世界算力簡史（上）

世界算力簡史（中）

(資料圖)

今天終于要完結(jié)了……

█1980-1990：PC 時(shí)代

IBM-PC 和“兼容機(jī)”

上一篇，我們說到，70 年代微處理器崛起，使得個(gè)人電腦開始大量出現(xiàn)。

這種情況，讓傳統(tǒng)巨頭 IBM 感受到了威脅。一直以來，他們都專注于大型機(jī)，導(dǎo)致忽視了小型機(jī)的市場(chǎng)。

為了亡羊補(bǔ)牢，他們也決定啟動(dòng)個(gè)人電腦研發(fā)計(jì)劃。

1980 年 3 月，IBM 召開一次高層秘密會(huì)議，設(shè)立“Chess（國際象棋）”項(xiàng)目，專門研發(fā)個(gè)人電腦（Personal Computer 這個(gè)詞，就是這時(shí)被 IBM 提出來的）。

負(fù)責(zé)這個(gè)項(xiàng)目的，是唐?埃斯特利奇（Don Estridge）。他帶領(lǐng)了一個(gè) 13 人小組，蹲在弗羅里達(dá)州博卡拉頓鎮(zhèn)的一間倉庫里，進(jìn)行秘密研發(fā)工作。

最開始的時(shí)候，他們打算采用自己的處理器（IBM 801）和操作系統(tǒng)。但考慮到時(shí)間緊迫（領(lǐng)導(dǎo)要求 1 年內(nèi)搞定），他們還是決定與第三方合作。

1981 年 8 月 12 日，他們的工作有了成果，IBM 公司正式推出了 IBM-PC（IBM5150），搭載的是英特爾的 8088 處理器（16 位，4.77MHz），以及微軟的 PC-DOS 操作系統(tǒng)。

IBM-PC 售價(jià)為 1565 美元，擁有 16K 內(nèi)存（可以根據(jù)需要擴(kuò)展到 256K），帶有 5.25 英寸軟盤。它為擴(kuò)充能力設(shè)計(jì)了總線插卡，可以讓用戶加裝顯卡，并自行選擇黑白或彩色顯示器。

IBM-PC 推出后，很快獲得了巨大的成功，第一年銷售就超過 20 萬臺(tái)，1985 年更是超過 100 萬臺(tái)。

它不僅被評(píng)為《時(shí)代》周刊封面的“年度人物”，還榮膺了“二十世紀(jì)最偉大產(chǎn)品”的稱號(hào)。（可惜的是，作為 IBM-PC 的締造者，唐?埃斯特利奇在 1985 年死于空難。）

IBM-PC 的成功，吸引了很多廠商對(duì)它進(jìn)行“仿制”。他們參考 IBM-PC 的標(biāo)準(zhǔn)，打造可以“兼容”使用 IBM-PC 配套軟件、擴(kuò)展卡和外設(shè)的產(chǎn)品，稱為“兼容機(jī)”（電腦 DIY 的鼻祖）。

1982 年 6 月，哥倫比亞數(shù)據(jù)產(chǎn)品公司（Columbia Data Products）推出了第一臺(tái) IBM PC 兼容機(jī) ——MPC 1600。11 月，康柏（Compaq）緊隨其后，推出了與 IBM PC 兼容的便攜式電腦 ——Portable（1983 年 3 月出產(chǎn)）。

“兼容機(jī)”配置靈活，價(jià)格便宜，很快搶走了 IBM-PC 的市場(chǎng)份額。1983 年，IBM 占據(jù) PC 市場(chǎng)份額的大約 76%。到了 1986 年，就跌成了 26%。這讓 IBM 郁悶不已。

英特爾的崛起

PC 兼容機(jī)的全面崛起，真正受益者是英特爾和微軟。

IBM-PC 使用的 8088，是英特爾在 1979 年推出的。

1982 年 2 月，英特爾搞出了和 8088 完全兼容的第二代 PC 處理器 80286，用在 IBM PC / AT 上。

8088/80286 芯片，都是 16 位處理器，當(dāng)時(shí)在技術(shù)上并不算領(lǐng)先。1979 年，摩托羅拉就已經(jīng)率先推出了 32 位的處理器 ——MC68000，領(lǐng)先英特爾至少半代。

蘋果公司的 Apple Lisa 與 Macintosh（麥金塔，1984 年 1 月發(fā)布，是首個(gè)采用了圖形界面操作系統(tǒng)的個(gè)人電腦），用的就是 MC68000。

