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发信人: trunks (深蓝的海), 信区: Hardware
标 题: 永远奔腾的芯--Intel处理器王朝进化史(1)
发信站: 荔园晨风BBS站 (Fri Apr 18 13:43:36 2003), 站内信件
英特尔--一个能改变世界的企业，CPU--一个改变人类的核心，
当一个能改变世界的企业掌握了能改变人类的核心技术，会产生什
么样的结果呢？英特尔的发展历史其实就是CPU的发展历史，几乎
每次英特尔发布新的技术新的产品，总能引起世界的震动，如果说
操作系统是微软独占天下的话，那么CPU市场，则是英特尔独领风
骚。前不久，英特尔发布了最新的迅驰技术，把CPU的发展再度推
向高潮。全球IT业的发展仅仅几十年的历史，而Intel更是引领着
这段历史往前走。如果你想了解IT，了解Intel，请跟我们一起，
来回顾Intel的发展史。
如果提到英特尔公司（Intel Corporation），首先想到的是
微处理器（Microprocessor）。但是其实英特尔最早发家的却不是
微处理器，而是跟今天Hynix一样的内存芯片，正是这些内存芯片
为日后无往不利打下坚实的基础。不过这之前，英特尔的老板们为
了这件事情可是痛苦了很久，因为最初内存市场没有什么竞争，因
此卖得不错。后来日本人挤了进来，身处美国的英特尔感觉到无论
如何都没办法将生产成本压得比日本人低，这时就面临一个抉择：
是继续苦战，还是放弃？没有想到过了十几年之后，这个问题又轮
回到日本头上了，韩国公司的价钱总是可以比日本公司更胜一筹。
先说一下为什么英特尔叫做“intel”好了，这个名字是英特尔老
板之一的摩尔起的，他认为一个好的名字永远不要超过5个字符，否
则不但不响亮，更让人难以记住。摩尔、诺宜斯、格罗夫这三个“伙
伴”离开原来的仙童公司，一起开创事业——筹建一家他们自已的公司。
三人一致认为，最有发展潜力的半导体市场是计算机存储器芯片市
场。吸引他们的另一个原因是这一市场几乎完全依赖于高新技术，你
可以尽可能地在一个芯片上放最多的电路，谁的集成度高，谁就能成
为这一行业的领袖。基于以上考虑，摩尔为新公司命名为：Intel，
这个字是由“集成/电子（Integrated Electronics）"两个英文单词
组合成的，象征新公司将在集成电路市场上飞黄腾达，结果就真的如
此，看来在摩尔有生之年，请他起个名字一定发达。
当时这三个好伙伴根本没有什么企业计划书之类的东西，就凭着
嘴皮子说服了风险资本家阿瑟.罗克给他们投资了200万美元；三位创
业者还找到了他们创业的最佳地点，就是原联合碳化物电子公司的大
楼，这可比惠普的车库要强多了。公司创建不久，三位创建人就与公
司职员（这时是1968年底，英特尔公司已有12人）约定，他们将不拘
泥于任何特定的技术或产品生产线，用诺宜斯的话来说就是“对当今
所有技术进行快镜拍摄，从中发现哪种技术行得通，哪种技术最卓有
成效，就开发哪种技术”，公司有的是时间、才能和资金，所以他们
不能草率行事。诺宜斯说：“没能任何合同规定我们必须保证某一生产
线的生产。我们也不受任何旧技术的约束。”
英特尔公司发现：当电子在集成电路块的细微部位上出现或消失
时，可以将若干比特（bites,资料的最小计量单位）信息非常廉价地
储存在微型集成电路硅片上，他们首先将这种发现应用在商业上。19
69年的春天，在公司成立一周年以后，英特尔公司生产了第一批产品，
即双极处理64比特存储芯片。不久，公司又推出256比特的MOS存储器
芯片。一个小小的Intel公司，以它的两种新产品的问世而打入了整个
计算机存储器市场——这是一个辉煌的开端，而其他的一些公司直到198
0年才能生产MOS芯片和双极芯片。
英特尔公司初期致力于市场存储器市场，转向微处理器的产生其
实有一定的偶然性原因的。英特尔公司门其他公司从事与其机器配套
的具体应用设计，同时也愿意向他们销售他们想要的一切。当时英特
尔公司虽然将研究发展重点放在半导体存储器上，但仍然很欢迎像Bu
sicom（一家现已不存在的日本制造厂商）这样的客户，日本人要求英
特尔为其桌面型计算机专门设计一些芯片。在共同研究过程中，霍夫
问自已：对于集成电路，能否在外部软件的操纵下以简单的指令进行
复杂的工作呢？这什么样不可以将这个计算机上的所有逻辑集成到一
个芯片上并在上面编制简单通用的程序呢？——这就是第一台微处理器
的原理。但日本公司对此毫无兴趣。在同事的帮助及公司支持下，霍
夫继续完善这种后来被称为4004的运算芯片。在与另一家公司的合作
中，英特尔公司将整个中心处理器的信息集成在一个芯片上，结果导
致了第一台真正的微处理器8008的原型机的问世。由于英特尔公司在
微处理技术上的不断更新，20世70年代中期，个人电脑得到了迅速发
