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硅谷之火——PC从梦想到现实.pdf

硅谷之火——PC从梦想到现实

星天守望者
2010-11-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《硅谷之火——PC从梦想到现实pdf》,可适用于IT/计算机领域

蒸汽动力时代的梦想我希望蒸汽动力能够进行各种数学计算。世纪发明家查尔斯·巴比杰个人计算机是刚刚过去的世纪年代中期问世的然而它的起源却可以追溯到年代的巨型电子“计算装置”甚至早在世纪的小说中就提出了“会思考的”机器的说法。难道机器真的能够在程序的控制下进行思考吗?对于一两个世纪前的知识分子来说这真是个大胆而令人惊叹的设想。英国诗人拜伦和雪莱非常关注科学技术给人类生活带来的变化。在一个大雨滂沱的夏日他们在瑞士谈论起人造生命和人造思维的问题他们想能不能“人工制造人体的器官将它们组装在一起并使之具备生命的活力。”雪莱的夫人玛丽·雪莱根据他们谈话的思路在她的著名小说《弗兰肯斯坦》中塑造了一个人造生命的怪物向蒸汽时代的读者展示了一个惊心动魄的寓言故事。世纪早期引来了一个机械化时代蒸汽机的发明是机械动力的主要标志。正是在这个时候蒸汽引擎首次装上了轮子到了年英国第一条国营铁路投入运营。当时的蒸汽动力与后来的电能和原子能具备的神奇力量的性质是相同的。年英国数学家兼天文学家和发明家查尔斯·巴比杰提出了一个大胆火种我认为全世界也许只有台个人计算机的市场年IBM公司董事会主席托马斯·沃森第章的设想他要利用蒸汽动力来进行数学计算后来他真的设计出他声称能够进行计算甚至能够思考的机器因此许多人将他视为实际生活中的弗兰肯斯坦博士。虽然他的设计方案从未变成实际的产品但是巴比杰决不是个想入非非的空想家。在他于年去世之前一直凭借他那最先进的逻辑思想和数学头脑致力于他所谓的“分析机”的研究。巴比杰试图用这种机器使人们从重复性和烦琐的脑力劳动中解放出来就像当时的新型机器使人们摆脱繁重的体力劳动一样。拜伦的女儿奥古斯坦·艾达是巴比杰的同事和赞助人她本人是位作家又是个业余数学家她经常撰文向受过高等教育的人士和英国贵族中的科技赞助人介绍巴比杰的科学思想。她还编写了许多能使巴比杰的分析机懂得如何解算数学问题的指令。由于她从事的这些工作许多人将艾达称为世界上的第一位计算机程序员。美国国防部根据她在提出计算机编程理论方面做出的重大贡献于世纪年代用她的名字命名了Ada编程语言。由于公众害怕玛丽·雪莱在她的小说《弗兰肯斯坦》中提到的那种神奇技术会给人类带来什么不测因此艾达认为应该向小说的读者说明巴比杰所说的分析机本身实际上并没有思维能力。这种机器只能按照人的指令进行工作。尽管如此分析机已经非常接近现代意义上真正的计算机而“按照人的指令进行工作”则与我们今天所谓的计算机编程的概念十分相似。巴比杰设计的分析机实际上是一台用钢和铜制成的闪闪发亮的庞然大物它工作时会发出巨大的声响而且造价极其昂贵。数字存储在由齿轮组成的寄存器中数字的输入和移位是通过凸轮和棘轮装置进行的。据说它最多能够存储个数字每个数字最多为位。这种内部存储能力用今天的术语来说称为计算机的内存容量。按照现代标准分析机的运行速度实在太慢了•••下载第章火种•••下载它每秒钟进行加法运算的次数还不到一次不过它拥有的内存却比世纪年代和年代最早的实用计算机大甚至比年代初最早的微型计算机的内存还要大。虽然巴比杰为它的分析机设计了三个非常详细的不同方案但是他从来没有造出过这样的机器也没有制造过比较简单然而功能更强大的差分机。一个多世纪以来人们认为他当时的机械制造技术还无法制造出这种机器需要的成千上万个精密零部件。后来到了年伦敦科学博物馆负责计算机设备的馆长多伦·斯韦特使用巴比杰当年可以得到的技术、工艺和材料成功地造出了巴比杰设计的差分机。斯韦特的成功是对巴比杰一生的巨大讽剌。一个世纪前巴比杰已经成功地设计出计算机他的机器实际上是能够运行的并且本来是能够制造成功的。巴比杰未能实现其梦想的原因完全是因为他无法筹措到足够的资金而无法筹措到资金则主要是因为他的工作不合那些能够提供资金的人的口味。如果巴比杰对当时的权贵们采取迎合奉承的态度或者拜伦的女儿是个腰缠万贯的富家女子那么当时很可能出现一台规模庞大的蒸汽引擎计算机在狄更斯笔下的伦敦喷云吐雾使现实生活中的某些吝啬鬼的书籍相形见绌或者与巴比杰的另一位著名朋友查尔斯·达尔文下国际象棋。可惜正如玛丽·雪莱所预言的那样电能将是实现会思考的机器的真正动力。世纪年代美国逻辑学家查尔斯·桑德斯·皮尔斯开始讲授乔治·布尔著作的课程布尔代数学就是以乔治·布尔的名字命名的。从此皮尔斯就把符号逻辑学传到了美国并且在授课过程中大幅度修改和发展了布尔的代数学。布尔以无可争议的方式将逻辑学与数学结合起来而在世纪中期皮尔斯比其他任何人都更加精通布尔代数学。到了世纪年代皮尔斯发现布尔代数学可以用来模拟电气开关电路。布尔逻辑学的真/假值与流经复杂电路的开/关电流完全吻合。换句话说逻辑法则可以用电路来表示。