作者：万木杨
出版社：清华大学出版社
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大话处理器——处理器基础知识读本试读：
前言
正如广告语说的那样：处理器无处不在（Microprocessors are everywhere）。每一个成功的男人背后都有一个成功的女人，每一个成功的电子产品里面至少有一个成功的处理器。不管是我们经常使用的计算机、手机、汽车，还是为我们服务但我们不知道它们在哪儿的基站、服务器、交换机等，莫不如此。我们身处的电子世界，是建立在处理器基础之上的。前科技部部长徐冠华曾经发出这样的感叹：“没有自己的CPU芯片，我们的信息产业大厦就如同建立在沙滩上。”正因如此，龙芯、汉芯等芯的一点点风吹草动，总能牵动大家的心。
服务器的处理器被Intel和IBM把持着，PC机的处理器被Intel和AMD把持着，手机、平板电脑上的处理器则是百家争鸣，不仅有传统的高通、博通、TI、Freescale等公司，三星、苹果、nVidia等公司也加入了战团。另外，新的处理器公司也依靠自己在某一方面的独特技术优势而备受追捧，如擅长多核的Tilera、擅长可配置处理器的Tensilica等。
做处理器很难吗？难，也可说不难。说它难，是因为从头设计一款处理器确实很难，说它不难，是因为现在可以买到一大堆的处理器IP核，如ARM核、MIPS核、PowerPC核、Xtensa核等，网上还有开源的处理器核，用这些处理器IP核再搭配一些外围的东西，就可以设计出一款处理器，交由芯片代工厂生产，就得到了一颗处理器芯片。这个行业是越来越开放，越来越“混乱”，也越来越有意思。本书内容
本书是一本图文并茂、生动幽默的处理器科普读物，全书行文风趣幽默，用类比来解释晦涩的技术，用图画来代替枯燥的文字。本着科技以人为本的理念，本书除了技术外，还介绍了大量人物和公司的故事，供大家闲读。本书站在一个软件工程师的角度来描述处理器，书中没有花篇幅谈论处理器的外设、接口、中断等内容，而是更多地探讨影响处理器性能的流水线、指令并行、数据并行、线程并行、Cache等内容。
说起处理器，自然不能不提计算机，第1章漫游计算机世界，介绍了计算机的前世今生，以及计算机的五脏六腑、七经八脉。
第2～5章从外到内，介绍了处理器的外表和内心结构，处理器的核心技术尽在于此。了解了这几章，我们就能知道一款处理器擅长做什么事情，不擅长做什么事情。第6章向软件人员介绍了怎样编写高效代码，处理器的客户就是程序员，程序员在处理器上开发程序，对处理器了解得越深，编写出来的代码执行效率就越高。
第7章介绍了一大堆的处理器IP公司，现在的人们攒电脑，以后的人们说不定就能攒处理器了。
第8章走进处理器的内“芯”世界，介绍处理器芯片是怎么设计与制造出来的。本书特色
图多。常言道，文不如表，表不如图，图一来可以节省笔墨，二来可以迅速向读者强化作者的意思，其实汉语本身就是象形字，最早也是从图演化而来，以图代文也是理所当然。
语言生动、幽默，多用类比。一个东西，这样说不容易懂，换一种说法就容易懂了，很多技术也来源于生活，技术和生活实例联系在一起，也更能帮助读者理解、记忆。
知识面广、新颖。本书介绍了大量的公司、人物和故事，也介绍了计算机、处理器、软件、芯片设计与制造。读者对象
本书的读者对象是对计算机、处理器感兴趣的人员，做软件开发的人员，以及IT、通信、电子、半导体行业的从业人员和大专院校的学生。喜欢技术的看技术，不喜欢技术的看故事。致谢
感谢漂亮、可爱的曹阳妹妹为本书作画，画工精湛，创意一流。感谢英特尔高性能计算／工作站架构师何万青博士在百忙之中读完本书，并熬夜作序，导致第二天发高烧，在此致上歉意。感谢华为处理器行业管理协会会长、硬件技术开发部部长蔡绪鹏总结了处理器四十年的发展历程，为本书作序（注：根据出版需要，有删减，原文参见作者博客）。感谢原浙江大学信息与电子工程系副主任、博导，华为美国研究所专家，资深硅谷人士周峰博士，在本书的写作与出版上，提出了诸多指导意见，并作序。感谢清华大学出版社王峰松老师为本书的写作与出版殚精竭虑，出谋划策。感谢为我的成长给予过帮助的所有人。
本书包含大量的图片，除了原创的漫画、示意图外，还包含不少历史名人照片、剧照、相关产品照片、互联网娱乐照片等，此外，本书还有少量图片直接引用或者参考了现有的学术示意图，这些图片来源于各大公司官方网站（如Intel、TI、IBM等）、国外著名大学、维基百科等网站，特对这些图片的作者和所有者表示感谢。
