卅年史詩！地球上出現過的CPU完全收

    CPU,Central processing unit.是現代計算機的核心部件，又稱為“微處理器(Microprocessor)”。對于PC而言，CPU的規格與頻率常常被用來作為衡量一臺電腦性能強弱重要指標。今年是intel x86架構25周年，而x86架構的CPU對我們大多數人的工作、生活影響頗為深遠。

    在開始intel x86神奇時光之旅前面，我們需要弄清楚歷史上幾件很重要的事件，計算機的始祖到底是誰？是ENIAC嗎？

    這張圖相信很多人都看過。

 世界上第一臺電子計算機ENIAC

    教科書里面的答案是ENIAC。這個答案不算正確，但也沒完全錯。ENIAC是美國賓州大學研制的第一臺電子計算機，也是世界上第一臺電子計算機。準確一點說：ENIAC是世界上第一臺通用型計算機。ENIAC是Electronic Numerical Integrator And Computer的縮寫，它于1946年2月15日誕生；當時的資助者是美國軍方，目的是計算彈道的各種非常復雜的非線性方程組。眾所周知，這些方程組是沒有辦法求出準確解的，因此只能用數值方法近似地進行計算，因此研究一種快捷準確計算的辦法很有必要。

 那個時候的“程序設計”，需要插拔N多的插頭

    美國軍方花費了48萬美元經費在ENIAC項目上，這在當時可是一筆巨款，要不是為了二次世界大戰，誰能舍得出這么大的錢？事實上ENIAC也是美國陸軍軍械部和賓州大學莫爾學院聯合發布的，而非書本上所提的只有賓州大學。

    從技術上而言，ENIAC是沒有太明晰的CPU概念的。因為它采用電子管作為基本電子元件。用了足足18800個電子管，而每個電子管大約有一個普通家用25瓦燈泡那么大。這樣整部電腦就有了8英尺高、3英尺寬、100英尺長的身軀，體積有研立方米，重達30噸，耗電高達140千瓦。每秒能進行5000次加法運算(而人最快的運算速度每秒僅5次加法運算)，還能進行平方和立方運算，計算正弦和余弦等三角函數的值及其它一些更復雜的運算。這樣的速度在當時已經是人類智慧的最高水平。

    但是，其實ENIAC還不是計算機的最早始祖。現代計算機的思想由來已久，到了19世紀已經才日漸成熟，但是當時的技術水平很低弱，所以根本無法制造出可以運行的系統來，其中最據代表性的就是巴貝奇的分析機。

 巴貝奇分析機部件

    英國皇家學會會員、劍橋大學數學教授巴貝奇(Charles Babbage, 1792-1871.)，是一位富有的銀行家的兒子。他于1792年出生于英格蘭西南部的托格茅斯，后來繼承了相當豐厚的遺產。巴貝奇把繼承的財富都用于科學研究，并顯示出極高的數學天賦，考入劍橋大學后，他發現自己掌握的代數知識甚至超過了教師。1817年獲碩士學位，1928年受聘擔任劍橋大學“盧卡辛講座”的數學教授，這是只有牛頓等科學大師才能獲得的殊榮。

 巴貝奇教授，Charles Babbage

    巴貝奇不但精于科學理論，更喜歡將科學應用在各種發明創造上。他最早提出，人類可以制造出通用的計算機，來代替大腦計算復雜的數學問題。當時并沒有電子技術的應用，于是巴貝奇的設想就架構在當時日趨成熟的機械技術上。巴貝奇將他設想的通用計算機命名為“分析機”，并希望它能自動解算有100個變量的復雜算題，每個數達25位，速度達到每秒鐘運算一次。分析機包括齒輪式“存貯倉庫”(Store)和“運算室”即“作坊”(Mill)，而且還有他未給出名稱的“控制器”裝置，以及在“存貯倉庫”和“作坊”之間運輸數據的輸入輸出部件。這種天才的思想，劃時代地提出了類似于現代電腦五大部件的邏輯結構，也為后世的通用處理器誕生奠定了堅實的基礎。

　　最初，巴貝奇還有政府的資助來研究設計“分析機”，但是短視的英國政府于1842年，斷然宣布停止對巴貝奇的一切資助，而當時的科學界也譏笑他是“愚笨的傻瓜”，公然稱差分機“毫無任何價值”。不過英雄的故事里面總是有美人垂青，英國著名詩人拜倫的女兒愛達·拉夫拉斯伯爵夫人(注解1)，是唯一能理解巴貝奇的人，也是世界計算機先驅中的第一位女性。她幫助巴貝奇研究分析機，建議用二進制數代替原來的十進制數(編者注：真是天才！)。她還指出分析機可能像雅各織布機一樣編程，并發現了編程的要素。她還為某些計算開發了一些指令，并預言計算機總有一天會演奏音樂。第二年，她幫助巴貝奇處理論文的譯稿時，加入了許多獨特的見解，深得巴貝奇教授的贊許。

　　在愛達夫人短暫生命的最后十年里，全力協助巴貝奇工作，甚至把自己的珠寶手飾都拿出來變賣，以幫助巴貝奇度過經濟難關。之后，巴貝奇又獨自堅持了近20年，直至1871年，這位先驅者孤獨地離開了人世時，分析機終于沒能制造出來，未完成的一部分也被保留在英國皇家博物館里。巴貝奇逝世后，他的兒子亨利·巴貝奇少將制造了若干個復制品，送往世界各地保存。亨利堅定地相信，總有一天，他父親的這種機器一定會被后人制造出來。

　　近年來，科學界已經普遍確認巴貝奇在信息科學的鼻祖地位。1991年，為了紀念巴貝奇200周年誕辰，英國肯圣頓(Kensington)科學博物館根據這些圖紙重新建造了一臺差分機。復制過程中，只發現圖紙存在著幾處小的錯誤。復制者特地采用18世紀中期的技術設備來制作，不僅成功地造出了機器，而且可以正常運轉。

 后人完成的巴貝奇分析機

    為什么要提這些舊事？其實無論是英特爾、IBM、微軟，還是甲骨文，如果沒有這些先驅們的奉獻，就沒有今天的繁榮。另外，我國的教育對于這一段歷史的描述非常差，編者希望這樣的說明能夠在開始以下intel x86神奇時光之旅前，有一個很好的交待，權作拋磚引玉吧。

    [注解1：1981年，美國國防部花了10年的時間，研制了一種計算機全功能混合語言，并成為軍方數千種電腦的標準。為了紀念愛達夫人，這種語言被正式命名為ADA語言，并贊譽她是“世界上第一位軟件工程師”。]

    在以下部分的介紹里，我們將看到集成電路的通用型CPU誕生……<