内存与微处理器的诞生为计算机技术的发展奠定了坚实的基础

在半导体存储器问世之前，计算机用磁芯存储。全世界最大的磁芯存储系统需要配备像机房那样庞大的设备，还仅能存储相当于一本500页的书的1M^[3]字节的信息。磁芯存储系统体积庞大、速度很慢、价格昂贵，还要消耗大量电能。磁芯存储器是美国哈佛大学实验室的王安博士于1949年发明的，如今看来性能非常落后，但当时磁芯存储器在计算机的存储领域统治了二十多年的时间。在磁芯存储器之前是IBM于1932年发明的磁鼓存储器。磁鼓非常笨重，售价更加昂贵，存储容量也只有几K。因为磁鼓性能太落后，第一台通用电子计算机ENIAC最初都没有安装存储装置。磁鼓存储器之前呢？没了。在那之前，美国要做人口普查，得把数据用穿孔的方式存在纸卡上，有点结绳记事的感觉。

IBM正是销售穿孔卡片机起家的。在二战期间，IBM曾为国家生产了机枪、卡宾枪等30多种军用品。朝鲜战争爆发后，IBM遍访国防部各部门，了解到它们最需要的是高效的计算机器。IBM于是研制出第一台拥有存储程序的商用大型计算机IBM 701，这也是第一台通常意义上的电脑。到20世纪50年代末期，IBM 7090开始采用晶体管代替真空管，它是IBM第一款可以批量制造的大型计算机。1964年4月7日，IBM推出第一款小规模集成电路计算机System-360，每秒运算速度超过百万次大关。为了推出这款具有划时代意义的计算机，IBM在这个项目上的投资超过了二战期间美国研制原子弹的费用，攻克了从操作系统、数据库到芯片的大量技术难关，获得超过300项的专利，《财富》称其为“IBM的50亿豪赌”。System-360有许多革命性的地方，比如硬件开始注重兼容性，即不同型号的计算机都能使用相同的软件、磁盘和打印机。软件开发的成本超过了硬件，这预告了软件时代的到来。更重要的是，IBM开始自己制造芯片，并率先将芯片用于计算机。IBM为建设芯片工厂投下10亿美元的巨资，它的无尘车间看起来不像工厂，倒像外科手术室，其造价接近于普通车间的4倍。在把芯片厂卖给格罗方德之前，IBM其实一直是全球半导体行业技术领先而且销售排名前列的大厂，只是半导体行业做统计时一向不把IBM计算在内。

System-360每台售价250万～300万美元，问世不到三年就已售出8000多台，使IBM年营收突破40亿美元，纯利润高达10亿美元。年纯利10亿美元是什么概念呢？美国建成的世界第一艘核动力航空母舰，花费也不过4.5亿美元。IBM迅速占领了大型计算机大部分的美欧市场和接近一半的日本市场。1967年，IBM市值高达1923亿美元，相当于同期美国GDP的四分之一。按照通货膨胀率计算，其市值相当于今天的1.3万亿美元。1968年，IBM的收入达到了70亿美元，将通用电气公司和美国无线电公司都甩到了后面——这两个电子巨头十年前的销售规模分别是IBM的5倍和1.5倍。IBM成为世界电子产业难以撼动的蓝色巨人。

System-360用的还是磁鼓存储器。1966年，IBM托马斯·沃森研究中心34岁的罗伯特·登纳德博士提出，可以利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0。这样的话，每一个比特的存储只需要一个晶体管加一个电容。为达到存储的目的，需要不断地给电容充电，否则，随着电容中电荷的消散，数据也会丢失。基于这一设想，登纳德成功地发明了动态随机存储器（DRAM），也就是在现在的计算机和手机上普遍使用的内存^[4]。1968年6月，IBM注册了内存的发明专利。也就是这一年，IBM再次遭受美国司法部的反垄断调查，它受到的主要指控是将硬件、软件、技术支持、维护乃至培训等所有服务内容全都“捆绑销售”，这被认为会让小型专业供应商没有参与竞争的机会。IBM因此改变了定价策略，将所有服务单独定价，并且在内存等零部件上实施对外采购的政策，这给英特尔带来了机会。

公司成立18个月后，英特尔做出了第一款存储器产品，是仅拥有64B容量的3101型静态随机存储器（SRAM）。第一批产品装运后，公司的18名员工聚会祝贺，聚会上有3个脚上绑着石膏的伤兵，其中诺伊斯是滑雪时摔断了腿，另一名员工是跳伞时跌坏了脚踝。从这件趣事可以看出英特尔当时蓬勃的朝气。诺伊斯豁达正直，他把肖克利公司作为反面教材，在英特尔开创了没有墙壁的隔间办公室新格局，取消了管理上的等级观念，这些都成了硅谷普遍流行的公司文化。

随后，英特尔又开发出256B的1101型SRAM。让业界震惊的是，这款产品不是双极型的SRAM，而是用上了被仙童轻视的MOS技术。半导体技术研发成本巨大，已经亏损了几年的英特尔正处在一个生死存亡的关键时期，公司被迫裁掉了20多个员工，接近英特尔当时员工总数的10%。负责运营的安迪·格鲁夫很生气地得知，英特尔居然还在秘密进行一个被称作微处理器的新品开发项目。