因此从理论上讲可以制造电动计算机和逻辑计算机。年皮尔斯的学生艾伦·马昆德实际上设计成功了能够进行简单逻辑运算的电动计算机可惜没有制造成功。皮尔斯打算用来实现布尔代数运算的开关电路(也叫做开关装置、开关元件或中继元件多个名字可以通用)是计算机的基本元件之一。这种装置具备的独特功能是它能够对信息进行操作而不是对电流或机车进行操作。用开关电路来取代机械开关的好处很多好处之一是可以大大缩小计算设备的体积。实际上第一台电动逻辑计算机是本杰明·布拉克在年发明的一台便携式设备它可以装入一个公文包。这台机器能够处理推理形式的语句。例如假设“所有男人必有一死索克雷兹是个男人”因此它可以接受“索克雷兹必有一死”的推理而拒绝“索克雷兹是个女人”的推理。这种错误推理会关闭电路并使机器亮起报警指示灯表示出现了逻辑推理错误。布拉克的设备属于一种专用计算机其功能非常有限。当时制造的大多数专用计算设备只能进行数字处理不能进行逻辑处理。几十年前特尔曼·霍勒利思设计了一台计算机用于计算年美国人口普查的统计数字。他的公司后来被国际商业机器公司(IBM)兼并。到了年底IBM通过向企业销售专用计算机而大发其财这些计算机使企业的例行数字计算实现了自动化。当时IBM的机器还称不上是计算机也不是布拉克制造的那种逻辑计算机而只是体积庞大外观漂亮的计算器而已。美国麻省理工学院的克劳德·香农博士提出了一个理论它•••下载第章火种•••下载说明了如何用电路来模拟布尔逻辑的方法。IBM公司的官员在这个理论的启发下于世纪年代投资开发一种采用机电继电器的大型计算机。虽然他们后来放弃了这个开发计划但是IBM公司的官员为哈佛大学教授霍华德·艾肯提供了万美元这在当时来说是一笔相当可观的费用用于开发MarkI。MarkI是受巴比杰的分析机的启发而设计的一种计算设备。不过巴比杰设计的纯粹是机械式计算器而MarkI则是一种机电式计算器它的继电器用作开关部件而继电器阵列则作为数字存储空间。计算器运行时噪声很大继电器不停地接通和断开发出噼噼啪啪的声响。当MarkI于年研制完成时人们欢欣鼓舞称它使科学幻想小说中的电脑变成了现实。但是当MarkI亮相时艾肯却不承认IBM公司在该产品的研制工作中做出的贡献为此IBM公司的官员很不高兴。更使IBM抱恨的是在MarkI的研制工作开始之前其他方面的技术取得了新的进展从而使MarkⅠ在技术上已经过时了。电气技术的发展为电子设备的问世创造了条件。正当人们用继电器取代了巴比杰的蒸汽驱动的车轮和齿轮的时候依阿华州立大学的数学和物理学教授约翰·阿塔纳索夫发现电子元件可以代替继电器。在美国卷入第二次世界大战前不久阿塔纳索夫在克利福德·贝里的帮助下设计出了阿塔纳索夫贝里计算机(ABC)它的开关部件采用的是电子管而不是继电器。这种取代实现了一个重大的技术飞跃。从理论上讲电子管计算机的运算速度和运行效率比采用继电器的计算机要高得多。与巴比杰的分析机一样ABC计算机也从未制造成功原因也许是阿塔纳索夫为制造该设备而筹得的经费还不足美元。阿塔纳索夫和贝里组装了一台简单的样机它的线路错综复杂使用了许多的电子管与早期的台式计算器十分相似。由于采用电子管作为开关元件因此阿塔纳索夫使计算机开发技术向前迈进了一大步。电子管的性能大大优于继电器开关因而使得计算机变成了现实。电子管是抽掉了空气的玻璃管。爱迪生发现在某些条件下电能够在真空中传播李·德福雷斯特则运用“爱迪生效应”将电子管变成了电开关。世纪年代从电视机到计算机电子管在电子设备中的应用非常广泛。今天我们仍然可以从计算机的显示器和电视显象管中看到电子管的影子。到了世纪年代计算机的问世已经水到渠成。但是计算机仍然是一种体积庞大、费用高昂的专用计算设备。后来又花了几十年时间才使它逐步缩小体积并且变得价格低廉这时它才走上了向通用计算机目标发展的轨道。后来英国数学家艾伦·图林提出了一种计算机思路它能够读取编码指令以便执行任何可以描述的任务并且能够按照指令来完成该项任务。由于它能够执行用指令描述的任何任务因此这样的计算机才称得上真正的通用计算设备。图林的思路在年内变成了现实。指令变成了程序他的思路经过另一位数学家约翰·冯纽曼之手变成了通用的计算机。年在费城的穆尔工程学院约翰·莫奇莱和普里斯泊·埃克特提出了制造ENIAC计算机的建议并且着手监造该设备。这是最早的一台全电子数字计算机。除了用于信息输入和输出的外部设备外ENIAC纯粹是一台电子管计算机这也许是莫奇莱在拜访约翰·阿塔纳索夫时头脑里产生的一个思路。莫奇莱和埃克特将许多学识渊博的数学家吸引过来参与ENIAC项目的开发工作包括约翰·冯纽曼。冯纽曼不仅参与了该项目的开发对ENIAC计算机的制造做出了多方面的贡献而且提出了一种更为复杂的计算机EDVAC的设计轮廓。由于冯纽曼的努力穆尔工程学院将工作的重点从技术领域转向了计算机逻辑的研究上。•••下载第章火种•••下载他认为EDVAC不仅仅是个计算机设备而且应该能够执行逻辑操作和数学运算同时能够根据编码符号来运行。根据符号进行运算的指令以及用于符号转换的指令本身应该是编码后放入计算机的符号并且是计算机运行时所依据的符号。