慶祝世界首個商用微處理器四十周年！

2023-10-12 03:11:35

    泡泡網CPU頻道11月16日 40年前的今天，英特爾公司推出了世界上第一款商用微處理器——英特爾4004，從此拉開數字革命的序幕。雖然多數人從來沒有親眼看見微處理器，但是內置它的設備已經融入我們日常生活的方方面面，變得真正不可或缺。

世界首款商用微處理器Intel 4004

    微處理器是許多日常設備的「大腦」，包括電腦、伺服器、手機、汽車、冰箱、收音機、電視等。微處理器的發展，很大程度上源於英特爾和產業界對摩爾定律的不懈追求。摩爾定律預測了矽技術發展的步伐，半導體上所集成的電晶體數量每兩年將翻一番，同時功能和性能繼續提升，成本不斷下降。這成為了半導體行業40多年來發展的基本商業模式。

    與英特爾4004相比，如今下一代英特爾酷睿處理器的性能是其35萬倍，每個電晶體的能耗卻降低了5千倍。同期，電晶體的價格下降了約5萬倍。

    儘管如此，我們目前仍處於計算演進的早期階段，計算對歷史進程的影響作用才剛剛呈現。英特爾公司首席技術官賈斯汀表示：「隨著技術創新步伐的加快，未來40年時間裡誕生的創新成果，甚至將超過人類在過去一萬年歷史長河中所有創新成果的總和。」

    如果把最新一代電晶體比作肯亞馬拉松選手Patrick Makau Musyoki（他在今年9月底舉行的柏林馬拉松大賽中打破了世界記錄，耗時2小時3分38秒跑完了42.195公裡，即平均每小時20.6公裡），那麼世界上第一個微處理器的速度就像蝸牛（每小時5米）。目前，全球最快的處理器頻率達到約4GHz。如果把英特爾 4004處理器比作蝸牛，那麼最新的處理器就是博爾特。

    現在，一臺筆記本電腦的年均耗電成本大約是25 歐元。如果電腦的能耗狀況自1971年以來保持不變，那麼現在每臺筆記本電腦的能耗將是1971年的4,000倍，每年的耗電成本約為十萬歐元。假如這樣的話，如今幾乎沒有幾個人能用得起家用電腦……

    英特爾4004處理器晶片上集成了2,300個電晶體，而第二代英特爾酷睿處理器則集成了近10億個電晶體。這就像把一個村莊的人口與中國的總人口相比較。

    如果利用當時的10μm製程技術生產製造第二代英特爾酷睿處理器（實際尺寸是216平方毫米，相當於0.33平方英寸），它的尺寸將是21平方米（相當於227平方英尺），或大約7米 x 3米（相當於23英尺x10英尺）。你能想像筆記本電腦中採用如此的龐然大物嗎？

    幸運的是，電晶體的尺寸一直在按照摩爾定律縮小。按照摩爾定律，晶片上所集成的電晶體數量大約每兩年翻一倍。

    英特爾 4004微處理器的頻率為740KHz，而第二代英特爾酷睿處理器則接近4GHz。如果汽車時速從1971年開始按照這個速度發展，那麼今天從舊金山到紐約，或從葡萄牙到莫斯科開車只需1秒鐘（假設汽車在1971年的時速為60英裡，舊金山與紐約間的距離為3000英裡）。

    英特爾酷睿處理器上集成了9.95億個電晶體。如果每個電晶體是一粒大米，那麼這些大米可以使擁有56.7萬人口城市中的所有人吃一頓飽飯，例如波蘭波茲南市、德國斯圖加特市、德國杜塞道夫市、英國格拉斯哥市。

● 關於微處理器

微處理器，也稱作中央處理器（CPU），是所有計算機以及很多家用電器和電子設備的大腦。諸多微處理器結合起來則構成了數據中心、超級計算機、通信產品及其它數字設備的「心臟」。

    擁有微處理器的設備，如微波爐或電話，已經融入到日常生活中，人們已經難以想像沒有它們的生活。

    60年前計算機非常罕見，且不為公眾所知，而20世紀 80年代，隨著微處理器的推出和不斷革新，計算機逐漸走進千家萬戶，對普通人的生活帶來重大影響。

    今天，現代微處理器可以在氣象、航空、核物理和工程等領域進行極端複雜的運算，不僅佔地空間大為減少，而且可提供卓越的性能。

    在過去40年中，微處理器變得更加快速、強大，同時尺寸不斷變小、價格逐漸降低。

    CPU的製造極其複雜、要求嚴格，涉及「潔淨室」內的數百個步驟。在潔淨室或製造工廠，其空氣比醫院手術室還要乾淨1,000倍。建設一個工廠需要花費約50億美元。■