接上集：世界算力簡史（上）

(資料圖片僅供參考)

在上一篇里，小棗君提到了ENIAC的誕生。

其實，在1945年-1948年，也就是我們中國還處于內戰時期時，除了ENIAC誕生外，科技領域還發生了好幾件大事。這些大事相互作用，最終徹底改變了人類的命運。

第一件大事：馮·諾依曼架構的提出

馮·諾依曼（John Von Neumann）是美籍匈牙利人，1903年出生，1930年移民美國，成為普林斯頓大學的教授。

馮·諾依曼

1944年，馮·諾依曼開始參與原子彈的研制。因為研制過程需要進行大量的計算，他就開始關注計算機相關的研究進展。經人引薦，他作為顧問，參與到了ENIAC的研究中。

基于ENIAC的研究，馮·諾依曼等人在1945年又提出了一個新的方案——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，電子離散變量計算機）。

在馮·諾依曼撰寫的總結報告《關于EDVAC的報告草案》中，他詳細闡述了一種制造電子計算機和進行程序設計的新思路，并設計了由運算器、邏輯控制、存儲器、輸入和輸出設備組成的新型架構。

是的沒錯，這就是著名的馮·諾依曼架構。

馮·諾依曼架構

直到現在，馮·諾依曼架構仍然是我們計算機的主流架構。基于這個貢獻，馮·諾依曼也被世人譽為“現代計算機之父”。（他在數學和經濟學領域的貢獻也很卓著，被稱為“博弈論之父”。）

第二件大事：信息論的提出

1948年，貝爾實驗室的克勞德·香農（Claude Elwood Shannon）出版了《通信的數學理論》。這本書被看作是信息論的奠基之作。

香農

香農給出了通信系統的基本模型，提出了信息熵的概念以及數學表達式。

他指出，信息是可以被量化的，用數字編碼可以代表任何類型的信息。香農還推出了比特（bit）的概念，將其稱為“用于測量信息的單位”。

香農提出的香農公式，更是指導了整個通信行業發展，直到現在也沒有被突破。

簡單來說，香農的信息論，真正為信息技術奠定了真正的理論基礎。他是當之無愧的現代信息通信技術“祖師爺”。

第三件大事：晶體管的發明

這個就不用多說了吧。

1947年，同樣是來自貝爾實驗室的威廉·肖克利（William Shockley）、約翰·巴丁（John Bardeen）和沃爾特·布拉頓（Walter Brattain），共同發明了世界上第一個晶體管。

晶體管的問世，開辟了電子時代的新紀元。

上面說的三件大事，給信息技術革命打下了堅實的基礎。信息技術產業，開始進入爆炸式發展的階段。

█ 1950-1967：集成電路時代

1951年，發明了ENIAC的約翰·埃克特（J. Presper Eckert）和約翰·莫奇利（John Mauchly）再度合作，研制了世界上第一臺商用計算機系統——UNIVAC-1。

UNIVAC

這套系統被美國人口普查部門用于人口普查，它還成功預測了1952年底的美國總統大選，一夜之間名聲大噪。

1952年，馮·諾依曼領導設計的EDVAC終于制造完成，開始運行。

馮諾依曼和EDVAC

相比ENIAC，EDVAC擁有獨立的存儲，是第一臺使用磁帶的計算機。當時，磁存儲已初露鋒芒，成為信息載體的新選擇。

晶體管的應用

再后來，晶體管技術開始逐漸成熟，進入市場。

相比真空管（電子管），它的體積更小，功耗更低，使得電子設備變得更加小巧、省電。

1954年，世界上第一臺晶體管計算機TRADIC，在美國空軍投入使用（貝爾實驗室研制）。其運行功耗不超過100W，體積不超1立方米，相比當年的ENIAC有天壤之別。

TRADIC

1958年，美國的RCA公司造出了世界上第一臺全部使用晶體管的計算機——RCA501。

RCA501

IBM7090

基于IBM 7090，美洲航空公司和IBM共同研發了世界上第一款訂票系統——Sabre。Sabre迅速普及，帶動了IBM計算機的市場份額激增。

集成電路的誕生

說到這里，我們要回過頭，講講發明了晶體管的威廉·肖克利。

肖克利

肖克利所帶領的團隊雖然合作發明了晶體管，但內部關系并不好。主要原因，是因為肖克利這個人為人刻薄，很難相處。

晶體管發明后，沒多久，團隊成員紛紛離開了他。

1954年，肖克利在貝爾實驗室也待不下去了，就跑去教書。再后來，1956年，他來到美國西部加利福尼亞州的山景城，在一個名叫Palo Alto的小城市（后來是硅谷的一部分），成立了“肖克利半導體實驗室”。

實驗室吸引了很多優秀年輕人的加入。其中就包括羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）和戈登·摩爾（Gordon Moore）等8人。