本书从2009年7月开始写作，大约花了两年时间，期间做过3次大的结构调整，终于形成了现在的结构。本书接近写成之际，作者在通信人家园论坛里连载了一部分，得到了不少好评，也迅速被置顶、加精、进入论坛首页。该帖在华为公司内部也被多次转载、邮件传播，不少同事的相关培训PPT直接引用作者在书中所绘制的原图，相信本书不会让读者失望。
本书邀请了不少业内专家进行审查，不过也不一定能确保完全准确无误，读者可以访问作者的博客（http://blog.csdn.net/muxiqingyang）或微博（http://weibo.com/muxiqingyang）对本书进行批评、建议、讨论，还可以下载作者为本书所设计的PPT，也可以通过电子邮件（muxiqingyang@qq.com）和作者交流。万木杨第1章漫游计算机世界从起源中理解事物，就是从本质理解事物。——杜勒鲁奇你对以往知道的愈多，对未来就看得愈远。——温斯顿·丘吉尔导读——人机大战1997年5月3日至11日，蝉联12年国际象棋世界冠军的卡斯帕罗夫与IBM公司研制的巨型计算机深蓝进行了一场6局的人机大战，看看下图卡斯帕罗夫的表情，你就知道比赛结果了，卡斯帕罗夫以2.5分比3.5分的总成绩败给了深蓝。深蓝PK卡斯帕罗夫2011年2月14日，IBM的计算机Watson继续挑战人类，这次的挑战项目是知识竞赛，它的对手是知识竞赛电视节目“Jeopardy！”有史以来最强的选手Ken Jennings和Brad Rutter，这3个“人”抢答主持人提出的各种稀奇古怪的问题，问题涉及历史、时事、科学、艺术、体育、地理、流行文化、文学与语言、文字游戏等，结果Watson以大比分遥遥领先。Watson挑战人类不是人脑不聪明，只是电脑太疯狂。下面我们先来回顾计算机的故事。1.1计算机的前世、今生、来世
从起源中理解事物，就是从本质理解事物。——杜勒鲁奇
你对以往知道的愈多，对未来就看得愈远。——温斯顿·丘吉尔
地球的任何一部分历史，犹如一个士兵的生活，由长期的无聊和短期的恐怖组成。——德雷克·V·埃基尔
佛家喜欢谈三世，即前世、今生和来世。今生过得不好，那是因为前世造孽了，不过你也用不着气馁，如果今生好好修行，来世还是可以过好日子的。杜勒鲁奇说，从起源中理解事物，就是从本质理解事物。我们也沾沾佛祖的光，来谈谈计算机的三世。1.1.1 计算机的诞生1．计算机之父
计算机的家世很混乱，因为有3个人都被人们称为“计算机之父”。他们分别是：查尔斯·巴贝奇（1791—1871，英国人），约翰·冯·诺依曼（1903—1957，匈牙利人，美籍），阿兰·图灵（1912—1954，英国人）。其中冯·诺依曼作为“计算机之父”的知名度最高。
与其浪费时间争论谁做的贡献多一点，不如了解他们都做了哪些贡献。央视《对话》栏目在一期节目中邀请了《功夫熊猫》的导演，当主持人称呼他为“功夫熊猫之父”时，他谦逊地说，我更像是功夫熊猫的叔叔，很多的人一起完成了这项杰作。
计算机不是一个科学发现，而是一个科学和工程结合的系统工程，是无数人共同努力的成果，因此，我们将那些做出突出贡献的人尊称为“计算机之叔”或“计算机之婶”可能更为合适。2．从计算器到计算机——一字之差，天壤之别
计算机的主要工作就是计算，不管是看视频还是上网，都离不开计算。历史上和计算机最接近的东西，当属计算器。
1642年，法国大科学家帕斯卡发明了加法器，我们在高中学过他的帕斯卡定律。1673年，德国大科学家莱布尼兹发明了乘法器，后来经不断改进，能进行加、减、乘、除、开方全套运算，我们在大学学微积分时听过他的名号。
计算机相比计算器，最大的不同在于它的程序思想。看帕斯卡笑话，回顾高中物理一群伟大的科学家死后在天堂里捉迷藏。轮到爱因斯坦抓人，他数到100睁开眼睛，看到所有人都藏起来了，只有牛顿还站在那里。爱因斯坦走过去说：“牛顿，我抓到你了。”牛顿：“不，你没抓到牛顿。”爱因斯坦：“你不是牛顿你是谁？”牛顿说：“你看我脚下是什么？”爱因斯坦低下头看到牛顿站在一块长宽都一米的正方形的地板上，不解。牛顿：“我脚下这是一平方米的方块，我站在上面就是牛顿／平方米，所以你抓到的不是牛顿，你抓住的是帕斯卡。”——引自网络3．程序思想的来源
