集成電路：從電子管、晶體管到CPU

　　進(jìn)入20世紀以后，各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)部門(mén)的計算需求堆積如山，尤其是二戰的爆發(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，但在效率和運算量上卻存在天然的缺陷。這也使計算機確定了從電子管到晶體管，從專(zhuān)用設備到全社會(huì )普及的發(fā)展之路。電子管：二戰帶來(lái)的抉擇

　　在教科書(shū)中，ENIAC就是電子計算機的起源，而電子管也就在那一刻，確定了其在計算機發(fā)展史中的地位。其實(shí)，在電子計算機的襁褓期，機電結構還是純電子計算機，繼電器還是電子管?計算機的發(fā)展也面臨著(zhù)迷茫中的抉擇。

　　1943年，當二戰激戰正酣時(shí)，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(wàn)美元的預算后，速度成為第一訴求，繼電器在收到信號后因為有百分之一秒延時(shí)而拖慢計算速度注定要被拋棄。而真空三極管的誕生，讓計算機可以快速的通過(guò)控制柵極電流，來(lái)開(kāi)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(wàn)倍的開(kāi)關(guān)速度。這對于提升當時(shí)計算機的速度大有好處。正因為這樣的優(yōu)勢，讓電子管擊敗繼電器，成為早期計算機的核心運算部件。

　　在這樣的要求下，擁有17468個(gè)電子三極管、7200個(gè)電子二極管、70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容器、1500個(gè)繼電器、6000多個(gè)開(kāi)關(guān)、重達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(lái)遲的，還是預算，要知道ENIAC最終花了軍方48萬(wàn)美元。其每秒執行5000次加法或400次乘法的計算能力在今天看起來(lái)微不足道。不過(guò)別忘了，之前的Z3計算機每秒只能進(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發(fā)展中的重要性。

　　晶體管計算機：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。不僅因為它貴，更因為電子管實(shí)在太耗電，零件的壽命也太短，據說(shuō)ENIAC每次一開(kāi)機，整個(gè)費城西區的電燈都為之黯然失色。同時(shí)接近18000個(gè)電子管，幾乎每15分鐘就可能燒掉一個(gè)，但操作人員可能要花15分鐘以上的時(shí)間才能找出壞掉的管子，使用上極不方便。曾有人調侃道：“只要那部機器可以連續運轉五天，而沒(méi)有一只真空管燒掉，發(fā)明人就要額手稱(chēng)慶了”。

　　因此在晶體管技術(shù)投入實(shí)用后，計算機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)驗室研制成功第一臺使用晶體管線(xiàn)路的計算機，取名“催迪克”(TRADIC)，裝有800個(gè)晶體管。而計算機的體積，也由ENIAC的房間般大小，縮小為衣櫥般體積。晶體管快速的開(kāi)關(guān)速度和結構的簡(jiǎn)化以及在催迪克上引入的浮點(diǎn)運算，讓其速度有了極大的提高。不過(guò)如果近距離看催迪克的話(huà)，常常會(huì )以為它還是臺電子管計算機，因為當年制造工藝的落后，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，依舊是當時(shí)計算機服務(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亞音速遠程戰略轟炸機(即B-52轟炸機)內，1955年，美國在阿塔拉斯洲際導彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機，計算機的進(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(gè)元件的集成電路。不過(guò)那么低的集成度，對于計算機來(lái)說(shuō)，實(shí)在沒(méi)太大的意義。直到1964年，集成工藝的提升，讓集成電路內已經(jīng)可以安裝更多的晶體管時(shí)，IBM360才成為首款使用集成電路的計算機。而這款計算機不僅永遠改變了IBM，同樣永遠的改變了計算機行業(yè)，這款讓IBM招募了6萬(wàn)名新員工，建立了5座新工廠(chǎng)，研發(fā)費用超過(guò)了50億美元的大型機，雖然當時(shí)售價(jià)高達250萬(wàn)美元，但在短短四周內，就獲得千臺大訂單。而當時(shí)美國的銀行在線(xiàn)交易系統、登月計劃等等，也都是在IBM360支持下完成的。

　　而隨著(zhù)集成度的提高，一個(gè)改變了計算機發(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(mǎn)戲劇性。話(huà)說(shuō)上世紀六十年代末，日本的一家計算器廠(chǎng)商Busicom要生產(chǎn)一種新的產(chǎn)品，并期望能用到商場(chǎng)的收款機里，當Busicom的工程師帶著(zhù)自己的要求找到Intel時(shí)，這家如今的巨無(wú)霸，當年還只是剛成立不久、單純生產(chǎn)存儲器的小公司，可Intel毅然承接了這一設計訂單。但即便有摩爾這樣的天才，初生的Inltel研發(fā)過(guò)程也十分吃力，直到1971年，4004才研發(fā)成功，這已經(jīng)超過(guò)合同期。延遲交貨讓Busicom極為惱怒，并借此要求Intel降價(jià)。違約在先的Intel只能做出妥協(xié)但卻附加了一個(gè)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型，如今Busicom已不知在何處，Intel卻成了科技業(yè)的巨無(wú)霸。假若當年intel不提出這一要求，或是及時(shí)交貨的話(huà)，那么如今整個(gè)PC市場(chǎng)規則也許就會(huì )全部改寫(xiě)。但可以確定的是，PC時(shí)代依舊會(huì )如約而來(lái)。