后來，肖克利的事業再次因個人原因走入困境。于是，1957年9月18日（這個日子后來被《紐約時報》評為美國歷史上最重要的十天之一），上面提到的8個年輕人，一起向肖克利提交辭呈。肖克利大發雷霆，痛斥這幫“忘恩負義”的年輕人，罵他們是“八叛徒”(traitorous eight)。

“八叛徒”出走后，共同成立了仙童半導體（Fairchild Semiconductor）。

這家公司大家應該很耳熟，它可以說是世界半導體產業的搖籃，芯片界的黃埔軍校。

1959年，德州儀器的杰克·基爾比（Jack St. Clair Kilby）和仙童半導體的羅伯特·諾伊斯，先后發明了基于鍺基底擴散工藝和硅基底平面工藝的集成電路，打開了集成電路時代的大門。

基爾比發明的集成電路

1959年之后的計算機，大量采用了晶體管和集成電路。計算機的體積不斷縮小，功能不斷增強。

軟件產業的萌芽

擁有更快的處理器、更大的內存、更豐富的I/O設備，就意味著可以承擔更多的任務。

于是，“多道程序系統”出現了。

在“多道程序系統”之前，計算機是手工操作，以及批處理系統操作，效率低下。

“多道程序系統”，采用了通道和中斷技術，允許系統執行“掛起”操作。計算機從串行變成了并行，可以同時運行多個任務，提升了效率。

這個系統，基本上已經接近于真正的操作系統了。

除了操作系統之外，計算機語言也進步了。

1957年，IBM公司成功開發了FORTRAN高級語言。它是世界上第一個被正式采用并流傳至今的高級編程語言。

所謂高級語言，就是一種接近于人們使用習慣的程序設計語言。它容易學習，通用性強，寫出的程序比較短，便于推廣和交流。

1960年4月，COBOL語言正式發布。1964年，BASIC語言發布。

高級語言的不斷涌現，為后面的軟件產業爆發奠定了基礎。

IBM System/360

1960年代，IBM是世界計算機行業毫無疑問的“領頭羊”。在計算機市場，他們占據絕對的市場領先地位（在北美市場，市占率超過三分之二）。

1961年12月，IBM公司啟動了一項人類史上規模最大的商用產品開發計劃。這項計劃耗資50億美元（約今日的460億美元）、雇用6萬多名新員工、新建5座工廠。

1964年4月7日，計劃成果初現，IBM公司正式發布了六種規格的System/360商用大型主機。

IBMSystem/360

360，是360度角的意思，表示全方位的服務。它是世界上首個指令集可兼容計算機。單個操作系統可以適用整個系列，而不需要像之前的計算機一樣，每種主機量身定做操作系統。

這時，人們才明白，原來電腦主體硬件升級之后，操作系統、應用軟件還有外圍硬件，都是可以繼續使用的。“兼容”的概念，開始形成了。

IBM System/360是IBM史上最成功的機型，雖然研發投入巨大，但回報同樣可觀——每臺主機的價格在250到300萬美元之間（約合現在的2000萬美元），每月售出超過千臺。藍色巨人年銷售額的一半，都來自于這個系列。

美國太空總署的阿波羅登月計劃，全美的銀行跨行交易系統，以及航空業界最大的在線票務系統等，都使用了IBM System/360。

值得一提的是，雖然IBM霸占了大型機市場，但60年代初，很多IT公司創立，他們轉向了IBM不太在乎的小型化計算機市場，并取得了不錯的成果。

例如，DEC公司（1957年成立）以及他們發布的PDP-8、PDP-11、VAX-11系列主機。

PDP-8

這些主機體積小、功耗低、運算速度也不算差（每秒幾十萬次基本運算），獲得了很多用戶的歡迎。

█1967-1979：大規模集成電路時代

時代的車輪繼續滾滾向前。1967年，大規模集成電路（Large Scale Integration，LSI）出現了，真正的芯片時代到來。

1968年7月，羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童半導體公司辭職，創立了英特爾（Intel）公司。

最開始，英特爾是做半導體存儲器產品的。后來，因為競爭激烈，他們轉向處理器方向。

1971年，英特爾開發出了世界上第一個商用處理器——Intel 4004。這款處理器片內集成了2250個晶體管，能夠處理4bit的數據，每秒運算6萬次，工作頻率為108KHz。

Intel 4004

Intel 4004的出現，標志著微處理器時代的開始。

1974 年，英特爾又推出了Intel 8080，其性能是4004的20倍。

Intel 8080

Intel 8080的意義絲毫不輸于4004，因為它是面向個人電腦開發的微處理器。MITS公司于1974年推出的經典微型電腦Altair 8800，就是基于8080處理器。