这是现代计算机技术中最重要的一个基本概念。通过将EDVAC规定为应该用指令进行编程的计算机而这些指令本身又作为数据送入计算机冯纽曼建立了存储程序计算机的技术标准。第二次世界大战后冯纽曼提出了将ENIAC改造成类似EDVAC的程控计算机的方法而阿德尔·戈尔斯坦则编写了种操作的语言使该计算机更加便于操作。此后一直没有人再以它的原始运行方式使用ENIAC。年初ENIAC的研制工作完成时它的运行速度比机电式计算机快倍。但是不管它是否属于电子计算机它仍然会产生很大的噪声。除了声音较小的电子电路外ENIAC配有满满一间屋子的打字机和不断旋转的磁带机。它拥有万个开关元件重量达吨耗电千瓦。尽管ENIAC耗费如此大的电能然而它每次只能处理个位数。不过在ENIAC完成全部制造工作之前它就已经派上了重要的用场。年ENIAC为在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯进行的原子弹爆炸试验进行了计算工作。第二次世界大战后出现了一个新兴产业那就是计算机制造业。由于计算机设备所具有的性质它逐步形成了一个规模庞大的产业。约翰·莫奇莱和普里斯泊·埃奇特因为ENIAC的成功而春风得意在他们的帮助下雷明顿打字机公司变成了斯佩里·尤尼伐克(SperryUnivac)公司。几年之内“尤尼伐克”成了计算机的同义词就像Kleenex是面巾纸的同义词一样。斯佩里·尤尼伐克公司遇到了一些强劲的竞争对手。IBM公司的官员从MarkI的失望中重振旗鼓着手制造通用计算机。两家公司采用完全不同的经营风格IBM的员工身穿蓝条子服装而尤尼伐克公司的员工则大多是脚蹬轻便运动鞋的年轻大学生。不知是IBM在经营中的思路活跃还是经营中的远见卓识没过多久它就把尤尼伐克公司远远抛在了后面一跃成为计算机行业的霸主。不久之后人们使用的大多数计算机都是IBM制造的产品公司占有的市场份额直线向上攀升。与此同时整个计算机市场的规模不断扩大。新公司在经过IBM或尤尼伐克公司培训的工程师的指导下不断涌现。控制数据公司(ControlData)是从IBM中分离出来的一家公司不久霍尼韦尔(Honeywell)、伯劳斯(Burroughs)、通用电气(GeneralElectric)、RCA和NCR等公司纷纷开始生产计算机。年之中家公司开始控制不断扩大的计算机市场而IBM则在营业额上领先于其他公司这些公司常常被人们称为白雪公主(IBM)和个小矮人。不过IBM与另外家公司吸取了某些自命不凡的暴发户的教训。世纪年代出现了一种新型计算机它们的体积更小价格更便宜与当时流行的超短裙一样它们被称为微型计算机。生产微型计算机最主要的公司有波士顿的数字设备公司(DEC)和加州的帕洛阿尔托的惠普公司(HP)。用图林·冯德曼的观点来看这些公司生产的计算机都属于通用计算机而且它们已经变得更加精巧效能更高功能更强。不久又出现了另一项技术突破使计算机技术的发展跨上了一个新的台阶。技术突破晶体管的问世意味着一个梦想的实现。•••下载第章火种•••下载引自年欧内斯特·布劳德与斯图尔特·麦克唐纳著的《小型化领域中的革命》世纪年代计算机使用的开关器件是机械式继电器它们不停地打开和关闭就像货运列车那样发出咔哒咔哒的声响。年代电子管取代了机械式继电器。但是电子管在技术上走进了一个死胡同。它们的体积没有办法进一步缩小同时由于电子管会产生很高的热量因此互相之间必须间隔很大的距离结果早期的计算机体积十分庞大。但是到了年代从事固体元器件研究的物理学家发明了一种全新的器件这种使电子管逐步退位的器件就是晶体管它是具有非常有趣的电气特性的一小片惰性晶体。晶体管问世后立即被公认为是一项革命性的技术突破。事实上正是由于约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利三人在这项技术突破中作出的巨大贡献他们才共同荣获了年诺贝尔物理奖。晶体管问世的重大意义不仅仅在于它使电子管技术走向了衰亡之路。通过在量子物理学的应用方面进行的一系列试验晶体管最终使计算机从工程师和科学家专用的“巨型电脑”变成了可以像电视机那样被普通人购买的商品。晶体管是一项重大的技术突破它不仅导致世纪年代小型计算机的出现而且使得世纪年代个人计算机革命成为可能。巴丁和巴拉顿于年圣诞节的前两天实现了“世纪的一项重大发明”。为了理解这个冬日在新泽西州的默里山晶体管问世的真正意义我们有必要回顾一下前几年他们从事的一些研究工作。世纪年代巴丁和肖克利从事着一些与他们的研究领域显然不相关的技术研究工作。对量子物理学进行的实验产生了化学元素晶体锗和硅在电气领域中的一些奇怪特性。这些晶体既不属于绝缘体也不属于导体于是便将它们称为半导体。半导体具有一种使电气工程师特别感兴趣的属性那就是电流可以在一个方向上通过半导体而在另一个方向上则无法通过。电气工程师将这一发现付诸实际应用。他们用一小片这样的晶体对电流进行整流。使交流电变成了直流电。早期的无线电收音机称为晶体整流收音机这是使用晶体整流器的最早的商用产品。