1801年，法国人约瑟夫·玛利·亚卡尔创造性地制造了一台织布机。这本来和计算机没有什么关系，不过这台织布机十分的巧妙，它织出来的花样可以通过一串卡片上的孔来决定，人们事先在卡片上打孔来设计织物的花样，机器就可以织出这种花样，颇有点通过软件来控制计算机的概念。这个发明对后世的计算机影响重大，打孔机控制技术就被应用到早期电子计算机的输入设备上。也有人说，计算机是织布机的后代。从这里我们可以看出，创新并不是指完全发明新的东西，把一个领域中的东西搬到另一个领域，也是一种非常好的创新。约瑟夫·玛利·亚卡尔4．计算机第一人
真正开始研究计算机和去实现计算机，当从英国人查尔斯·巴贝奇开始。巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里，写到了大约发生在1812年的一件事：“有一天晚上，我坐在剑桥大学的分析学会办公室里，神志恍惚地低头看着面前打开的一张对数表。一位会员走进屋来，瞧见我的样子，忙喊道：‘喂！你梦见什么啦？’我指着对数表回答说：‘我正在考虑这些表也许能用机器来计算！’”
巴贝奇的第一个目标是制作一台“差分机”，那年他刚满20岁。10年后，1822年，差分机初战告捷，运算精度达到了6位小数。巴贝奇进一步酝酿运算精度为20位的差分机，然而，当时的机械加工工艺远无法支撑这么高的精度，因此该项目以失败告终。
差分机失败后，巴贝奇提出了一项新的更大胆的设计。他最后冲刺的目标，不是仅仅能够制表的差分机，而是一种通用的数学计算机。巴贝奇把这种新的设计叫做“分析机”。他从法国人约瑟夫·玛利·亚卡尔发明的提花织布机上获得了灵感，分析机设计闪烁出了程序控制的灵光——它能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程。后人仿制的分析机
巴贝奇首先为分析机构思了“存贮库”和“运算室”。此外，巴贝奇也构思了送入和取出数据的机构，以及在“存储库”和“运算室”之间运输数据的部件。一个多世纪过去后，现代计算机的结构几乎就是巴贝奇分析机的翻版，只不过它的主要部件由机械变成了集成电路。因此，现代人给巴贝奇封了一个“计算机之父”的称号。
巴贝奇的另一个重要的贡献是在计算机控制中加入了分支控制，使得计算机和计算器分道扬镳。条件控制非常重要，软件工程师都非常熟悉，程序的流程有3类：顺序、分支、循环，分支控制使得计算机可以做很多事，而不像计算器只能做一件事。
巴贝奇不是一个人在战斗，他在研制计算机的过程中，找到了一个志同道合的女助手，她就是英国著名浪漫派诗人拜伦的女儿——爱达·拜伦（也叫爱达·拉弗雷斯，同丈夫姓）。查尔斯·巴贝奇爱达·拜伦5．第一位程序员——居然是个女人
爱达出生不久后父母离异，爱达由母亲抚养成人。深受数学家母亲的影响，她从小就酷爱数学，一直醉心于数学研究。在当时，巴贝奇的机器被认为是没有价值的，是个只会烧钱的废物，巴贝奇拉不到经费，也得不到人们的理解，不过爱达却非常清楚这项工作的意义。爱达负责为这台还没有建成的机器写程序，她创造了子程序、循环的概念。后来美国国防部开发了一种面向对象的高级编程语言，为了纪念这位计算机软件的开山之祖，美国国防部将这种语言命名为ADA（爱达）。ADA语言至今还在计算机的某些领域发挥着重要作用，而爱达也被人们尊称为世界上第一个程序员。
程序员这个职业一般被认为是男性职业，就像我所在的公司，写软件的男女比例都快到10：1了，不想第一位程序员却是个女人，而且是个诗人的女儿，历史真是把玩笑开大了。
巴贝奇和爱达的想法超前世界太多年，当时人们对电还没有太深刻的认识，机械水平也不能支撑分析机的实现，他们终其一生也没法制造出自己所设想的机器。
直到大半个世纪之后，在哈佛大学攻读博士学位的美国青年霍德华·艾肯（H·Aiken），从图书馆积满灰尘的书刊里发现了分析机论文。巴贝奇仿佛还在同他娓娓交谈，为他讲解那台机器的结构，目光中充满着期待的神色。以艾肯所处时代的科技水平，已经能够实现巴贝奇的夙愿。为此，他写了一篇《自动计算机的设想》的建议书，提出要用机电方式，而不是用纯机械方法来构造新的“分析机”。
1944年，在IBM公司提供的100万美元资助下，艾肯研制出著名的Mark I机电式计算机，设计思想几乎就是巴贝奇分析机的翻版，Mark I当时就被用来计算原子核裂变过程。1946年，艾肯发表文章写道：“这台机器能自动实现人们预先选定的系列运算，甚至可以求解微分方程。”这是对巴贝奇预言最好的验证。事隔多年后，已经担任大学教授的艾肯博士谈起巴贝奇其人其事，仍然惊叹不已，他感慨地说：“假如巴贝奇晚生75年，我就会失业。”