展，英特尔公司则成为微处理器及市场的主导者。
不过很长一段时间英特尔业务还是以内存为主，只不过越来越难
做罢了；1986年，英特尔老板们面临一个艰难的的惨淡局面，当时诺
伊斯、摩尔和葛鲁夫要巴雷特搞清楚日立、NEC和东芝等日本大公司在
制造芯片方面为什么会有那么高的效率。尽管当时有很多美国人抱怨
日本人公司以低于成本的价格向美国倾销产品，但一个不可否认的事
实是，日本在芯片制造上的速度和质量是无与伦比的。实际上，此时
的英特尔公司由于在竞争中惨遭打击，他们作出令人钦佩的决断：放
弃内存，全力投入微处理器业务。英特尔从一度是该公司支柱产业的
存储器制造领域全线撤退，解雇了将近1/3的员工，只是因为做出了这
样的特牲，该公司才没有被淘汰。这项决定现在看起来平淡无奇，但
当时内存产业已经具有很大规模，而微处理器则是一块不毛之地，更
不要说客户了，一旦看错就意味着公司彻底垮台。
1971年，Intel公司成功地将运算器和控制器集成到一起，推出用
于计算器的微处理器Intel 4004。实际上它只集成了2300个晶体管，4
位字长，工作频率为1MHz，虽然这和当今3GHz的Pentium 4处理器相比
实在太微不足道了，但这在当时是非常了不起的，I4004具有每秒60000
次的运算速度，可从半导体存储器中检索指令，可实现大量不同的功能。
它拉开了微处理器发展的序幕。注解：字长指运算器支持参与运算的机
器(2进制数)的位数，字长较长的CPU的运算能力较强。4004的字长仅为
4位；随后微处理器字长增加为8位、16位，80386以后的x86系列CPU均采
用了32位字长；而安腾处理器是64位字长的；字长大小是CPU断代的重要
特征。
当时有一位后来非常有名的人在一本科学杂志上读到I4004的消息，
立即就想能用这个CPU来开发个人使用的操作系统。结果经过一番仔细折
腾之后，发现I4004的功能实在是太弱，而他想实现的系统功能与Basic
语言并不能在上面实现只好作罢，这个人就是比尔.盖茨——现在微软公司
的老板。不过从此之后，他对intel公司的动向非常关注，终于在1975年
成就了微软公司（Microsoft Corporation）。
1972年，Intel继I4004后又研制出I8008处理器，集成了3500只晶体
管；电子爱好者们把它应用于不太灵活的、被称为“TV打字机”的终端设备
上。这个芯片其实还是比较简单的，也没有派上太大的用场，就消声匿迹了。
1974年，英特尔研制出8080处理器，集成6000只晶体管，每秒运算29
万次。8080主要应用于控制交通信号灯。是年，EdRoberts用8080作为核
心制造了第一台Altair8800个人计算机，从此在电子产业引发轰动效应，
社会上的媒体也纷纷报道此事。Altair8800有256KB存储器，没有键盘、
鼠标、显示器、数据存储设备，也没有软件，输入数据是通过触发器的开
关来记录代码，输出是用闪烁的红灯给出二进制代码的答案，虽然很原始，
但它在当时还是非常受欢迎的；不过严格来说这样的计算机根本没用，只
是个玩具。
以后，Intel、摩托罗拉Motorola和Zilog又相继推出Intel 8085、MC680
0、Z80等字长为8位的微处理器。这些微处理器集成约90000只晶体管，开始代
替电子逻辑器件，被应用于各种应用电路和设备之中。而摩托罗拉的6800系列
成就了以苹果电脑为代表的另外一派PC。
1977年，Tandy公司和Commodore商用机器公司将显示器装入个人计算机，
并开始用磁带来储存数据和程序。处于萌牙状态的PC机配套软件也开始在市场
上出现：Microsoft的Basic(1974年)、文字处理程序(1975年)、电子数据表
(1979年)、数据库软件(1980年)、桌面印刷软件(1983年)、上色绘画软件(1984
年)，所有这些软件都需要更为强大的微处理器。
1978年，Intel公司推出了首枚16位微处理器8086，同时生产出与之配合的
数学协处理器8087，这两种芯片使用相同的指令集，以后Intel生产的CPU，均
对其兼容。Intel 8086集成2.9万只晶体管，时钟频率为4.77MHz，内部数据总
线(CPU内部传输数据的总线)、外部数据总线(CPU外部传输数据的总线)均为16
位，地址总线为20位，可寻址1MB内存。现在的CPU一般都内建数学协处理器，
因此买不到（也不需要）对应的Pentium协处理器；但是七八十年代的技术限制，
一般只能将数学协处理器做成另外一个芯片，供用户选择；这样的好处是减少了
制造的成本，提高了良品率，更降低速度不敏感的用户的支出：他们可以暂时不
买数学协处理器，直到需要的时候买一个回来插到IC插座里即可。
数字协处理器负责协同CPU进行对数、指数和三角函数等数学运算(俗称浮点
