從ENIAC到“智二代”運籌帷幄的計算

    “窈窕淑女，君子好逑”，人們對美的追求總是永無止境。如果說美女以容貌、身材和氣質取勝，那么作為每日與人相伴的電腦，能否給人以“美”的感受？或者說，什么樣的電腦才能讓人“好逑”？各人標準不一，性能派、外觀派各執一詞，唯獨有一點可以肯定：小而強的東西，總是能贏得更高的回頭率。實際上，在電腦從科研設備走向辦公、娛樂工具的數十年里，讓其濃縮化的努力就從來沒有中斷過，盡管路之坎坷難以想象。

    讓時光倒流65年，你將有幸目睹人類歷史上第一臺現代電子計算機ENIAC的誕生。這個占地面積170平方米、重達30噸的龐然大物，在1946年的首次亮相中便贏得滿堂彩，只因為它能分別在1秒鐘內進行了5000次加法運算和500次乘法運算。然而就是這樣一臺計算機，要占據10個普通房間的面積，需要30個操作臺，耗電量高達150KW，運行頻率則僅為10KHz（0.1MHz）。而構成它的零部件，則包括17468個真空管、7200個水晶二極管、1500 個中轉器、70000個電阻器、10000個電容器、1500個繼電器，以及6000多個開關，造價約48萬美元。盡管在目前看來，這樣的高昂造價換來的計算能力還遠不如今天一臺最低端的“計算器”,它相比英特爾最新的酷睿i7-2600K處理器每秒可進行1000億次雙精度浮點運算的運算能力，ENIAC就是個兒童玩具。但在當時，ENIAC仍比那時候最快的繼電器計算機快1000多倍。

    在計算機如同戰略物資的上世紀40年代，指望ENIAC服務于社會階層顯然不現實，然而，讓普通消費者獲得計算設備卻已成為必然趨勢。在ENIAC誕生35年后，英特爾與IBM聯手，成功地讓夢想變成現實。在里程碑式的1981年，搭載英特爾8088處理器的第一臺IBM PC問世，這顆運行在4.77MHz主頻的處理器每秒鐘可處理近百萬條指令，執行效率遠高于當年的ENIAC，而體積、造價亦不可同日而語，普通消費者就這樣輕松地擁有了具備非凡計算能力的設備。

    回到今天，距離個人電腦誕生已有整整30個年頭。在這30年中，有著電腦“心臟”之稱的處理器發生了翻天覆地的變化：頻率從8088的4.77MHz跳躍至酷睿i7-2600K的3.4GHz，晶體管規模從29000個暴漲至9.95億個，運算性能也由百萬級猛增至千億級，任何一項指標的提升都是以萬倍乃至十萬倍為級別。如果我們做一個很形象的類比，以機箱體積為單位衡量處理器的運算性能，那么“單位體積”的運算性能呈現出的也會是一個指數級增長曲線。

    作為個人電腦革命的幕后推手，芯片巨人英特爾充當了“總導演”的角色。一方面，在摩爾定律的驅使下，可預見的英特爾“Tick-Tock”發展模式讓處理器每年都呈現出新面貌：性能更強、功能整合度更高，而功耗卻更低。全新出爐的第二代智能英特爾酷睿處理器（俗稱“智二代”）采用了業內最前沿的32納米制造工藝，精確地控制著處理器中9.95億個晶體管的開關，不僅效率驚人，而且擁有極為出色的能耗與發熱量控制表現，最高端的四核“智二代”酷睿i7-2600K處理器TDP僅為95W，只需一枚普通散熱器即可將溫度抑制在相對溫和的區間。

    另一方面，處理器架構的演變還促使PC系統走向簡潔化，主板上不再需要像以往那么多的芯片來實現必需的功能，因為處理器已經將它們兼容并包。在2008年以前，基于英特爾芯片組的主板需要南北橋兩顆主要芯片，而現在，主板上僅需一顆平臺控制芯片（PCH）來完成磁盤管理、USB接口與千兆網絡連接等功能，像內存控制器等關鍵功能組件早已遷移至處理器核心，就連玩游戲所需的高性能獨立顯卡也被“智二代”處理器中無縫融合的英特爾核芯顯卡取而代之，成為其不可分割的一部分。

    這種融合趨勢對PC的發展、用戶的體驗都將帶來深遠影響。對于OEM廠商而言，平臺架構的簡化大大節約了系統設計的研發時間與成本。例如，在“智二代”平臺下，工程師們在設計散熱系統時，不再需要考慮北橋過熱的問題，因為平臺控制芯片（PCH）已經足夠“清涼”。硬件系統的簡化還給了他們更多的時間來思考如何將系統設計得更為安靜、精致、美觀與小巧，從而為產品提供更多的賣點?？偠灾爸嵌笨梢詭椭鶲EM廠商以更低的成本打造出更出色的產品，PC產業生態鏈將因此而繁盛。

    對于最終用戶而言，“智二代”同樣為他們帶來了朝思夢想的新體驗。例如，以前需要在主板上安裝獨立顯卡方能體驗3D游戲，還要考慮機箱尺寸、系統散熱、電源功耗以及噪音等因素，DIY變得十分累贅。而隨著“智二代”的到來，一切煩惱迎刃而解：無縫融合的英特爾核芯顯卡可以輕松應付主流3D游戲，獨立顯卡不再是必需品；搭建高性能游戲PC不再需要龐大的塔式機箱，一套精致的Mini-ITX解決方案即可讓無比強大的“智二代”處理器在巴掌見方的空間內施展拳腳——這就好比在一輛兩廂小車中裝入一臺V8引擎，震撼度可想而知；超頻愛好者甚至都可以考慮“刀槍入庫”——高度智能的英特爾睿頻加速2.0技術可以輕松實現運算性能按需分配，傳統的超頻似乎費力不討好；與此同時，發熱量與噪音控制更是不再成為關注點——32納米工藝打造的“智二代”，想不清涼都難！

    從ENIAC到“智二代”，65年時光讓電腦改變了太多，你的機箱中或許早已容下數億個ENIAC的運算性能。不過這顯然并不是芯片科技的全部，深遠的未來依舊遙不可測，有一點可以定論：以“智二代”為轉折點，未來將有無數個里程碑在等待！