世界首款微处理器问世50周年 这些年计算能力涨了10亿倍

从英特尔4004微处理器以来，微处理器将计算机从装有笨重制冷设备的房间中解放出来，将计算能力释放到最需要的地方。从那以后，人们的生活水平开始成倍提高。

当时，IBM的大型计算机都放置在密闭房间里，而且价格非常昂贵，公司使用氩气而不是水来扑灭计算机房火灾。工人们被告知在接到警报后立即撤离，以免毒气使他们窒息。计算机运算时需要向读卡器输入一叠打孔卡片，并通过笨重的电传打字机输入简单的命令，这是人们与IBM计算机交互的唯一方式。商用电子产品制造商Digital Equipment向实验室和办公室出售的所谓PDP-8微型计算机重达113公斤。

1969年，日本计算机公司Nippon Calculating Machine要求英特尔为旗下一种新的打印计算器设计12块定制芯片。工程师费德里科·费金(Federico Faggin)、斯坦利·马佐尔(Stanley Mazor)和特德·霍夫(Ted Hoff)厌倦为不同公司设计不同芯片，建议将芯片种类改成四种，其中包括一种可用于多种产品的可编程芯片。他们只用2300个晶体管就开发出英特尔4004微处理器。这款微处理器有4位，时钟速度为750千赫兹，每秒可以做大约92000次运算。

英特尔在1972年又推出了8位的8008微处理器，内置3500个晶体管；1978年发布16位的8086微处理器，包含29000个晶体管，每秒可进行71万次运算。IBM在第一台个人计算机中选用的就是英特尔随后发布的新款8088微处理器。相比之下，现在苹果新款M1 Max处理器拥有570亿个晶体管，每秒可执行10.4万亿次浮点运算。这意味着计算机能力在50年内至少增长了10亿倍。

现在，微处理器可以说是人类智慧的微型发动机，可以运行拓展到数十亿台设备的智能代码，每年都会变得更小、更快、更便宜、能耗更低。如今的汽车通常需要多达50块微处理器才能上路。鉴于目前的全球芯片短缺问题，许多车都在等待芯片才能出厂下线。

微处理器驱动的移动计算技术为智能手机、机器人真空吸尘器、自动驾驶汽车、作物湿度传感器、甚至是追踪鸟类迁徙模式的GPS铺平了发展道路。其还创造出一个能无限更新的世界：在无需调整硬件的情况下修复问题、推出新功能。

由此而来的硬件和软件分离，设计和控制分离建立起全球供应链。苹果可以在加州设计iPhone，在全世界任何地方进行生产，并在生产过程的任何时候添加软件。

可以说，1971年以来人类所创造的大部分财富都是英特尔4004微处理器的结果。所有零售商都会询问大型商超的智能库存系统；所有资源开采都离不开搭载微处理器的智能机器。

50年后，微处理器的发展是否达到了极限？在过去的20年时间里，微处理器通过在每个芯片上增加更多计算内核来提高性能。苹果M1有16个处理器内核；通常用于人工智能和比特币挖掘的图形处理单元可以有数千个处理器内核。

总有一天，戈登·摩尔（Gordon Moore）于1965年提出的摩尔定律将不再适用；总有一天，约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）于1945年首次提出的处理器和内存架构将不再满足计算需求。所幸，人类至少还有10年或20年的时间从目前的芯片技术和计算机架构中挤出更多效益。

计算领域并非一成不变的。无论是亚马逊数字助理Alexa用来识别声音的神经网络，还是谷歌用来识别照片中人脸的神经网络都不会取代微处理器，但它们可能会成为一种互补技术，在未来50年里不断发展壮大。谷歌即将推出下一代人工智能芯片Tensor，可以说就是能放进口袋里的人工智能加速器，一个属于用于的个人神经网络。人们能用它来做什么？这个问题就像第一次看到英特尔4004微处理器，被问到除了计算器，将来微处理器还会被用来做什么。不同人的答案可能相差十亿倍。（辰辰）

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