巴贝奇和爱达是不幸的，他们生前所作的工作得不到认可，他们将种子种在了地下，辛勤耕耘，但收获的却不是他们。在巴贝奇近80年的奋斗生涯里，屡战屡败，屡败屡战，他始终不放弃自己对崇高理想的追求。正如他经常所说的那样：“不管今天怎样被认为是无用的知识，到后世将会变成大众的知识，这就是知识的生命力。”
巴贝奇和爱达过得很悲催，不过悲催的不仅是他们，还包括下面这位。6．图灵机
计算机领域一直缺少一个奖项。诺贝尔奖一般只授予基础研究的人，像计算机这样偏向于应用的领域却是很难获奖。1966年，美国计算机协会（Association for Computer Machinery，ACM）设立图灵奖，专门奖励那些对计算机科学研究与推动计算机技术发展有卓越贡献的杰出科学家，图灵为什么能担当大任，因为他是用理论证明计算机可行的第一人。
阿兰·图灵于1912年6月23日出生于英国伦敦。图灵很小的时候就显示出了自己的科学家天分，3岁时，他把玩具木头人的胳膊掰下来种植到花园里，想让它们能长出更多的木头。8岁时，图灵写了一部“科学著作”：《关于一种显微镜》，除了错了几个单词外，还算是有板有眼。阿兰·图灵
1936年，24岁的图灵发表了一篇论文《On computable numbers，with an application to the entscheidungs problem》（论可计算数及其在判定问题中的应用）。这篇论文被誉为是阐明计算机原理的开山之作。图灵的著名论文
图灵在这篇论文中，详细描述了一项计算任务是怎么用一种计算机器（Computing Machine）来完成的。下图为图灵机的基本组成：图灵机基本组成
图灵将人在纸上的计算过程看成是由一系列机械的行为所组成的，数据存放在纸袋上，一次只移动一格，将一系列大的步骤拆成小的步骤，如78×45，先计算78×4，再计算78×5，而78×4又可以再分成7×4和8×4，所有的计算过程最终都将转换成非常小的、机械的操作过程，当前时刻具体执行到哪里通过读写头指示器决定。如果将这种思想和现在的计算机类比一下，就知道：纸袋就像一个存储器，读写头就像是程序指针。现代计算机的思想实际上和图灵机是一样的，图灵后来也参与了计算机的研制工作。
与冯·诺依曼同时代的富兰克尔（Frankel，冯·诺依曼同事）在回忆中说：冯·诺依曼没有说过“存储程序”型计算机的概念是他的发明，却不止一次地说过，图灵是现代计算机设计思想的创始人。冯·诺依曼的作用是使世界认识了由图灵引入的计算机基本概念。《时代》杂志在评价冯·诺依曼时说：
事实上，从耗资1000万美元的超级计算机到今天的无线电话和菲比玩具上所使用的微小芯片，所有的计算机都有一个共同点：它们都是“冯·诺依曼机”，都是冯·诺依曼基于图灵在20世纪40年代的工作所提出的计算机的基本结构的变种。图灵的八卦
图灵是一个杰出的密码破译专家，为二战做出重要贡献，比“黄依依”要厉害很多。当时德国采用一种叫做“谜”（Enigma）的加密机，图灵成功的设计出了一种叫做霹雳弹（Bombe）的机器，成功地破译了这台加密机。事实上，生活在那个时代的很多科学家，都或多或少地和战争联系在了一起，如香农也做过类似的工作。
图灵也是人工智能的先驱，他提出了一个模仿游戏试验，后人称为“图灵测试”。该实验把被提问的一个人和一台计算机分别隔离在两间屋子，让提问者对人和计算机进行问答测试。如果提问者分不清回答者是人还是机器，那就证明计算机已具备人的智能。人工智能和计算机的起源其实是一样的，早期的很多科学家研究计算机，主要还是想用它来模拟人类大脑的逻辑思维过程进行运算、推理等。
图灵还是一位运动健将，他在1947年用两小时46分3秒跑完了马拉松，这绝对是个专业级的成绩。
图灵的晚年过得十分凄惨，他是一个同性恋，在当时并不能得到人们的认同，图灵因同性恋而被起诉，职业生涯尽毁。1954年图灵因为食用沾染氰化钾的苹果而死亡。
2009年9月，英国首相布朗因为当年英国政府以同性恋相关罪名起诉图灵并定罪，导致他自杀身亡，正式向图灵道歉。
像图灵这样，活着的时候悲惨，死后被人当成宝的人大有人在，上面说的巴贝奇与艾达也是这样。在三大计算机之父中，就属冯·诺依曼过得最滋润，生前得到的荣誉最高。7．第一台电子计算机之争
很多课本上都将ENIAC作为世界上第一台电子计算机，并且夸大冯·诺依曼对它的贡献，其实不然。