晶体整流器确实是个神奇的玩意儿一小片矿石居然具备那样奇特的功能却没有任何运动的部件。这种显然不活动的器件的专业术语称为固态器件。不过晶体整流器只具备一项功能不久另一种器件几乎完全将它取而代之那就是李·德福雷斯特发明的三极管这是使无线电收音机大放异彩的一种电子管。三极管比晶体整流器的功能更强它既能将通过三极管的电流放大也能使用较弱的二次电流来改变从它的一个极传向另一极的强电流。用一个电流来改变另一个电流的这种功能对EDVAC型计算机的设计至关紧要。不过在当时一些科研人员认为三级管主要只能用于电话交换电路。这时美国电报电话公司尤其是它的科研机构贝尔实验室的科研人员对三极管发生了极大的兴趣。当时为贝尔实验室工作的威廉·肖克利与许多其他科研人员一样参与了半导体中的一个特殊领域的研究即探索杂质对半导体晶体究竟能够产生什么样的作用。其他物质的痕量能够提供传递电流的额外电子。肖克利说服贝尔实室答应让他建立一个小组来从事这项研究工作。他相信自己能够研制成功固态放大器。他的科研小组成员包括实验科学家沃尔特·布拉顿和理论学家约翰·巴丁。一段时间内该小组的研究工作一无所获。当时印第安纳州的珀杜大学也在从事类似的科研工作贝尔实验室的科研小组密切注视着那里工作•••下载第章火种•••下载的进展。最后巴丁解决了这个难题他发现晶体表面的阻塞效应能够干扰电流的流动。后来巴拉顿的实验证明巴丁的发现是正确的晶体管终于在年月日脱胎而出。晶体管具备电子管的全部功能而且功能更强它的体积更小产生的热量很少不会烧坏。最重要的是若干个晶体管具备的功能可以纳入单个半导体器件。科研人员迅速着手研制这种复杂的半导体。由于这些器件将许多晶体管集成到一个比较复杂的电路中因此它们取名为集成电路即IC。又因为它们实际上是一些很小的硅片因此它们也称为芯片。集成电路的制造需要极其复杂的加工工艺而且费用高昂因此很快就形成了一个专门制造集成电路的完整产业体系。最早从事商用芯片制造的公司是当时的一些电子设备公司。早期的公司之一是肖克利半导体公司它是威廉·肖克利于年在他的家乡帕洛阿尔托创办的。他的公司聘用了当时世界上最杰出的半导体科研人才。其中有些人并未在这家公司工作多长时间。后来肖克利半导体公司衍生出仙童半导体公司而仙童公司又衍生出许多其他公司。仙童公司创办年后实际上所有半导体公司都聘用了大量的仙童公司的员工甚至年代进入半导体产业的大型电子设备公司如摩托罗拉公司也聘用了原仙童公司的工程师。另外除了摩托罗拉、德州仪器公司和RCA等公司之外大多数半导体公司都位于肖克利半导体公司所在的圣克拉拉山谷的帕洛阿尔托方圆数英里的范围之内。这时所有半导体几乎都是用硅制造的不久这一地区就被人们称为硅谷。半导体产业以惊人的速度发展着半导体产品的数量和价格也按同样的步伐增长着。竞争十分激烈。最初除了军事和宇航工业外其他领域对高度复杂的集成电路需求量很小。不过某些种类的集成电路在大型计算机和小型计算机中使用相当普遍。集成电路中最重要的是内存芯片只要馈入电源芯片就能存储和保存数据。当时的内存芯片能够实现数百个晶体管的功能。而其他集成电路则不是用来存放通过集成电路的数据而是用于在程序控制下以某种方式来修改数据以便对数据执行简单的数学运算或逻辑运算。后来到了年代初期对电子计算机迅速增长的需求导致功能强大得多的新型计算机芯片的问世。有功之臣微处理器使电子技术进入了一个新时代。它改变了我们社会的结构。引自年罗纳特·诺伊斯与小马希安·霍夫著的《英特尔公司微处理器发展的历史》年初硅谷半导体制造商英特尔开发公司接到日本计算器公司Busicom的一份委托书要求为它的计算器生产线制造芯片。英特尔公司完全具备这样的资格因为它是仙童半导体公司派生出来的一家公司它的总裁罗伯特·诺伊斯曾经为集成电路的发明立下过汗马功劳。虽然英特尔公司开业只有几个月然而公司的发展步伐与整个半导体工业的发展一样迅速。马希安·“特德”·霍夫是几个月前刚刚加入英特尔公司的一名工程师他是公司的第名员工不过当他开始参与为日本Busicom公司开发计算器芯片时公司已经发展到名员工的规模。霍夫刚刚大学毕业他取得博士学位后继续担任斯坦福大学电气工程系的研究员从事半导体内存芯片的设计工作并因此而获得若干项专利又进入了英特尔公司。当时英特尔公司总裁诺伊斯认为公司应该全力以赴生产半导体内存芯片不搞别•••下载第章火种•••下载的产品他聘用霍夫的目的是让他为这些内存芯片的应用制订一个规划。不过当Busicom公司提出要英特尔生产计算器芯片时诺伊斯考虑公司在接受Busicom公司的生产任务的同时也要发展其内存芯片的业务以便做到一箭双雕。霍夫受公司委派与日本工程师洽谈了解Busicom公司的意图由于按计划霍夫于当晚飞抵大洋洲塔希提岛因此与日本工程师的第一次会见很简短。这次行程使他有时间充分思考为日本公司生产计算器芯片的问题以便提出真知灼见。使他感到特别恼火的是Busicom公司的计算器成本几乎与一台小型计算机不相上下。当时小型计算机的价格已经不算十分昂贵了美国的许多科研实验室都准备购买小型计算机。在大学的心理学系或物理系中这种设备已经并不鲜见。