英特尔刚刚成立时，诺伊斯就亲自打电话，邀请在斯坦福大学从事计算机研究的特德·霍夫加盟。于是，霍夫成了英特尔的第12名员工。在霍夫进入英特尔的这一年，著名导演斯坦利·库布里克花四年时间制作的巅峰之作《2001太空漫游》上映。这是一部美国电影史上里程碑式的科幻片，讲述了人类为寻找黑石的来源而开展登陆木星的计划。飞往木星的途中，飞船上载着的高智能电脑“HAL9000”发生错乱，令多个飞行员及陷入冬眠的人员相继丧命。死里逃生的船长大卫一气之下关掉主脑系统，让HAL9000死亡。最后，大卫独自一人在茫茫宇宙中向木星进发。

这部影片上映后轰动一时，令人恐惧的HAL9000成为热门话题，站在计算领域最前沿的英特尔研发人员深受启发。霍夫提出了一个设想：“能否开发微型的通用计算机芯片？”多数人对此并无兴趣，在当时人们的心目中，计算机就应该是大型而昂贵的设备，如宝贝般深藏在大公司的专用机房内，只有神秘的专业人员才能够伺候得了。计算机就得是大公司才能高效率地使用并负担得起它的费用，普通人怎么能用得起计算机？能拿它来做什么？(www.xing528.com)

这时候，正好有家日本公司Busicom要求英特尔帮忙研制一款计算器。在与以岛正利为首的日方团队讨论的过程中，霍夫认为日方提出的芯片设计方案过于复杂，要用12块芯片才能组成一个计算系统，实现难度很大。他忽然有了灵感，何不只用4块芯片来完成一部计算器的功能集成呢？这样既简化结构，又降低成本。岛正利一开始并不同意，霍夫绕过上司格鲁夫，直接找诺伊斯寻求支持。诺伊斯不仅同意霍夫开展微处理器的研究，还说服日方接受新的设计方案。而岛正利也因为原设计方案没有进展，接受了诺伊斯的意见，下了三年内订货6万套的订单后回国了。

结果呢，英特尔当时忙着做对公司生死攸关的存储器。市场主流的存储器正在从SRAM转向速度更快、晶体管密度更大、价格更低的内存。为了将1101推向市场、提高1102的良品率、进行1103的设计，英特尔把微处理器给抛到了一边。

几个月后，岛正利回访时发现微处理器项目毫无进展，相当生气。同样很生气的格鲁夫为了解决这个问题，就让刚从仙童跳槽来的弗德里克·法金负责这个项目。法金和岛正利合作，又用了半年的时间，把霍夫的想法变成了现实，做出了历史上第一个微处理器——4004。4004芯片用10微米制程的工艺生产，拥有2250个晶体管，时钟频率为740KHz^[5]。4004可以完成指令的读取与执行，并和其他计算机部件进行信息交换。它每秒能运算6万次，计算能力是ENIAC的12倍，体积却小到可以用两根手指捏起来。4004微处理器和4001内存、4002只读存储器（ROM）、4003寄存器（Register）四兄弟一起，再加上键盘和显示屏，就可以构成一个微型计算系统。

由于英特尔延期到1971年3月才交货，此时计算器的市场价格已经下跌。Busicom颇为恼怒，他们要求英特尔降价。英特尔同意了，但是附加了一个条件：允许英特尔在除计算器之外的其他市场上自由出售4004芯片。Busicom同意了，放弃了对4004芯片的独占权。日本将为这个轻率的决定后悔不已，在未来的几十年内，日本对微处理器发起了多次冲击，均以失败告终。不久后，Busicom倒闭，岛正利接受法金的邀请加入了英特尔。

摩尔认为4004是人类历史上最具革命性的产品之一，格鲁夫却声称：“微处理器对我来说什么也不是。我为了让存储器的良品率提高两个点而忙得脱不了身。”由于不知道能拿4004做什么，英特尔迟迟没把它推向市场。直到德州仪器推出8位^[6]的微处理器，还抢先注册了专利，情况才有了戏剧性的转变。格鲁夫的竞争欲望燃烧了起来，他对4004的态度从反对转变成大力支持。英特尔给4004打了个以“集成电子——芯片上的微型可编程计算机的新纪元”为题的广告。意外的是，有5000多人立刻写信与英特尔联系，希望获得更多有关4004的信息，其中包括保罗·艾伦和比尔·盖茨。在4004诞生之前，芯片的功能是事先定义好了的。如果想要改变功能，就必须改变硬件。而现在，只要改变4002中保存的用户指令，就可以让4004实现不同的功能，独立的软件行业因此诞生。

英特尔不能确定微处理器的市场前景，而存储器业务已开始欣欣向荣。1970年，英特尔在自己的3英寸晶圆厂成功量产了划时代的1K容量的内存1103。1103的售价仅10美元，平均下来每个比特的售价只要1美分，性价比超过传统的磁芯存储器。这使得内存的生产真正达到了经济规模。惠普和日电生产的计算机都采用了1103。1103也被业界称为“磁芯存储器杀手”，成为当时全球最畅销的半导体芯片。凭借1103的热销，到了1972年，英特尔发展成一家拥有1000名员工、年收入2300万美元的产业新贵。IBM在新推出的大型计算机上也开始使用1103，这是英特尔标志性的成功。基本上，英特尔按照摩尔定律的节奏，每三年推出新一代产品，每一代新产品的存储容量是上一代产品的4倍。