从1939年～1942年，约翰·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）和克利福德·贝利（Clifford Berry）在衣阿华州立大学物理系大楼的地下室建成了世界上最早的电子计算机ABC（Atansoff-Berry Computer），这台计算机就是以他们的名字命名的。
约翰·阿塔纳索夫将设计计算机的思路毫不保留地告诉了毛奇莱（John William Mauchly），1946年，毛奇莱和艾科特（John Presper Eckert）建成了ENIAC计算机，并在世界上首次取得了专利。1973年，美国联邦州立法院判处ENIAC的专利无效，因为它的设计思路源自约翰·阿塔纳索夫的发明，并确认阿塔纳索夫是第一个电子计算机方案的设计者。阿塔纳索夫贝利毛奇莱（左）艾科特（右）
在第二次世界大战期间，美国军队非常迫切地需要对他们设计的新型火炮的弹道进行计算，当时，军方雇佣了成百上千的人力“计算机”，Computer这个词最早是指从事计算的人，到后来才独指计算机。当军方得知电子计算机可以将弹道表的计算时间从几天缩短到几分钟时，军方决定资助ENIAC计划。
1943年，该项目由美国国防部出资，宾西法尼亚大学承建。该计算机直接的目的是在第二次世界大战时为军方计算弹道的轨迹。计划总是赶不上变化，没想到德国1945年就投降了，不过ENIAC的研究没有停止，因为计算机能做的工作远不止计算弹道轨迹这么简单。毛奇莱任首席设计师，艾科特任首席工程师（当时24岁）。建成后，ENIAC是当时世界上最大最强，也是最有影响力的计算机，现在都将它认为是世界上第一台电子计算机。
1997年，为了纪念这台电子计算机诞生50周年，一群宾西法尼亚大学的学生制造了单芯片的ENIAC，这个以前占地1800平方尺、重30吨、耗电170千瓦的庞然大物现在被微缩到只有拇指甲大小的芯片上。8．冯·诺依曼机
历史上，享有数学家称号的人不少，但是享有大数学家称号的人不多，冯·诺依曼就是其中一个，在他参与ENIAC研制前，就已经是赫赫有名的大数学家了，而且他涉猎极广，会7种语言，他和经济学家摩根一起合著了《博弈论与经济行为》，创立了博弈论。冯·诺依曼有句名言：“如果人们不相信数学很简单，只是因为他们没有认识到生活有多复杂。”
冯·诺依曼于1903年出生于匈牙利的犹太人家族，后来来到美国。1944年，诺伊曼参加原子弹的研制工作，该工作涉及极为困难的计算。1944年夏的一天，正在火车站候车的诺依曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与ENIAC计算机的研制工作。戈尔斯坦告诉了冯·诺依曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的冯·诺依曼立即为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作将产生深远的意义。ENIAC冯·诺依曼
1944年，冯·诺依曼加入了ENIAC团队，为ENIAC提出了很多好的建议。在冯·诺依曼加入到ENIAC团队中时，ENIAC的研制已经没有什么大的障碍了，人们开始把注意力转向下一代计算机——EDVAC，冯·诺依曼也开始研究新机器的逻辑结构。
1945年6月，冯·诺依曼提交了他著名的101页的“关于EDAC的报告草案”，里面描述了计算机的逻辑结构，尤为重要的一点是提出了“存储程序”的思想。
说来惭愧，我在学校学习计算机的时候，就知道了“存储程序”这4个字，却一直不知道它是什么意思，满以为它是一种非常高深的技术，后来查阅了文献才知道，ENLAC的编程是通过手动设置开关和插拔电缆来实现，“存储程序（stored-program）”的意思就是将程序存储到计算机内部，计算机自动执行。这种思想在现在看来是天经地义的，不过在那时却是个创举。
冯·诺依曼定义EDVAC分为5个部分：①运算单元，②控制单元，③存储单元，④输入单元，⑤输出单元，现在的计算机也都使用这个结构，人们把这个结构的计算机称为“冯·诺依曼机”。9．逻辑学家和工程师的矛盾
冯·诺依曼的报告一经推出，就掀起了世界的计算机热潮，成为划时代的报告，然而冯·诺依曼在报告中没有署上毛奇莱和艾科特的名字，一个人把风头全占了，这令他们十分的不满，争论的焦点是，EDVAC到底有多少是冯·诺依曼个人的贡献。这个问题可能永远也无法弄清楚。艾科特称他们早就有了“存储程序”的想法，只是还没有实现。