霍夫曾经参与数字设备公司的新型PDP计算机的研制这是该系列中体积最小和价格最便宜的一种计算机他发现这种计算机的内部结构非常简单。他知道PDP能够执行Busicom公司准备制造的计算器要执行的所有功能而且功能还要强大然而价格却几乎一样。霍夫认为制造这种计算器完全是违背常识的做法。霍夫向英特尔公司的老板提出一个问题即人们为什么花一台计算机的钱去买一个功能只有计算机几分之一的计算器。这个问题表明他书生气十足和对市场营销的无知他宁肯要计算机而不要计算器因此他认为其他人一定也是这样想的。市场营销人员耐心向他解释说这是个包装问题。如果有人只想进行数学计算他们就不想启动计算机去运行计算器的程序。此外大多数人甚至包括科学家也对计算机的使用抱着胆怯心理。计算器从启动之时起就只起一台计算器的作用而计算机则属于功能很难界定的设备。霍夫慢慢开窍了不过他花了很长时间才弄明白在通用设备同样容易制造而且价格也不贵的情况下为什么还要生产专用设备。此外他认为通用性质的设计会使产品的开发更有意思。他向日本工程师建议采用大致以PDP为基础的改进型设计方案。这个设计方案与PDP计算机相比存在着很大的差异。霍夫建议采用一组芯片而不是一台完整的计算机。这些芯片中有一个芯片非常关键。首先这个芯片的密度很高。当时的芯片包含的功能器件不到个相当于个晶体管但是霍夫建议的这个芯片所包含的功能器件数目至少翻一番。此外该芯片像任何集成电路一样能够接收输入信号并产生输出信号。虽然这些信息可以代表简单数学运算芯片中的数字和逻辑运算芯片中的逻辑值(真或假)但是输入霍夫的芯片的信息以及从该芯片输出的信息将形成一组供集成电路使用的指令。总之这种芯片能够执行程序。日本客户需要的是计算机芯片而霍夫设计的却是个集成电路EDVAC计算机它是在单个硅片上的真正的通用计算机器件即在一个芯片上运行的计算机。虽然霍夫的芯片设计方案类似一台非常简单的计算机但是它不包括某些重要的计算机部件如内存和用于人工输入和输出的外部设备。这种器件的专用术语称为微处理器由于它能够在程序控制下运行因此微处理器属于特殊的通用器件。鉴于英特尔公司的微处理器采用了存储程序的概念因此计算器制造商能够使微处理器按照他们想要的任何种类的计算器那样来运行。这就是霍夫的想法。他相信这是能够做到的并且这是解决问题的正确方法。然而日本工程师对霍夫的想法不以为然这使霍夫灰心丧气于是他请示公司总裁诺伊斯怎么办诺伊斯鼓励他按自己的思路干下去。当芯片设计师斯坦·梅宙退出仙童公司进入英特尔时霍夫与梅宙便着手设计该芯片。当时他们实际上尚未制造出集成电路半导体设计专家必须将设计方案变•••下载第章火种•••下载成二维蓝图再将蓝图蚀刻到硅晶片中。芯片开发的这些后续步骤需要投入资金因此英特尔公司决定先与日本客户谈妥后再从芯片的逻辑设计阶段进入实际生产阶段。年月心存疑虑的Busicom公司代表前来与英特尔公司洽谈具体开发计划。日本工程师提出了他们的技术要求霍夫则展示了他们的设计方案。尽管技术要求与设计方案之间并不完全吻合但是经过几次洽谈Busicom公司决定接受英特尔公司的芯片设计方案。双方洽谈的结果使Busicom公司独家获得了该芯片的合同而对于英特尔公司来说这次洽谈却并不是最为有利不过至少他们都准备实施这项芯片开发计划。芯片开发计划上马后霍夫终于松了一口气。他们将该芯片称为它表示单个芯片能够取代的晶体管的大概数目同时又说明了它的复杂程度。曾经考虑用一个芯片来制造一台计算机的决非霍夫一人不过霍夫是实施这一开发计划的第一个人。在开发过程中他与梅宙攻克了一系列设计难题进一步完善了微处理器的理论思路。不过计划与具体实施之间还有很大的距离。英特尔公司芯片设计业务部负责人莱斯利·瓦达兹知道费德里克·费金最适合将设计方案付诸实现。费金是一位卓越的芯片设计师早在仙童公司期间他就为瓦达兹工作过并在早期为意大利的好利获得(Olivetti)公司设计过一种计算机。但是当时费金尚未加入英特尔公司更为糟糕的是他不能为英特尔工作至少不能立即为英特尔工作因为根据美国的工作签证他不能随意改换工作而仍然保留他的签证。至少要等到次年春季他才能进入英特尔公司从事芯片设计。年月费金进入英特尔公司后立即被指定负责芯片的设计工作。日本工程师正田志摩即将前来考察和审定最后的设计方案而费金则着手将设计方案变为硅芯片。可惜设计方案还远远没有完成。霍夫与梅宙完成了该芯片的指令集的设计和总体设计但是必要的具体设计方案尚未出笼。志摩立即明白这个设计方案不过是一套设计思路。他对费金大声吼叫说“这只不过是个设计思路!根本不是设计方案。我来这儿来是要审定方案可是根本没有方案可审!”费金说他是刚刚接手这项设计工作准备先完成设计方案然后再将方案付诸实施。在梅宙和志摩的协议下他以极短的时间完成了他的工作每天工作长达~个小时。由于他的工作是前人都没有做过的因此他必须创造新的技术才能完成他的工作。年月费金终于大功告成向Busicom公司提交了他的工作成果包括微处理器和计算器运行所需的另外种芯片。这是个重大的技术突破而且它的价值远远超出了实际交付的芯片本身所具备的意义。