Altair 8800

Altair 8800在1975年1月的《大眾電子學》雜志社上發布后，引起了計算機愛好者的廣泛關注。其中，就包括一個哈佛大學的楞青少年，以及他的伙伴。

他倆后來一起為Altair 8800設計了Altair BASIC，并創辦了一家名叫Microsoft（微型軟件）的公司。

沒錯，這個楞青的名字叫做比爾·蓋茨，他的伙伴叫保羅·艾倫。

誰是第一臺個人電腦

Altair 8800經常被稱為第一臺個人電腦（PC），但實際上，這個稱謂是存在爭議的。

1971年，美國的Kenbak公司發布了Kenbak-1計算機。這臺計算機，被計算機歷史博物館認為是世界上第一臺個人計算機。

Kenbak-1由中小型集成電路組成，沒有使用微處理器。該系統最初售價為750美元，僅制造和銷售了大約40臺。1973年，Kenbak公司倒閉，Kenbak-1停產。

1973 年，法國R2E公司生產了第一臺基于微處理器的商用計算機——Micral。Micral的說明書里，首次提到了“微機（Micro-computer）”。

Micral

另一個“第一臺個人電腦”的有力爭奪者，是來自著名的施樂公司帕洛阿圖研究中心（Xerox PARC）的Alto。

1973年，他們推出了Alto（“奧托”）。它是第一臺使用鼠標和圖形用戶界面 (GUI) 的計算機，和我們現在使用的計算機已經很像了。它的很多設計，對喬布斯的蘋果，以及比爾蓋茨的微軟，產生了深遠的影響。

1975年，王安公司（WANG）推出了世界上第一臺具有編輯、檢索功能的文字處理機，初具臺式電腦的雛形。這臺電腦的屏幕能直接顯示文字，鍵盤可以快速修改文稿。

1977年，有三臺個人電腦經典機型推出，分別是Commodore公司的Commodore PET、蘋果公司的APPLE II、Tandy Radio Shack的TRS-80 Model II。

個人電腦的大量出現，意義極為重大。

它改變了計算機產業的商業模式，標志著算力不再僅為少數大型企業服務（大型機），而是開始昂首走向了普通家庭和中小企業。

技術蓄力

除了處理器之外，計算機存儲設備和網絡技術也有顯著進步。

1973年，IBM又發明了Winchester（溫徹斯特）硬盤3340。

Winchester 3340

這塊磁盤使用了密封組件、潤滑主軸和小質量磁頭。工作時，磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方，而不與盤片直接接觸。這便是現代硬盤的原型。

換句話說，你現在用的磁盤，架構上和1973年沒有太大區別。

網絡方面，1970年，Internet的雛形ARPAnet基本完成。

1973年5月22日，施樂公司PARC研究中心的羅伯特·梅特卡夫（Robert M. Metcalfe）正式提出了“以太網”的設想，并于11月份設計實現。

梅特卡夫

1978年，在溫頓·瑟夫（Vinton G. Cerf）、羅伯特.卡恩（Robert E. Kahn）等人的努力下，TCP/IP也誕生了。

在軟件產業方面，1970年代的成果同樣令人應接不暇。

1973年，貝爾實驗室的肯·湯普森（Ken Thomson）和丹尼斯.里奇（Dennis Ritchie）正式發表論文，宣告了UNIX操作系統的存在，引起全行業轟動，被視為現代操作系統誕生的標志。

正在操作DEC PDP-11計算機的

肯·湯普森（坐者）和丹尼斯.里奇（站者）

1970年和1972年，Forth編程語言和C語言先后開發完成。

數據庫技術，也有重大突破。1970年，IBM公司的研究員埃德加·弗蘭克·科德（Edgar Frank Codd），通過一篇名為《大型共享數據庫數據的關系模型》的論文，開啟了關系數據庫時代。

埃德加·弗蘭克·科德

關系數據庫的出現，為后來數據庫應用高速發展奠定了基礎。

1974年，IBM公司圣何塞實驗室發起了IBM System R項目，首次實現了結構化查詢語言（SQL）。

1977年，后來被稱為IT狂人的拉里·埃里森（Larry Ellison）與合作人共同投資了2000美元，成立了SDL公司（后來的Oracle公司）。1979年，他們推出了Oracle數據庫，開啟了商業數據庫的全新時代。

Oracle的聯合創始人

1970年代已經離我們比較久遠了，很多事情可能都已淡忘。

但實際上，IT產業的真正起步，是在1970年代。大規模集成電路的崛起，存儲技術的成熟，基礎軟件（操作系統、數據庫）的出現，都是在那一時期。

令人眼花繚亂的成果，雖然現在看上去并不是很起眼，但都是從0到1的重要突破。

基礎夯實之后，進入1980年，更瘋狂的IT浪潮，即將襲來。

未完待續……

敬請期待——《世界算力簡史（下）》

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