毛奇莱和艾科特还是很有商业头脑的，他们试图将做的工作转换为商品，力争得到ENIAC和EDVAC的专利权，但是由于冯·诺依曼的草案已经散发，EDVAC已经不能申请专利。他们收到了ENIAC的专利，不过后来又被法庭宣布无效。
因为专利的所有权问题，毛奇莱、艾科特和学校发生了分歧，他们于是退出了学校，成立了世界上第一个计算机公司——艾科特—毛奇莱公司。一年后，公司发生亏损，不得不宣告破产，后来被Remington Rand收购，毛奇莱和艾科特于是又专心从事计算机的研究，他们后来又设计出了著名的UNIVAC计算机。
毛奇莱和艾科特离开后，宾西法尼亚大学元气大伤，冯·诺依曼也离开了EDVAC研制小组，回到普林斯顿高等研究院，在那里研制阿艾斯机（IAS）。10．总结
阿兰·图灵提出了图灵机的理论，证明了研制通用计算机的可能性，约翰·阿塔纳索夫和克利福德·贝利用电子元件制造出了电子计算机的雏形，毛奇莱和艾科特吸收阿塔纳索夫的思想，依托军方的资金支持，制成了第一台通用电子计算机，冯·诺依曼将电子计算机的结构逻辑化、系统化，奠定了电子计算机的系统结构。1.1.2 从军用到民用——飞入寻常百姓家1．IBM的诞生
IBM对计算机做出了重要贡献，虽然现在更多的涉及信息服务业，但是仍然是计算机领域的重量级选手，服务器、处理器、芯片制造等领域都居于业界前列。
IBM的历史，最早可以追溯到“制表机器公司”。
美国宪法规定，每10年要在全国进行一次人口普查，以便决定每个州议员的人数。最早一次人口普查是1790年，花了9个月时间，到了1880年，由于人口急剧增加，居然花了7年半，这就好比一顿饭吃了4个小时，中午饭还没有消化，又要开始准备吃晚饭了。于是当局认识到：必须要有机器来帮助自动化处理。美国人口普查局拿出一大笔奖金，希望有一个发明者来帮助做这些事情。
所谓重赏之下，必有勇夫，在这个背景下，霍勒里斯应运而生，他发明了机械制表机，并创建了“制表机器公司”。经过多次的转手和重组，最后公司转到了老托马斯·沃森手中，更名为国际商用机器公司（IBM）。机械制表机
第二次世界战争是机械时代和电子时代的分水岭。IBM自己研制和资助别人研制了几台计算机，而真正帮助IBM在商业上成功的计算机是701计算机。
701计算机研制的动力来自于1950年的朝鲜战争，当时老托马斯询问美国政府：公司能为战争做什么？他马上被告知：给国防部捐一台大型的计算机。
1951年，IBM着手开发这台计算机，同时聘请冯·诺依曼担任公司的科学顾问，1952年IBM完成了701计算机的开发，后来又生产了18台，几台送给了政府，几台卖给了公司，这是世界上最早大规模商用的计算机。
IBM对朝鲜战争的投入，可不只几台计算机。IBM那时以精密机械制造擅长，IBM和另一家公司为美国军方生产M1918A2勃朗宁自动步枪，该枪也是朝鲜战争时期的主力步枪。
20世纪50～70年代，是IBM的黄金年代，IBM在全球计算机行业处于绝对的领导地位，罕有对手。它的企业标志——IBM，每个字由8根蓝条拼成，它的销售人员，一律穿着深蓝色的西服，衬托出IBM不可一世的轮廓，人们开始把IBM称作“蓝色巨人”。2．小型机的兴起
随着战争的结束，军用计算机的时代已经过去，随之而来的是公司和学校对计算机的需求大增。一大批新的计算机公司应运而生，其中的佼佼者就是数字设备公司（DEC）。
1953年冬天，有一个年轻的工程师在IBM实验室大门外，信誓旦旦地说：“我要在IBM的地盘上将IBM击败”，这个人就是Kenneth Olsen。
1957年，Kenneth Olsen创立了DEC公司，为了不引起IBM的注意，防止它打压，公司的名字和产品的名字起得非常有讲究，DEC是Digital Equipment Company的缩写，故意不涉及计算机字眼。1959年，DEC的第一台计算机PDP-1（Program Data Processor）上市。相对于IBM的庞然大物，PDP-1只有冰箱这么大，可以说是小巧玲珑。Olsen也获得了“小型机之父”的称号。到了70年代，DEC成为与IBM齐名的世界第二大计算机公司，事业到达了巅峰，不过DEC却一直没有能够打败IBM。Kenneth Olsen——小型机之父华人与计算机值得一提的是，计算机的发展史上有两个华人做出了突出贡献。朱传榘，他参与了ENIAC设计，获得了1981年计算机先驱奖。王安，他发明了“磁芯存储器”等多项技术，1988年，被选入美国发明家名人堂。王安创办了王安电脑公司，曾经红极一时，不过后来王安执意将公司传给自己的儿子，再加上其他一系列的失误，公司最终倒闭。朱传榘王安1.1.3 个人计算机时代——英雄辈出的时代