另一方面这个新型微处理器只不过是半导体制造商多年来一直在制造的用于数学运算和逻辑运算的集成电路芯片的一种延伸。这种微处理器只是将更多的功能塞进一个芯片之中。同样由于该微处理器能够执行的功能太多而且它们集成密度太大因此若要使用该设备用户必须学会一种新语言尽管这种语言比较简单。的指令集构成了一种编程语言。今天的微处理器比年时构成计算机的满屋子电路系统更加复杂功能更强大。年霍夫设计的芯片是实现霍夫、诺伊斯和英特尔公司的管理部门预期目标的第一步。两年后英特尔公司生产的芯片则是第二步。微处理器是为当时的计算机终端设备公司(CTC)开发的(该公司后来又改名为数据点公司)。计算机终端设备公司拥有一种技术先进的计算机终端•••下载第章火种•••下载希望采用某种芯片为它提供更多的功能。这时霍夫描绘了一幅如何使用现有产品的更加灿烂的前景。他建议采用单个芯片作为控制电路以便用单个集成电路取代它的所有内部电子元件。霍夫和费金对芯片开发计划很感兴趣部分原因是英特尔与Busicom签订的芯片独家合同束缚住了芯片的推广应用。当时从事电子测试设备实验室工作的费金发现是用于控制测试设备的理想工具但是与Busicom公司签订的合同不允许芯片用于这一目的。由于Busicom公司拥有芯片的独家使用权霍夫认为新的终端设备芯片应该推向市场并用于测试设备。有它的不足之处它每次只能处理个二进制数字这大大制约了它的计算能力因为它每次运算时处理的数据还不到一个字符。而新型芯片则每次能够处理一个字符。原先由另一位工程师负责开发不久费金受命接替该工程师的工作。年月英特尔正式开始生产芯片。但是在投入生产前计算机终端设备公司的官员却对该产品失去了兴趣。这时英特尔公司发现它投入大量时间和力量开发的和这两个非常复杂而昂贵的产品并没有很大规模的市场。随着计算器经营领域竞争的激化Busicom公司要求英特尔降低芯片的价格否则它将中断履行合同。霍夫向诺伊斯建议说:“让我们将这些芯片卖给别的公司吧。”诺伊斯同意了这个建议。不过英特尔公司以后再也没有采取这种做法。对于将专用芯片销售给一般工程设计公司的做法英特尔公司的营销部并不热心。英特尔公司的建立其宗旨是生产内存芯片它的使用非常方便并且像剃须刀片一样便于批量销售。对于微处理器来说客户必须学习如何使用它们因此需要给年轻的公司提供大量的客户支持。霍夫则不同意这种观点他提出了人们尚未考虑到的新的微处理器应用领域。例如电梯控制器可以用一个芯片制造而成。此外他还指出新型微处理器可以节省费用开支它可以取代许多比较简单的芯片就像他在设计时所做的那样。工程技术人员将设法把微处理器纳入他们的产品之中。霍夫知道他自己能够做到这一点。霍夫的执着终于得到了回报。英特尔公司聘请广告人雷吉斯·麦肯纳在年秋季号的《电子新闻》期刊上为该产品做广告。广告词是“芯片上的微型程控计算机开创了集成电子设备的新时代”。难道一个芯片上能够放下一台计算机吗?从技术上讲这种说法有些夸大其辞但是这年秋季的电子设备博览会参观者阅读的产品说明书时这种芯片的程控能力给他们留下了深刻的印象。从某种意义上讲麦肯纳的广告词毫无不实之处和中纳入了计算机的重要判定功能。与此同时德州仪器公司与计算机终端设备公司签订了合同并且也推出了一种微处理器。(德州仪器公司与英特尔公司一样雄心勃勃地窥视着微处理器市场。该公司的加里·布恩刚刚申请了一项称为单芯片计算机的专利技术。)这时出现了三种不同的微处理器。英特尔公司的营销部正确地预见到了微处理器需要较大的客户支持工作量。例如用户需要关于芯片执行的各种操作、它们能够识别的语言、它们使用的电压、它们产生的热量以及其他许多方面的资料。必须有人负责编写关于各种信息的手册在英特尔公司中这项工作交给一位名叫亚当·奥斯本的工程师负责后来他在使计算机成为个人计算机的工作中起到了非常特殊的作用。微处理器软件构成了另一类重要的客户支持内容。通用计算机或通用处理器的缺点是离开程序它将一事无成。作为通用处理器的芯片也离不开程序它要由指令来告诉它执行什么操作。•••下载第章火种•••下载为了编写这些程序英特尔公司首先用它的两种微处理器芯片中的每一种组装一台完整的计算机。这些计算机并不是上市销售的产品而是用于开发的系统是帮助编写处理器程序用的工具。它们也称为微型计算机不过当时没有人使用这个术语。最早开始编写这些程序的人之一是加里·基尔多尔他是离硅谷不远的美国海军研究生学院的一名教授。与奥斯本一样基尔多尔是个人计算机开发过程中的一位重要人物。年底奥斯本已经为编写了一种简单的语言它基本上是个程序用于将秘语命令转换成和从而形成微处理器的内部指令集。虽然该程序是为编写的不过它实际上是在IBM大型计算机上运行的。如果与IBM计算机相连接的话运用该程序用户可以通过IBM键盘键入命令并产生一个指令文件再发送给。将与任何设备连接起来是件很不容易的事情。微处理器必须插入一个专门设计的电路板该电路板则与其他芯片和打字机之类的设备相连接。英特尔公司的开发系统正是为解决这个问题而建立的。于是基尔多尔被调到英特尔公司安装有开发系统的微机实验室。最后基尔多尔与英特尔公司签订了合同为该公司开发一种实用语言。