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    PC发展史① 一颗晶体管引发的数字革命

      [  中关村在线 原创  ]   作者:
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    1前言:个人PC发展的基础阶段

        开篇语:

        《随着移动互联逐渐普及、物联网初现端倪,个人PC似乎正在成为时代的弃儿。在此之际,作为PC时代的遗留物,小编决定撰文缅怀,缅怀正在逝去的个人PC,一个时代、一份情结、一丝回忆——感慨于此情可待成追忆。》

        在个人PC诞生之前,大型主机和小型计算机的商业模式往往是由少数巨头公司所把持,它们会提供一整套完整的生态系统:包括硬件的制造、安装和维护、软件的代码编写以及程序员的培训等等。这种行业模式可以确保它们稳赚不赔。但是,这些“巨头”并非个人PC诞生的原始驱动力,反而在特定时期还会对个人PC的发展起到一定的反制作用,它们的产品价格高高在上,而且缺乏现成的软件应用支持,实际上对于大部分个人用户而言,这样的设备毫无吸引力。

    个人PC和微处理器发展史

        应该说,个人PC始于对创新孜孜追求的狂热爱好者。随着微处理器、DRAM存储以及EPROM整合电路的应用于市,BASIC高等汇编语言开始得到广泛的应用,并最终催生了GUI图形用户界面和个人运算的渐入主流。随之而来的硬件标准化和商业化最终让个人PC成为普通大众的个人消费品。

        接下来,我们将会对微处理器和个人PC的历史进行一番梳理和回顾。第一期主要内容包括晶体管和微处理器,时间跨度为1947年-1974年,我们姑且将此阶段成为“基础阶段”。本文大量素材来源于美国知名科技包括techspot,在此鸣谢。

    2贝尔实验室里诞生首个二极管

    ●贝尔实验室里诞生的首个二极管

        当时,市场的领导者们不太愿意接纳个人运算业务,原因很简单——投入产出比太低,而且软件缺乏标准化,且潜在用户又受限于专业技能,导致市场预期并不乐观。

        但是,当8080处理器被广泛用于各种终端设备之后,Intel的工程师开始意识到个人运算的重要性,并试图说服公司高层尽快着手个人运算业务了。而且,当时还在HP供职的天才设计师斯蒂夫·伍兹尼亚克(Steve Wozniak)也做了同样的事情——建议HP开展个人运算业务。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        1947年12月,在迈克尔·法拉第(Michael Faraday)、朱利叶斯·利林费尔德(Julius Lilienfeld)、鲍里斯·达威德夫(Boris Davydov)、拉塞尔·奥尔(Russell Ohl)、卡尔·L-霍罗维茨(Karl Lark-Horovitz)等半导体专家们的研究基础上,威廉·肖克利(William Shockley)、沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)、约翰·巴丁(John Bardeen)、罗伯特·吉布(Robert Gibney)以及杰拉尔德·皮尔森(Gerald Pearson)五位科学家在贝尔实验室联合开发了业界首款晶体管

    个人PC和微处理器发展史
    约翰·巴丁、威廉·肖克利、沃尔特·布拉顿在贝尔实验室,摄于1948年(图片来源techspot)

        在接下来的几年里,贝尔实验室继续充当着晶体管快速发展的原动力(特别是其在1952年研发的MOSFET——金属氧化物半导体晶体管,堪称里程碑之作),不过为了避免遭受美国司法部的反垄断指控,贝尔实验室于1952年向其他同行开放了专利授权许可。

    个人PC和微处理器发展史
    1947年,业界首款晶体管在贝尔实验室组装完成(图片来源techspot)

        在半导体业务发展迅速的大环境下,贝尔以及其母公司西电公司(Western Electric)也加入了一个由40多家、包括通用电气(General Electric)、美国无线电公司(RCA)以及德州仪器(Texas Instruments)等巨头在内的联合组织。