什么是历史，什么是英雄，是英雄造就了历史，还是历史成就了英雄？个人计算机时代正是个英雄辈出的时代！这个时代属于Intel，Microsoft，Apple，IBM，HP……。个人计算机发展历程1．Intel诞生硅谷
1955年秋天，“晶体管之父”肖克利从加利福尼亚商人Arnold Beckman那里得到了资金支持，回到了自己的故乡加利福尼亚的Palo Alto创立了“肖克利半导体实验室”。Palo Alto同时也是斯坦福大学和惠普的所在地，这里是一个狭长的山谷，空气清新，气候宜人，当地人叫做Bay Area（湾区）。肖克利把半导体带到了这里，这之后的几十年，这里成为了举世闻名的“硅谷”，据说，加州每年制造的晶体管数目比下的雨滴还多。HP、Intel、Cisco、3Com、Sun、AMD、Oracle、Apple、Adobe、Yahoo、Google、Facebook等公司的总部都建在这里。Google总部Facebook总部
山不在高，有仙则名。谷不在深，有硅则灵！
肖克利从全国招了一批有才华的年轻工程师、物理学家、化学家。肖克利是一个优秀的科学家，但却不是一个优秀的管理者。他在贝尔试验室时，总认为别人抢走了本属于自己的荣誉，因此在公司里，所有的构思和发展方向都由他来决定，他所雇佣的那些有才华的人，在他严厉的管理方式下无休止的工作着。1957年，以Robert Noyce和Gordon Moore为首的8个人找到了Beckman，要求解除肖克利的管理职务，只允许肖克利作为一个技术顾问，Beckman认真的考虑了一个月，最后还是决定让肖克利继续领导。随后，后来被称为“硅谷八叛将（Traitorous Eight）”的这8个人离开了公司。Robert Noyce“硅谷八叛将”辞职后，他们组建了一个名为Fairchild Semiconductor（仙童半导体）的公司，由Fairchild Camera and Instruments公司提供资金支持。Noyce任总经理。
当时，Noyce和德州仪器的Jack Kilby分别发明了集成电路，2000年，瑞典皇家科学院决定把当年的诺贝尔物理学奖颁给集成电路的发明人，但当时Noyce已亡故，由于诺贝尔奖在传统上不授予已亡故的科学家，因此Kilby独享了此项殊荣。
仙童半导体公司在Noyce的精心运筹下，业务迅速地发展。同时，一整套制造晶体管的平面处理技术也日趋成熟，这得益于“硅谷八叛将”之一的Jean A. Hoerni，他发明了半导体制造工艺中至关重要的平面处理技术，极大地降低了半导体器件的价格，为集成电路的成功创造了前提，从而获得1980年的计算机先驱奖。
后来，仙童半导体的母公司不断把利润转移到东海岸，使得创业团队十分恼火。于是，典型的资方和管理团队的矛盾出现了。8叛将中的7个重新出逃创业，其中，Robert Noyce和Gordon Moore于1968年创立了Intel（INTegrated Electronics的缩写）。AMD、美国国家半导体、LSI Logic、VLSI Technology、Intersil、Altera和Xilinx等业界众多巨擘的创始人都来自仙童半导体。苹果公司的乔布斯有这样的比喻：“仙童半导体公司就像个成熟了的蒲公英，你一吹它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了”。由于“硅谷”很多企业都和Noyce有直接或者间接的关系，Noyce更是被人送了一个绰号——“硅谷市长”。硅谷八叛将，各个身怀绝技并事业有成Gordon Moore
Gordon Moore在国内比Noyce更出名，因为大家耳熟能详的摩尔定律就是他说的，关于摩尔定律有多个版本，最常见的版本是集成电路上晶体管的数目每18个月翻一番，也有每一年翻一番和每两年翻一番的版本。摩尔后来自己说：“摩尔定律源自1965年我为《电子学》撰写的文章。我预见到，我们将制造出更复杂的电路从而降低电器的成本——根据我的推算，10年之后，一块集成电路板里包含的电子元件会从当时的60个增加到6万多个。那是个胆大的推断。1975年，我又对它做了修正，把每一年翻一番的目标改为每两年翻一番。”（引自Intel网站）