微型计算机编程语言(PL/M)属于所谓的高级语言而低级语言则是由微处理器的指令集构成的语言。借助PL/M语言程序员只需编写程序一次就可以使它在处理器、或英特尔将来生产的处理器上运行。这就加快了编程界的编程进程。但是语言的编写决非轻而易举的事情。如果要懂得这项工作的复杂性我们必须了解计算机语言究竟是如何工作的。计算机语言是计算机能够识别的一组命令。计算机只能对纳入电路或安装在芯片中的这组固定命令做出响应。要使一种语言能够运行必须编写一个程序将用户能够理解的各种命令转换成机器能够使用的命令。微处理器不仅体积很小而且它能够进行的逻辑操作也有限。它们具备的智能量很少因此很难编程。要为微处理器设计语言谈何容易更不要说设计PL/M这样的高级语言。基尔多尔的一位朋友兼同事后来在介绍他所做的选择时说加里·基尔多尔之所以编写PL/M语言主要是因为这是一项极其艰巨的任务。与他以前和以后的许多著名的编程人员一样基尔多尔参与这项工作主要是为了接受智力上的挑战。不过当时他开发的最重要的软件在结构上要简单得多。英特尔公司早期生产的微型计算机使用纸带来存储信息因此程序必须使计算机能够自动控制纸带阅读机或低带穿孔机的运行用电子方式接收来自磁带的数据信息将数据存入内存并从内存中查找所需的数据并将数据送往纸带穿孔机。计算机还必须能够对内存中的数据进行操作并跟踪哪些区域可用于存储数据哪些区域已被占用。大多数编程人员不想在每次编写程序时考虑这些具体的细节问题。大型计算机可以通过使用称为操作系统的程序自动执行这些任务。对于使用大型计算机语言编程的程序员来说他们已经具备操作系统它是计算机运行手段的组成部分也是计算环境中不可分割的特性。然而基尔多尔开发的是个比较原始的系统。在英特尔公司中他编写了一个非常简单的操作系统的几个部分它们必须在微处理器上运行。后来这个操作系统又演变成基尔多尔所谓的CP/M(控制程序/监视器)操作系统。基尔多尔向英特尔公司的官员提出是否可以让他自己去推销CP/M操作系统他们只是向他耸了耸肩说请便吧!他们不打算由公司来销售这种操作系统。结果CP/M使基尔多尔发了一笔大财。•••下载第章火种•••下载通过制造微处理器英特尔公司将它的经营业务扩大到了仅仅制造内存芯片的范围之外。虽然公司不想放弃微处理器的经营领域但是有人坚决反对进一步扩大微处理器的经营规模。确实有人谈论过用微处理器设计计算机的问题基至将微处理器用做小型计算机的主要组件但是微处理器控制的计算机的销售前景似乎并不十分看好。当时公司总裁诺伊斯认为微处理器的主要市场是用于制造手表。英特尔公司的高层官员讨论过其他可能的应用领域比如微处理器控制的电饭锅、立体声音响和汽车等嵌入式系统。可是制造电饭锅、立体声音响和汽车要靠英特尔公司的客户英特尔公司只销售芯片。英特尔公司有一条硬性规定那就是反对制造被视为与它的客户相竞争的产品。年英特尔公司是个令人激动的工作场所。它的官员认为英特尔公司处于微处理器工业高速发展的中心。基尔多尔和英特尔公司的内存芯片营销部经理迈克·马库拉以及其他一些人显然认为具有创新精神的微处理器设计人员应该在半导体公司中工作。他们决定继续从事硅片逻辑功能提高的工作而将计算机的制造和编程交给大型机和小型计算机公司去做。然而小型计算机公司却并没有着手进行这方面的开发于是马库拉、基尔多尔和奥斯本决定放弃芯片的经营。在后来的年中他们每个人都创办了自己的规模庞大的个人计算机公司或个人计算机软件公司。破土而出我们(数字设备公司)能够在年月推出个人计算机。如果我们已经拿到该样机(它的大部分技术属于成熟的技术)那么PDPA就可以在~个月时间内开发成功并投入生产。前DEC公司员工、早期计算机期刊CreativeComputing创办人戴维·阿尔到了年的时候已经存在两种明显不同的计算机并且由两种不同类型的公司负责销售这些计算机。一种是需要占用整个房间的大型计算机由IBM、控制数据公司、霍尼韦尔和其他几个小公司制造。这些计算机由整个一代的工程师负责设计价格高达上百万美元并且常常是每次定制一台。另一种是小型计算机由数字设备公司和惠普等制造。这种计算机价格较低体积较小生产的批量比大型机要大主要卖给科研实验室和企业。典型的小型计算机价格只有大型机的体积只有书架那么大。小型计算机采用了半导体器件因而缩小了机器的体积。大型机也使用半导体组件但是它们通常用半导体组件来制造功能更加强大但体积并不小的计算机。英特尔公司的芯片也开始用于控制打印机和磁带机之类的外部设备不过有关人士感到这些芯片也可以用来缩小计算机的体积并降低它的价格。大型计算机和小型计算机公司拥有资金、技术和无可比拟的机会可以将计算机放到每个人的手中。人们完全可以预见到随着计算机不断向小型化方向发展个人使用的计算机最终将可以放在桌面上或者装入公文包或衬衣口袋里。世纪年代末和年代初大型机和小型计算机公司的主要运营商是最适合生产个人计算机的公司。很明显计算机正朝着个人计算机这个方向发展着。自从世纪年代本杰明·布拉克开发他的“逻辑机”开始人们就一直在制造桌面大小和公文包大小的具备计算机功能的机器。