        后来,威廉·肖克利离开贝尔实验室另起炉灶,并于1956年成立了肖克利半导体(Shockley Semi-Conductor)。

    3“八叛逆”和他们的仙童半导体

    ●“八叛逆”和他们的仙童半导体

        1957年,美国肖克利半导体实验室的八名年轻科学家由于无法忍受诺贝尔物理学奖获得者肖克利专横独裁的学阀式管理风格,在诺伊茨(N. Noyce)的煽动下集体离职,肖克利怒不可遏地骂他们是“八叛逆”(The Traitorous Eight)。

        “八叛逆”包括诺伊茨(N. Noyce)、摩尔(R.Moore)、布兰克(J.Blank)、克莱尔(E.Kliner)、赫尔尼(J.Hoerni)、拉斯特(J.Last)、罗伯茨(S.Boberts)和格里尼克(V.Grinich)。

    个人PC和微处理器发展史
    从肖克利半导体集体出走的“八叛逆”创建了仙童半导体。上图从左至右依次为:摩尔、罗伯茨、克莱尔、诺伊茨、格里尼克、布兰克、赫尔尼和拉斯特(图片来源techspot)

        不过,后来就连肖克利本人也改口把他们称为“八个天才的叛徒”。后来,八叛逆得到仙童摄影器材(Fairchild Camera and Instrument)公司老板费尔柴尔德先生的资助,创立了仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        后来,八人由于种种原因纷纷离开仙童,其中诺伊茨和摩尔在风险投资者阿瑟·洛克(Arthur Rock)的支持下,创办了Intel;而赫尔尼则成为了晶体管制造领域planar制程工艺的开山鼻祖。

    个人PC和微处理器发展史
    仙童半导体

        当时,仙童半导体公司管理层始终对个人运算业务并不感冒,因为他们更加看重的是利润丰厚的晶体管业务,比如说旗下应用在北美XB-70战略轰炸机的IBM飞行系统、Minuteman洲际弹道导弹(Intercontinental Ballistic Missile,缩写ICBM)系统的自动导航计算机以及NASA的阿波罗导航计算机等等。

    4初出茅庐的Intel和被挖空的仙童

    ●初出茅庐的Intel

        “八叛逆”的带头大哥应该是美国国家半导体公司(National Semiconductor)的创始人查尔斯·斯波克(Charles Sporck)以及后来创办了Intel公司的摩尔和诺伊茨。

        那是一个午后,诺伊茨给风险投资人阿瑟·洛克的一个电话为Intel融来了230万美元的启动资金。因为诺伊茨有一张闪光的名片——集成电路的联合发明人之一(另一位是诺贝尔物理奖获得者、德州仪器的杰克·基尔比)。

    个人PC和微处理器发展史
    Intel联合创始人诺伊茨(N. Noyce) (图片来源:网络)

        摩尔、诺伊茨以及来自仙童半导体的团队将全新的硅栅M0S自对准工艺应用于集成电路的生产和制造,佛德利克·费金(Federico Faggin)是这一工艺的奠基人和先行者,他是全球第一款芯片的发明者,同时也是全球首款微处理器4004的共同发明人,当时也就职于仙童半导体。由于对个人运算产业的卓越贡献,这位意大利人最终获得了美国永久居民的资格。

        后文我们会着重介绍费金以及他发明的首款商用微处理器4004。

    个人PC和微处理器发展史
    业界首款平面式集成电路,出自仙童半导体之手(图片来源techspot)

    ●下坡路上的仙童半导体

        核心研发团队的集体叛逃让仙童半导体出离愤怒,因为后来证明,这些“叛逃”的天才们在别人的旗下都取得了重大突破,比如说在美国国家半导体公司。

        随着德州仪器、美国国家半导体以及摩托罗拉在晶体管市场的崛起,仙童半导体的利润开始下滑。到1967年底,由于预算的大幅削减以及核心员工的出走,仙童半导体陷入了低谷。之前连年不断的巨额研发投入并没给他们带具有竞争力的产品,再加之管理层矛盾重重,更是令仙童的前景蒙上阴影。

        而且,在专利还不是那么重要的年代,产品上市时机的把握就显得异常关键,而仙童半导体在产品开发方面总是经常性滞后,在研发项目上投入了相当大的资源,但是整个研发部门俨然已经越来越偏离以产品为重心的原则。

