编号，后一个“4”代表此芯片是英特尔公司制作的第四个订制芯片，这种数字代号却延用至今。

这个代号为 4 的客户是谁？答案在上文中。

4004 是英特尔第一款商用微处理器，为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础。Intel 4004，可进行 4 位二进制的并行运算，它有 45 条指令，所以它的功能有限，主要用于计算器、电动打字机、照相机、台秤、电视机等家用电器上，使这些电器设备具有智能化，从而提高它们的性能。

英特尔公司在推出了 4004 之后，经过应用实践，不断推陈出新，1973 年正式推出了 8 位微处理器 8008 及其改进型号 8080。这种芯片大约集成了 4800 个晶体管，运算速度比 4004 快 20 倍。它就是后来被用于世界第一台微电脑“牛郎星”上的芯片。

Intel 4004 的出现宣告了集成电子产品的一个新纪元。之后微处理器的迅速发展，是霍夫始料未及的。微处理器之父 -- 霍夫，他的开创性工作是永远不应该被人忘记的。
 

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