运算)的附加处理器，CPU的浮点运算能力主要取决于协处理器，而浮点运算对于
电脑在处理3D数据时至关重要。在i8086/8、i80286和i80386时代，CPU和数字协
处理器是分别安装在电脑主板上的。
在8086的架构上，已经可以发展出较复杂的软件；因此商用PC电脑成为可能；
IBM公司就积极接触Intel公司，希望利用x86的CPU架构来制造个人电脑（Personal
Computer）。到了1979年，Intel将16位微处理器8086封装形式做了修改，采用双
列直插DIP封装——可以插在DIP插座中不必焊接；并将外部总线修改为当时流行的8
位（比起8086来是退化），兼容和控制当时的大量的现有外设，使得应用范围更广
泛。
终于1981年8月，IBM公司定案采用8088处理器，配合其他设备推出了IBM-PC
(Personal Computer)微型计算机，IBM-PC机采用开放式模块型的设计结构，拥有
极大的功能弹性和兼容性，IBM公司还完全公开了其完整的技术资料(包括系统指令
代码)，使得其他厂商纷纷研制，生产出与之配套的外围设备和主机器件。从此，
采用不同微处理器，配以不同外设，功能不断增强的微型计算机形成了286、386、
486、Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium 4等PC机系列，带领我们进入
崭新的PC机时代。
在IBM PC研发时，微软公司正经营得穷困潦倒，比尔.盖茨听到这个消息立即
就飞去找IBM公司，要求合作。不过开始的时候，IBM对比尔.盖茨并不感兴趣，他
们本来希望预装的操作系统（OS，Operating Systems）是一个叫做CP/M的OS，但
是和对方的价码一直谈不下来；这时盖茨就整体缠着IBM人，并祭出免费的绝招——
微软提供IBM PC的操作系统，而且基本上不要钱。这个诱惑实在是很大，最终IBM
的人一狠心就答应了这个小公司；还好当时不时兴背景调查之类的商业技巧，否则
盖茨就要露馅；因为微软公司其实并没有自己的操作系统，盖茨在谈得差不多的时
候，就悄悄找人花几万美金买了一套回来按照IBM PC的架构修改。在IBM PC推出时，
随机的操作系统就是IBM PC DOS 1.0；而微软公司随后也发行了自己版本的的MS
DOS；并且依靠卖给兼容机厂商发了大财。
Intel发布了一个不太重要的CPU——80186，这颗CPU没有被PC厂商所采纳，据说
主要是软件兼容的问题而被废弃；这里只有一张遗照留念。
第二年，也就是1982年，美国的COMPAQ公司首次推出IBM PC兼容机。很短是时间，
全世界出现了数百家生产IBM PC兼容机的公司，作为第一代PC机核心的CPU──I8088变
得越来越受欢迎。
1982年，Intel在8086的基础上，推出了80286芯片。286芯片具备16位字长，集
成了14.3万只晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据
总线皆为16位，地址总线24位。与8086相比，80286寻址能力达到了16MB，可以使用
外存储设备模拟大量存储空间，从而大大扩展了80286的工作范围，还能通过多任务
硬件机构使处理器在各种任务间来回快速切换，以同时运行多个任务，其速度比808
6提高了5倍甚至更多。IBM公司将80286用在技术更为先进AT机中，与IBM PC机相比，
AT机的外部总线为16位(PC XT机为8位)，内存一般可扩展到16MB，可支持更大的硬盘，
支持VGA显示系统，比PC XT机在性能上有了重大的进步。
但是这时候，IBM公司内部发生了很大的分歧：内部很多人反对快速转换到286
计算机的销售，因为286 PC会对IBM的小型机与之前的PC XT销售有影响，他们希望
缓慢过渡。但是intel公司并不能等，80286处理器已经批量生产了，不可能堆在仓库
里等IBM慢慢消化；这时候生产兼容IBM PC的康柏公司就钻了一个空子——快速推出286
的PC机，一举打败IBM成为市场的霸主。微处理器决定了计算机的性能和速度，谁制
造出性能卓越的高速CPU，谁便能领导计算机的新潮流。
在16位微机普及的时代，尽管Intel的8088/8086/80286这些芯片非常成功，但同
时期Zilog公司的Z8000、Motorola公司的68000等CPU均有不错的性能，IBM、AMD公司
也在研制兼容X86的CPU，Intel公司时刻面临着严峻的挑战。也正因为80286的能力扩
展，使得Windows这样的GUI操作系统开始走向实用化。
上面所讲到的，仅仅是Intel CPU发展的前期，而由于篇幅关系，我们将陆续刊
登其余部分，敬请继续关注PConline，关注科技动态。
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