        结果可想而知,仙童半导体的市场领袖地位很快被第二大集成电路提供商德州仪器所取代,虽然前者在业界的影响力犹在,但是内部高层管理架构却一直混乱不堪。而且,仙童半导体在品控方面做得也不够到位,通常情况下会有20%的产品不过关。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        为了追求更加稳定的工作环境和职业前景,越来越多的仙童半导体员工开始步“八叛逆”的后尘,纷纷另谋高就。经过一番动荡之后,杰里·桑德斯(Jerry Sanders)成为了仙童公司的市场主管,但是其上任之后便单方面做出了每周发布一款新产品的决定——也就是所谓的“Fifty-Two”计划。

        这种拔苗助长的做法注定是个失败的策略,因为事实证明,这些仓促发布的产品中有很多机种的产量仅在1%左右,而且90%的产品出现要么出现跳票情况,要么就是在产品规格设计上存在瑕疵,亦或两者兼具。从那时起,仙童半导体的光环便开始逐渐褪色……

    5Intel招兵买马 AMD艰难起步

    ●Intel招兵买马

        如果说是摩尔和诺伊茨把Intel带入跑道的话,那么另一个的加入则成为Intel一飞冲天的助推器,他就是安德鲁·格鲁夫(Andrew Grove)。格鲁夫出生于1936年的匈牙利,曾就职于仙童半导体,他并没有生产制造方面的经历和背景,却被慧眼识珠的诺伊茨委以重任,当担Intel运营总监一职。

        表面上看,这个选择有些令人不解,因为格鲁夫只是化学领域的研发专家,也曾是伯克利分校的讲师,但是他却没有任何运营和管理背景。

        第四位加入Intel的是鲍勃·格雷汉姆(Bob Graham),负责主导市场策略。实际上,格雷汉姆本应该是Intel的第三位员工,但是因为录取通知长达3个月,才让格鲁夫“抢了先”。格雷汉姆的姗姗来迟在无形中令格鲁夫得到了更多的管理权限。

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    Intel前100位员工在美国加州山景城公司总部的合影,摄于1969年(图片来源techspot)

        作为一名出色的销售人员,格雷汉姆被普遍认为是Intel管理团队的两位候选人之一——另一位则是与诺伊茨有着深厚个人交情的桑德斯。桑德斯是莱斯特·霍根(Lester Hogan)成为仙童半导体CEO(从摩托罗拉高价挖来救火的,他的到来直接导致仙童半导体核心人员分崩离析,因为他从摩托罗拉带来一批嫡系)之后最后一批离任的高管之一。

    ●AMD艰难起步

        随着霍根的强势入主,桑德斯在仙童半导体支离破碎的管理层依稀保有的那份信任很快便消失殆尽。据称,霍根对桑德斯的印象本来就不咋地,再加上他的团队不愿接受小额订单(100万美元或者更少),更令霍根对此人颇有微词。后来,在短短的数周之内,霍根就贬了桑德斯两次,最终导致其“引咎”辞职。霍根的目的就这样达到了,接下来,其嫡系便“顺理成章”地拿下了仙童半导体的关键岗位。桑德斯似乎是被挤兑走的。

        1969年,桑德斯被迫离开仙童之后,在短短数周之内便成功“挖角”了4位对另起炉灶颇感兴趣的前仙童员工,他们均来自仙童半导体模拟电路部门,分别是杰克.吉福德(Jack Gifford)、法兰克·博特(Frank Botte)、吉姆·贾尔斯(Jim Giles)和拉里·斯滕格(Larry Stenger)。

        很显然,桑德斯也要单干了。加上之前的前仙童半导体销售强人艾德·特尼(Ed Turney)、约翰·凯里(John Carey)以及芯片设计师斯文·西蒙森(Sven Simonssen),桑德斯的创业团队已经达到了8人。

    PC发展简史①:一个晶体管真正改变世界
    AMD创始人杰里·桑德斯(Jerry Sanders)

