硬件史话CPU篇（1）

硬件周刊

周新

电脑硬件的发展可谓日新月异，短短20年，PC的发展速度远远超过了人类历史上任何一次工业革命的发展速度，让我们一起来回顾那些激动人心的岁月吧，先从PC发展换代的标志──CPU讲起！
计算机硬件系统由存储器、运算器、控制器和输入输出设备组成。在这几部分中，最核心的部分是运算器和控制器，通常把这两个部分合起来称为中央处理器(Center Processor Unit)。微型计算机的CPU采用了大规模集成电路技术把运算器和控制器集成到一块小小的硅片上，称为微处理器(Micro Processor Unit)。微处理器的性能直接决定微型计算机的性能优劣。
自Intel公司推出世界上第一块微处理器Intel 4004以来，微处理器在制造工艺、结构、集成度、字长、工作频率、封装形式及性能上飞速发展，从而带动了微型计算机的发展。

最早的微处理器──4004

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，它集成了2300只晶体管，4位字长，工作频率为1MHz，虽然这和当今2.2GHz的P4相比实在太微不足道了，但这在当时是非常了不起的，Intel 4004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：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。
1972年，Intel继4004后又研制出8008，集成了3500只晶体管，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。

后继者──8080

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。同年，EdRoberts宣布了Altair8800个人计算机的诞生，它的核心是8080芯片，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。
以后，Intel、Motorola和Zilog又相继推出Intel 8085、MC6800、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。
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。