不管是12个月，还是18个月，还是24个月等，摩尔定律描述了一种指数增长的趋势，指数增长是非常吓人的，稍微碰几下就会得到一个天文数字。如果你用信用卡，欠了银行一块钱不还，20年后，银行可能要让你还几十万，这是因为银行是用复利来计算的，复利就是指数，增长势头吓人。Andy Grove
Andy Grove是Intel的第3个员工，他在业界享有盛名，一方面是因为他领导Intel时，是Intel的鼎盛时期，1997年美国《时代周刊》授予他“年度风云人物”，1998年美国管理学会赋予他“年度杰出经理”，2001年他获得战略管理协会“终身成就奖”，2004年被沃顿商学院提名为25年来最有影响力的CEO。
还有一个原因是Andy Grove写过一本畅销书《Only the Paranoid Survive》，这本书在中国被翻译为：《只有偏执狂才能生存》，这句话一直像圣经一样激励着无数有梦想的人，事实上，很多人理解的这句话的意思和格鲁夫（Grove）说的并不是同一个意思。英文词和中文词在直接翻译时会存在意义偏差，“偏执狂”这个词通俗意思是指一个人目标执着，近乎固执，撞了南墙也不回头，而医学上的解释则是一个人有妄想症，极度的敏感多疑，思想行为固执死板。在《Only the Paranoid Survive》这本书中，作者开篇着重描述让Intel 6周损失4.75亿美金的奔腾芯片浮点bug事故，后面讲的都是变化，以及改变就能生存，不改变就会灭亡。整本书的主题是要想生存，就必须敏感的感受变化，拥抱变化，并采取行动。或许这句话翻译成“唯有惶者才能生存”可能更好，而这句话正是另一企业家任正非的名言，可见英雄通常所见略同。Robert NoyceGordon MooreAndy Grove2．Altair诞生
1974年，MITS公司的创始人Edward Roberts（爱德华·罗伯茨）发明了世界上第一台个人计算机（Personal Computer，PC），命名为Altair（牛郎星）。也有人说第一台个人计算机应该是1973年施乐帕克研究中心的奥托（Alto），其实很难找到严格意义上的第一个吃螃蟹的人，因为大家对螃蟹的定义可能不一样。
Roberts给个人计算机定了这样的概念：这是一个体积小、价钱低、可以摆在家里供个人使用，而不是以往在人们印象中那种只有在实验室才能见到的、昂贵的、需要多人操作的庞然大物。
Altair计算机获得成功后，Roberts的生活也发生了巨大的变化，他每天不得不花大量的时间去应付各种公司和媒体，尽管产品的成功给他带来了可观的收入，但他认为“这样的生活是一种煎熬”，1977年，他毅然将公司出售给了一家叫Pertec的公司，自己则进了医学院，后来成了一名医生。
Altair的成功虽然短暂，而且几乎没有太大的名气，但是它却影响了后来成名的3家公司：Intel（Altair计算机采用的是Intel的8080处理器），微软，苹果。Edward Roberts和他的Altair3．微软诞生
Altair上市之后，哈佛大学二年级法律系学生比尔·盖茨和他的同学保罗·艾伦立即意识到个人计算机将有无限前景，于是自告奋勇的为Altair开发软件。经过两个月的通宵达旦，他们成功开发出了在Altair上的BASIC编译器。3个月后，盖茨敏锐地察觉到：计算机的发展太快了，等大学毕业，他可能就失去了一个千载难逢的机会。于是1975年6月，盖茨放弃了这所世界上最好大学的毕业证书，毅然选择了退学创业，和保罗一起开创了微软帝国的神话。微软初期团队4．苹果诞生
史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）和史蒂夫·沃兹尼亚克（Steve Wozniak）都是电子技术的爱好者，他们经常参加家酿计算机俱乐部（Homebrew Computer Club）的活动，在这里，他们看到了Altair计算机、8080芯片等新的东西并深受启发。1975年，沃兹用MOS Technology公司的6502芯片制造了一台个人计算机，乔布斯立即意识到这个小巧的业余机器有着巨大的商业前景。1976年，乔布斯说服沃兹和乔布斯的另一位好友罗恩·韦恩一起成立了苹果公司，他们把沃兹设计的第一批产品叫做“苹果Ⅰ”。1977年，“苹果Ⅱ”上市，造成了意想不到的轰动，苹果成为个人计算机领域最成功的计算机公司，乔布斯也被《时代》杂志刊登在封面，成为美国人心中的楷模。
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