        在桑德斯的带领下,这8个人于1969年5月创办了Advanced Micro Devices公司,但是AMD的起步阶段并不顺利。众所周知,Intel的创业团队基本都是专业的芯片工程师,这让他们在不到1天的时间就获得了大笔的融资,而AMD不同,领头人桑德斯是制定市场策略的一把好手,但是他来带队开干半导体业务势必会让众多投资人不那么放心。这也难怪,同为仙童和Intel的风险投资人洛克对AMD说了“不”。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        之后,AMD新雇来的法人代表Tom Skornia去找了诺伊茨,Intel的联合创始人因此成为了AMD的投资人之一。诺伊茨到底给AMD投了多少钱不重要,因为在AMD投资人的名单中如果有像诺伊茨这样的重量级人物出现的话,就足以证明AMD是一支非常不错的潜力股。最终,随着时间的推移,到了同年6月20日止,AMD的首轮融资额达到了155万美元。

    6Intel的第一炮 64位SRAM芯片出炉

    ●Intel的第一炮 64位SRAM芯片

        Intel就是为半导体而生的,当它拿到第一笔融资之后,便迅速在半导体行业搞得风生水起。其历时不到3年而造的首款商用产品被誉为是当时业界5大“首创”之一,它不仅给半导体行业带来了一次积极的变革,而且还深深影响到了个人运算的发展走势。 

        当时,计算机提供商霍尼韦尔(Honeywell)在蓝色巨人IBM的淫威之下可谓苦不堪言,它正在寻找其他可以提供64位SRAM(static RAM,静态随机存取存储器)芯片的半导体公司,这为Intel提供了巨大商机。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        机会总是留给有准备的人。当时,Intel的芯片开发工作已经形成了两条主线,一条是由莱斯·贝达茨(Les Vadász)带领的MOS晶体管开发团队,另一条是由迪克·博恩(Dick Bohn)带队的双极型晶体管(bipolar transistor)开发团队。其中,双极型晶体管团队率先完成了既定目标,他们开发出了业界首款64位SRAM芯片,并于1969年4月由首席设计师H.T. Chua(H.T. 蔡)亲自交付霍尼韦尔公司。

    个人PC和微处理器发展史
    Intel的首款产品——基于全新的肖特基双极型技术(Schottky Bipolar)的64位SRAM芯片。(图片来源:CPU-Zone)

        当时的业界,一款产品在上市发布时通常都会以部件号来命名,Intel的首款64位SRAM芯片自然也不例外——3101。产品的部件号,特别是像晶体管数量等这种具有重要意义的数字往往会被认为对潜在客户更具吸引力。而且,给产品起一个实际的型号可能会被认为是在利用产品型号来掩饰产品的工程设计缺陷。在Intel还没有意识到用数字命名得不到版权保护之前,Intel往往会选择用数字编号来给自己的产品命名。

    7摩尔解难题 首款MOS存储芯片登场

    ●摩尔解难题 首款MOS存储芯片登场

        双极型晶体管开发团队给Intel带来了突破性的产品,而MOS晶体管开发团队这边也找到了屡屡失败的真正元凶。在芯片制造过程中,硅栅金属氧化物半导体工艺(silicon-gate MOS process)需要大量加热-冷却的循环。这些循环过程会因为热胀冷缩效应导致在硅和金属氧化物之间产生变异和龟裂,从而导致电路芯片受损。

    时代的弃儿 个人PC和微处理器发展史①
    当年的戈登.摩尔(图片来源:百度百科)

        对此,摩尔的解决办法是通过在金属氧化物的表面“涂抹”杂质来降低其熔点,以便使氧化物适应这一加热循环。1969年7月,MOS晶体管开发团队重要开发出了业界首款商用MOS存储芯片——256位1101。

       很快,霍尼韦尔就下单了——用全新的256位1101代替了之前的3101。在1102开发之初,Intel同时还在开发另一款类似的产品——1103,这两个项目几乎是并行开展的,后者由贝达茨领衔,开发团队包括鲍勃·阿尔伯特(Bob Abbott)、约翰·里德(John Reed)以及乔尔·卡普(Joel Karp),1103显示出了巨大的市场潜力。