计算机公司的工程师和半导体公司的设计人员预见到组件的价格将逐年下降运行速度逐年提高而体积则逐年缩小。许多•••下载第章火种•••下载迹象表明小型个人计算机将主要由小型计算机公司负责开发。这只是一种合乎逻辑的看法但实际情况并非如此。当时的所有计算机公司都错过了将计算机推广应用到家庭和每张办公桌上的大好机会。新一代计算机即微型计算机完全是由在著名企业之外工作的个人企业家开发的。如果说主要计算机公司的决策者从未有过研制个人计算机的想法这倒冤枉了他们。这些公司的有些工程师就表现出很大的热情提出了制造微型计算机的详细建议甚至提供了工作样机可惜这些建议均未被采纳工作样机则被束之高阁。有些情况下个人计算机的研制工作实际上已经开始进行然而最终都不了了之。大型计算机公司显然认为廉价的个人计算机没有市场即使存在这样的市场也是小型计算机公司利用的市场。但是他们想错了。以惠普公司为例它是在硅谷发展起来的一家公司制造的产品从大型计算机到袖珍计算器应有尽有。该公司的一些高级工程师经过研究最终放弃了公司一位员工提出的设计方案此人名叫史蒂芬·沃兹尼亚克是个没有名气的工程师。虽然惠普公司拒绝了他的设计方案不过承认他的计算机方案是可行的并且可以用低廉的成本进行生产然而这不是惠普公司要生产的产品。后来沃兹尼亚克离开了惠普在一家名叫苹果公司的新兴企业的车库制造计算机。罗伯特·奥尔布雷克特的情况与沃兹尼亚克很相似他在年代是明尼阿玻利斯的控制数据公司(CDC)的一名员工由于该公司甚至不愿意考虑调查一下个人计算机市场的情况因此他愤然离开了CDC公司。此后他迁移到旧金山的海湾区(BayArea)并在那里成为一名著名的计算机教师。奥尔布雷克特非常有兴趣探索计算机用做数学辅助工具的方法。他编写出版了最早的个人计算机刊物广泛传播个人如何学习和使用计算机的知识。数字设备公司(DEC)是未能成功地开发个人计算机新技术的一家典型的计算机公司。年该公司的年销售额就接近亿美元它是创办最早和规模最大的小型计算机公司它制造出了当时来说最精巧的一些计算机。曾经启发特德·霍夫设计出微处理器的PDP计算机是最接近个人计算机的一种产品。有一种型号的PDP体积非常小公司的销售代表通常将它放在汽车的行李箱中进行运送然后在客户所在的现场进行安装。从这个意义上讲这是最早的便携式计算机之一。数据设备公司本来可以成为首创个人计算机的公司然而它却未能抓住这个极好的机遇这在某种程度上反映了年代初计算机公司董事会成员的保守思想观念。数据设备公司的员工戴维·阿尔认为从他于年被聘担任公司营销部顾问时开始该公司就未能充分利用个人计算机这个新兴产业的发展机遇。当时他已经获得电气工程和经营管理学的学位并且即将完成教学心理学的博士学位的进修。阿尔进入数据设备公司后负责开发教学产品系列这是该公司根据潜在用户而不是硬件定义的第一个产品系列。鉴于年出现的经济衰退该公司取消了教学产品的开发计划。阿尔坚决反对公司的这一做法结果被公司解雇了。后来阿尔又被该公司专门负责开发新产品即新硬件的部门聘用。他很快就完全投身于开发比以前的所有产品更小的计算机。阿尔的开发小组不知道给这种机器定个什么名字。但是如果该产品真的开发成功它肯定可以称得上真正的个人计算机。阿尔的兴趣与数据设备公司的想法越来越背道而驰。数据设备公司将计算机视为一种工业产品。阿尔后来回忆道:“数据设备公司喜欢的是初级产品它感兴趣的是推出这种初级产品。”他在数据•••下载第章火种•••下载设备公司的教学产品事业部工作时编写了一份业务通讯定期介绍玩计算机游戏的说明。在他重新进入数据设备公司后他说服公司出版了一本将业务通讯中的有关文章汇编而成的著作名叫《计算机游戏基础》。他开始将计算机视为一种个人教学的工具游戏则是工具包的当然组成部分。数据设备公司并不打算将计算机卖给个人但是阿尔在该公司的教学产品事业部工作时已经了解到一些关于个人计算机市场的情况。该事业部常常接到医生、工程师或其他专业人士提出的要求希望用计算机来管理他们的业务工作。数据设备公司的有些机器的价格实际上非常便宜完全可以销售给专业人员但是该公司并不打算满足上述专业人员的要求。将计算机销售给个人与销售给一个公司机构存在着一个很大的差别公司机构可以聘用工程师和编程员来维护计算机系统并且有能力出钱获得数据设备公司提供的技术支持。然而该公司尚未作好为个人客户提供支持的准备。阿尔的开发小组的想法是这种新产品可以将计算机推向学校之类的新市场。虽然它的价格比较高大多数家庭用户买不起但是阿尔发现学校是个可以利用的契机以便将计算机推广到个人用户尤其是学校的学生。这种计算机可以大批量销售给学校然后供学生个人使用。阿尔估计专门从事业余爱好者电子设备制造的希思公司可能愿意制造数据设备公司的成套计算机设备,这可以进一步降低计算机的价格。新型计算机内置于一台DEC终端之中密布着半导体器件的电路板插满了显象管的底座。设计人员使终端机壳中的每一寸空间都布满了电子器件。计算机的体积不到一

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