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

  11月15日消息，今天是英特尔4004微处理器问世50周年。1971年11月15日，世界首款微处理器英特尔4004微处理器问世，随即改变了世界。可以说，自1971年以来人类创造的大部分财富都是英特尔4004微处理器的成果。

  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，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。商用电子科技类产品制造商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，这中间还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。这在某种程度上预示着计算机能力在50年内至少增长了10亿倍。

  现在，微处理器能够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，年年都会变得更小、更快、更便宜、能耗更低。如今的汽车常常要多达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、无人驾驶汽车、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，在整个世界任何地方进行生产，并在生产的全部过程的任何一个时间里添加软件。

  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；所有资源开采不能离开搭载微处理器的智能机器。

  50年后，微处理器的发展是不是达到了极限？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AI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年里持续不断的发展壮大。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？这样的一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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