        1102和1103同样基于3个晶体管的存储单元结构,这种设计理念是由霍尼韦尔的威廉·雷吉茨(William Regitz)提出的,具有高单元密度和低制造成本的优势。当然也有缺点,基于此设计的芯片在无供电的状态下无法保存数据信息,而且电路设计需要每隔2毫秒就需要加一次压。

    个人PC和微处理器发展史
    业界首款DRAM存储芯片Intel 1103(左)和业界首款MOS存储芯片Intel 1101(右)(图片来源:CPU-Zone)

        在当时,电脑随机存取存储器属于磁心存储器芯片(magnetic-core memory chips)范畴,随着Intel 1103 DRAM(dynamic random access memory,动态随机存取存储器)芯片于1970年10月份登场并于次年修复制程瑕疵之后,该技术逐渐失去了市场的主导地位。自此,Intel在这一快速成长的半导体市场成为了支配者。

    ●塞翁失马焉知非福 Intel和它的第2供应商

        之后,Intel在全国范围内开展了一次营销活动,邀请磁心存储器的用户们积极参与,旨在告诉他们“用DRAM系统芯片可以更省钱”。由于在当时那个年代,芯片的产量和供应并不能确保万无一失,所以客户们通常会要求有第二供应源。

        尽管格鲁夫强烈反对设立附属供货源,但是怎奈Intel资历尚浅只能向产业需求妥协。最终,Intel选择了一家加拿大新品制造商——Microsystems International Limited(以下简称MIL)。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        如此一来,Intel便可以通过专利授权协议轻轻松松从MIL那边得到每年100万美元左右的收入,而且一旦MIL试图通过增大晶圆面积(从2英寸提高到3英寸)、缩小新品体积的方式来提升产量的话,Intel还能得到更多的专利许可费。不过,后来,由于MIL的产线出现瑕疵,客户最终还是转投Intel方面下单了。

        此时的AMD也得到了快速成长,因为它得到了仙童半导体9300系列TTL(晶体管—晶体管逻辑,Transistor-Transistor Logic)电路的辅助供货商的资格,而且还在为美国西屋电器(Westinghouse)军品部门供应制定版的芯片产品。值得一提的是,为西屋电器供应芯片的厂商本来是德州仪器,但是因为其无法及时交单,最终才被AMD捡了漏。

    8代号1702 首款EPROM芯片破茧而出

    ●代号1702 首款EPROM芯片破茧而出

        后来,在存储芯片的制程工艺上,Intel又遇到问题了。这一次,Intel指派另一位前仙童半导体成员、年轻的以色列物理学家多夫·弗罗曼(Dov Frohmann)前来求火。通过分析之后,弗罗曼得出的结论是:一些晶体管的门电路被断开了,出现浮置状态,并且被包裹在氧化物之内而无法回到各自的电极。

        弗罗曼同时还对摩尔解释称,由于四周都是绝缘子,这些浮置门栅极(floating gates)可以保留一个电荷,从而存在被编程的可能性。此外,浮置栅极中的电荷可以通过紫外线照射消除,并删除编程。

    个人PC和微处理器发展史
    EPROM存储器(图片来源:维基百科)

        弗罗曼发明的EPROM (Erasable, Programmable Read-Only Memory,可擦除可编程只读寄存器)技术很好的解决了这一问题。它是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片——即非易失性的(非挥发性)。它是一组浮栅晶体管,被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。一旦编程完成后,EPROM只能用强紫外线照射来擦除。通过封装顶部能看见硅片的透明窗口,很容易识别EPROM,这个窗口同时用来进行紫外线擦除。可以将EPROM的石英玻璃窗对准阳光直射一段时间就可以擦除。

    个人PC和微处理器发展史
    EEPROM存储器(图片来源:维基百科)

        EPROM技术的缺点是成本高,之后,一种一次性可编程的(one-time programmable,缩写为OTP)的EPROM应用而生了。这种技术无需石英玻璃窗、电可擦除、可编程的ROM——EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。EEPROM是用户可更改的只读存储器,其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程(重写)。不像EPROM芯片,EEPROM不需从计算机中取出即可修改。在一个EEPROM中,当计算机在使用的时候可频繁地反复编程,因此EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM是一种特殊形式的闪存,其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。

