集成電路：從電子管、晶體管到CPU

　　進(jìn)入20世紀(jì)以后，各個科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)部門的計算需求堆積如山，尤其是二戰(zhàn)的爆發(fā)，各國進(jìn)入生死存亡的關(guān)頭，軍事需求極大地催生了各種技術(shù)的應(yīng)用，在這種情況下，對高速計算工具有了更多的需求。盡管依靠計算工人解決了最緊急的需求，但在效率和運(yùn)算量上卻存在天然的缺陷。這也使計算機(jī)確定了從電子管到晶體管，從專用設(shè)備到全社會普及的發(fā)展之路。電子管：二戰(zhàn)帶來的抉擇

　　在教科書中，ENIAC就是電子計算機(jī)的起源，而電子管也就在那一刻，確定了其在計算機(jī)發(fā)展史中的地位。其實(shí)，在電子計算機(jī)的襁褓期，機(jī)電結(jié)構(gòu)還是純電子計算機(jī)，繼電器還是電子管?計算機(jī)的發(fā)展也面臨著迷茫中的抉擇。

　　1943年，當(dāng)二戰(zhàn)激戰(zhàn)正酣時，美軍迫切需要高速計算工具，以計算炮彈的彈道。在迅速獲得15萬美元的預(yù)算后，速度成為第一訴求，繼電器在收到信號后因?yàn)橛邪俜种幻胙訒r而拖慢計算速度注定要被拋棄。而真空三極管的誕生，讓計算機(jī)可以快速的通過控制柵極電流，來開啟或關(guān)斷電子管兩端的電流，獲得比繼電器速度快成千上萬倍的開關(guān)速度。這對于提升當(dāng)時計算機(jī)的速度大有好處。正因?yàn)檫@樣的優(yōu)勢，讓電子管擊敗繼電器，成為早期計算機(jī)的核心運(yùn)算部件。

　　在這樣的要求下，擁有17468個電子三極管、7200個電子二極管、70000個電阻，10000個電容器、1500個繼電器、6000多個開關(guān)、重達(dá)30噸的ENIAC在三年后，也就是1946年2月14日終于誕生，而讓它姍姍來遲的，還是預(yù)算，要知道ENIAC最終花了軍方48萬美元。其每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法的計算能力在今天看起來微不足道。不過別忘了，之前的Z3計算機(jī)每秒只能進(jìn)行3~4次加法計算，5秒才能計算一次乘法。電子管讓計算機(jī)有了千倍的速度提升。這也確定了ENIAC的歷史地位，并確定了電子管在計算機(jī)發(fā)展中的重要性。

　　晶體管計算機(jī)：縮小為衣櫥大小

　　ENIAC的誕生，讓科學(xué)家們享受了計算的暢快，但卻必須痛苦地使用它。不僅因?yàn)樗F，更因?yàn)殡娮庸軐?shí)在太耗電，零件的壽命也太短，據(jù)說ENIAC每次一開機(jī)，整個費(fèi)城西區(qū)的電燈都為之黯然失色。同時接近18000個電子管，幾乎每15分鐘就可能燒掉一個，但操作人員可能要花15分鐘以上的時間才能找出壞掉的管子，使用上極不方便。曾有人調(diào)侃道：“只要那部機(jī)器可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)五天，而沒有一只真空管燒掉，發(fā)明人就要額手稱慶了”。

　　因此在晶體管技術(shù)投入實(shí)用后，計算機(jī)的計算元件也迅速的電子管向晶體管進(jìn)化，1954年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功第一臺使用晶體管線路的計算機(jī)，取名“催迪克”(TRADIC)，裝有800個晶體管。而計算機(jī)的體積，也由ENIAC的房間般大小，縮小為衣櫥般體積。晶體管快速的開關(guān)速度和結(jié)構(gòu)的簡化以及在催迪克上引入的浮點(diǎn)運(yùn)算，讓其速度有了極大的提高。不過如果近距離看催迪克的話，常常會以為它還是臺電子管計算機(jī)，因?yàn)楫?dāng)年制造工藝的落后，讓催迪克上的晶體管依舊使用了玻璃外殼的真空封裝，而不像現(xiàn)在的晶體管那樣，采用的是塑料或陶瓷封裝。

　　而軍事領(lǐng)域，依舊是當(dāng)時計算機(jī)服務(wù)的主要對象，實(shí)際上在催迪克誕生后不久，它就被搬到了波音B-52亞音速遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)(即B-52轟炸機(jī))內(nèi)，1955年，美國在阿塔拉斯洲際導(dǎo)彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機(jī)，計算機(jī)的進(jìn)步直接催生了軍事的發(fā)展。

　　CPU：集成工藝的勝利

　　晶體管可以做得很小，那么可不可以將眾多晶體管放在一起，配合其他元件，實(shí)現(xiàn)特定功能呢?在1958年，美國德州儀器的工程師JackKilby就發(fā)明了安裝有三個元件的集成電路。不過那么低的集成度，對于計算機(jī)來說，實(shí)在沒太大的意義。直到1964年，集成工藝的提升，讓集成電路內(nèi)已經(jīng)可以安裝更多的晶體管時，IBM360才成為首款使用集成電路的計算機(jī)。而這款計算機(jī)不僅永遠(yuǎn)改變了IBM，同樣永遠(yuǎn)的改變了計算機(jī)行業(yè)，這款讓IBM招募了6萬名新員工，建立了5座新工廠，研發(fā)費(fèi)用超過了50億美元的大型機(jī)，雖然當(dāng)時售價高達(dá)250萬美元，但在短短四周內(nèi)，就獲得千臺大訂單。而當(dāng)時美國的銀行在線交易系統(tǒng)、登月計劃等等，也都是在IBM360支持下完成的。

　　而隨著集成度的提高，一個改變了計算機(jī)發(fā)展步伐的產(chǎn)品，也正在孕育之中。那就是處理器。世界上第一款商用處理器，也就是Intel4004的誕生，那可是充滿戲劇性。話說上世紀(jì)六十年代末，日本的一家計算器廠商Busicom要生產(chǎn)一種新的產(chǎn)品，并期望能用到商場的收款機(jī)里，當(dāng)Busicom的工程師帶著自己的要求找到Intel時，這家如今的巨無霸，當(dāng)年還只是剛成立不久、單純生產(chǎn)存儲器的小公司，可Intel毅然承接了這一設(shè)計訂單。但即便有摩爾這樣的天才，初生的Inltel研發(fā)過程也十分吃力，直到1971年，4004才研發(fā)成功，這已經(jīng)超過合同期。延遲交貨讓Busicom極為惱怒，并借此要求Intel降價。違約在先的Intel只能做出妥協(xié)但卻附加了一個條件：允許Intel自由出售4004芯片。至此Intel公司完成了從單一的存儲器制造商向微處理器制造商的轉(zhuǎn)型，如今Busicom已不知在何處，Intel卻成了科技業(yè)的巨無霸。假若當(dāng)年intel不提出這一要求，或是及時交貨的話，那么如今整個PC市場規(guī)則也許就會全部改寫。但可以確定的是，PC時代依舊會如約而來。