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    全球首款EPROM芯片——Intel 1702(图片来源:computermuseum.li)

        首款EPROM存储器的型号为1702,其制造难点在于存储器数据写入时电压的控制,它需要非常精准的电压,太低可能引起编程不完整,太高的话又容易导致烧毁芯片。从美国飞歌跳槽过来的乔·弗里德里希(Joe Friedrich)以及另外一位前仙童半导体工程师不经意间发现,如果在写入数据之前给芯片加高负压的话此问题便可迎刃而解。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        由于“walking out”技术并没有在物理形态上改变芯片,所以其他芯片制造商在售卖Intel设计的集成电路时很难发现为何Intel的良品率能够有如此突飞猛进的提升。良品率的巨大提升也表现在了营收方面,从1971到1973年3年间,Intel的营收呈现出了每年600%的增速。这样的情景让包括AMD、美国国家半导体、Sigtronics以及MIL等在内的第二供货源们一时间找不着北了。

    9首款商用微处理器4004的前世今生

    ●CPU之父费金和他的首个作品4004

        ROM(只读存储器)以及DRAM(动态随机存取存储器)是一个主机系统必不可少的两个组件,也算是个人运算发展史上的两座里程碑。1969年,日本Nippon Calculating Machine Corporation(以下简称NCM)计算机公司找到了Intel,希望Intel为他们的台式计算器(desktop calculator)设计一套12芯片系统。而此时的Intel正在紧锣密鼓的开发SRAM、DRAM以及EPROM芯片,所以非常希望与之合作,两者自然一拍即合。

    个人PC和微处理器发展史
    特德·霍夫,Intel第12号员工,其带来的团队制造了第一个微处理器(图片来源:网络)

        NCM方面最初的提议是打造一款8芯片系统的计算器,不过Intel的特德·霍夫(Ted Hoff)从当时的小型主机身上突然找到了设计灵感——用一颗芯片处理所有任务,而非一种芯片处理一种任务。霍夫的想法其实就是设计一款4芯片系统,项目代号MCS-4,由1个移位寄存器、1颗ROM芯片、1颗RAM芯片以及一颗处理器芯片组成。

        1970年2月6日,NCM与Intel签署了合作协议,后者需要在未来三年之内为NCM提供至少60000套MCS-4计算器系统,Intel拿到了60000美元的预付款。霍夫提出的这套系统需要一颗处理器和三组辅助芯片。那么问题来了,谁来开发关键的处理器呢?这时候,又一位在仙童半导体郁郁不得志的工程师走到了风口。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        1970年4月3日,费金开始正式加入MCS-4项目的开发团队,他第一天的工作是听取斯坦·麦卓尔(Stan Mazor,首款微处理器的联合发明人之一)工程师的项目介绍。第二天,费金和NCM首席代表Masatoshi Shima进行了短暂的交谈,但是费金被告知:NCM现在想要的是尽快看到处理器的逻辑芯片,而非听一个接触该项目不到一天的人纸上谈兵。

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    Intel 4004,首款商用微处理器,内建2300个晶体管,主频为740KHz(图片来源:CPU-Zone)

        接下来,费金的团队(包括Masatoshi Shima,项目设计阶段成员)着手开发4芯片系统。很快,他们只用了不到一周时间就完成了项目之一——4001(动态内存DRAM)。到了5月份,4002(只读存储器ROM)和4003(寄存器)相继出炉后,业界首款商用微处理器4004的诞生正式进入倒计时。

        同年12月份,Intel 4004在首次试生产阶段出现遇到了点小麻烦。在封装过程中,由于关键的埋接触层(buried contact layer)被忽略,以至于成品无法正常工作。不过,第二版解决了该问题。3周之后,4001、4002、4003和4004准备就绪,项目进入测试阶段。

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    4004电路图

        但由于技术原因,Intel的延期交货让NCM公司颇为恼怒。与此同时,计算器领域的竞争日益激烈,当Intel彻底完成4004芯片的设计和样品的生产时,NCM公司要求Intel打折扣,Intel同意了,并退还了后者60000万美元的预付款,但是它附加了一个条件:允许Intel在除计算器芯片市场之外的其它市场上自由出售4004芯片——至此,业界首款商用计算机微处理器4004正式诞生了,Intel公司也完成了从单一的存储器制造商向微处理器制造商的转型。

    个人PC和微处理器发展史
    F-14雄猫式战斗机(图片来源:维基百科)

        同时代的另外两款类似产品分别为盖瑞特艾雷赛奇(Garrett AiResearch)的MP944以及德州仪器的TMS 0100和1000,前者基于MOS工艺,其竞争对手为美国海军F-14雄猫战斗机的主飞行控制电脑的电机系统(Central Air Data Computer),后者的主要竞争对手为掌上计算器系统,比如说Bowmar 901B。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        4004和MP944需要其他芯片(ROM、RAM以及I/O)辅助才能正常运行,而德州仪器的芯片产品可以将这些功能集成到了一颗CPU中——业界首款微控制器(或者称之为computer-on-a-chip,单片计算机)也在同期登场了。

    10专利成武器 交叉授权协议时代开启

    ●专利成武器 交叉授权协议时代开启

        之后,德州仪器与Intel于1971年签署了一份交叉协议,涉及逻辑芯片、制程工艺、微处理器以及微控制器等多项专利。自此,半导体行业交叉授权协议和合资公司的时代正式开启,专利也正式成为商业武器。

        MCS-4系统交付于NCM预示着越来越多的基于4004处理器的项目将会应用于市。1969年年底,刚刚成功IPO、怀揣大把现金的Computer Terminal Corporation (CTC,计算机终端公司, 后来更名为Datapoint)接洽Intel和德州仪器,它计划打造8位终端控制器。

        不过德州仪器因为各种原因早早放弃,而Intel于1970年3月份启动的1201项目则因为该项目主管哈尔·菲尼(Hal Feeney)需要兼顾另一款静态随机存取存储器的项目,而导致1201项目进展非常缓慢。最终,Intel这款专门为CTC Datapoint 2200所打造的微处理器1201因为交货延迟且效能未达到预期,惨遭退货。不过CTC允许Intel将其出售给其他客户。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史

        当时,大型主机每年的市场销量大概不到20000台,IBM是这个相对较小的市场的“白雪公主”,而UNIVAC、GE、NCR、CDC、RCA、Burroughs以及Honeywell则是“七个小矮人”。小型主机市场则是Digital Equipment Corporation(DEC,美国数字设备公司)一家独大。包括Intel在内的其他微处理器厂商很难夺得大型主机和小型主机的市场份额,于是纷纷把重心放在了存储芯片方面。

        1972年4月,1201姗姗来迟,Intel随即将之改名为8008,似乎是在告诉业界,它是4004的升级产品。8008是首款8位处理器,上市之后取得了一定的成功,但是它也有缺陷——18针的封装限制了I/O和外部总线的速度。由于运行速度较慢,且基于初级汇编语言和机器代码,8008离真正意义上的现代处理器还有很远的距离,不过IBM当时推出的8英寸软盘23FD为接下来几年微处理器的发展提供了动力。

    追忆辉煌时代 个人PC和微处理器发展史
    Intellec 8微型主机

        之后,Intel推出了Intellec 4和Intellec 8两套微型主机,分别基于4004和8008处理器。值得一提的是,第一款被广泛使用的操作系统CP/M(Control Program/Monitor)主要就是为Inte Intellec-8系统量身定做的。这款系统由数字研究公司开发,Gary Kildall负责主要工作。(加里·基尔代尔,人微机操作系统的真正发明人,DOS之父)。

        最终,为了适应市场需求,Intel在8008的基础上推出了加强版本——8080,它是世界上第一款八位元处理器,它的诞生,大大促进了个人电脑的发展。


        提示:我们将会于近期发布《个人PC和微处理器发展史②——Intel、摩托罗拉双头垄断戛然而止》,主要讲述1974-1980年这段时间的全新产业概况,敬请关注。

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