直到 1985 年 7 月，英特爾公司終于推出了自己姍姍來遲的 32 位處理器 ——80386。

這款處理器迎合了兼容機(jī)的需求，獲得了巨大的成功。

值得一提的是，IBM 公司早期比較強(qiáng)勢(shì)，他們研發(fā) IBM-PC 的時(shí)候，選擇了英特爾的芯片，就強(qiáng)制要求英特爾將設(shè)計(jì)和代碼開放給 AMD 公司，讓 AMD 成為第二供應(yīng)商。

后來，兼容機(jī)越來越多，都采用了英特爾的芯片，變成了英特爾掌握話語權(quán)。于是，從 80386 開始，英特爾就不再開放任何資料給 AMD。

1987 年，AMD 以違約為由，一紙?jiān)V訟將英特爾告上了法庭，英特爾隨即反訴。兩者的壟斷和侵權(quán)官司，陸陸續(xù)續(xù)打了 8 年。

雖然最后 AMD 打贏了官司，但錯(cuò)過了 CPU 發(fā)展的黃金時(shí)期，也被英特爾甩開了差距。

80 年代中期，日本半導(dǎo)體的崛起，也給英特爾等美國公司帶來了極大威脅。

后來，傳奇 CEO 安迪?格魯夫（Andy Grove）掌舵英特爾，砍掉了存儲(chǔ)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，聚焦微處理器業(yè)務(wù)，才把英特爾給救了回來。

1989 年，英特爾推出了 80486 處理器，獲得了市場(chǎng)的歡迎。

憑借 80486 的出色表現(xiàn)，英特爾的業(yè)績超過了所有的日本半導(dǎo)體公司，成為世界第一的半導(dǎo)體生產(chǎn)商。

微軟的 DOS / Windows

再來看看微軟。

微軟當(dāng)年給 IBM-PC 開發(fā)的 DOS，是自己買的“二手貨”。

1976 年，美國的 DR 公司成功研制出一套名為 CP / M（Control Program / Monitor，控制程序 / 監(jiān)控）的操作系統(tǒng)，專門用于搭載了英特爾 8080 芯片的微型計(jì)算機(jī)（包括 Altair 8800）。

IBM 本來想用這套系統(tǒng)，但是沒談攏。

后來，SCP（西雅圖計(jì)算機(jī)產(chǎn)品）公司有一個(gè)名叫蒂姆?帕特森（Tim Paterson）的程序員寫了一個(gè) QDOS 系統(tǒng)（Quick and Dirty Operating System，快速和骯臟的操作系統(tǒng)，后改名為 86-DOS），是 CP / M 系統(tǒng)的變種。

比爾蓋茨眼光很準(zhǔn)，買斷了這個(gè)系統(tǒng)（還挖走了蒂姆?帕特森），改了改，變成 PC-DOS，賣給了 IBM。

IBM-PC 火了以后，微軟的 DOS 就跟著出名了。然后，微軟就不斷更新，出了很多新版本。

蘋果的 Macintosh 推出圖形界面操作系統(tǒng)后，給了比爾蓋茨很大震撼。于是，就進(jìn)行了“參考”，于 1985 年 11 月推出了 Windows 1.0 。

早期的 Windows 只是 DOS 的“外殼”，中看不中用，所以備受用戶吐槽。于是，微軟就開始了全新內(nèi)核的開發(fā)，也就是后來的 Windows NT。

微軟其實(shí)還和 IBM 一起搞了一個(gè) OS / 2 操作系統(tǒng)，結(jié)果后來擺了 IBM 一道，放棄了。

80 年代，因?yàn)?PC 兼容機(jī)的普及，造就了一個(gè)巨大的 IT 市場(chǎng)。很多新公司成立，也有很多新產(chǎn)品推出。

例如，1982 年 9 月，3Com 公司推出了世界上第一款網(wǎng)卡。1984 年，英國 AdlibAudio 公司推出了第一款聲卡 —— 魔奇聲卡。1985 年，Philips 和 Sony 合作推出 CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器?！?/p>

這些硬件產(chǎn)品，讓 PC 變得更加強(qiáng)大，也給用戶帶來了更好的體驗(yàn)。

█1990-2000：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

Wintel 聯(lián)盟

進(jìn)入 90 年代后，英特爾和微軟已經(jīng)成為真正的巨頭，市值超過千億美元。

英特爾的奔騰系列 x86 處理器，還有微軟的 Windows 操作系統(tǒng)，是所有 PC 的標(biāo)配。他們組成的 Wintel 聯(lián)盟，牢牢掌握著 PC 市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。

在工作站和服務(wù)器領(lǐng)域，英特爾和微軟面對(duì)的局面有點(diǎn)復(fù)雜。

在處理器方面，行業(yè)競(jìng)爭異常激烈。當(dāng)時(shí)，主要分為兩個(gè)陣營。

一個(gè)，是以 SUN、SGI、IBM、DEC、HP、摩托羅拉等廠商為代表的 RISC-CPU 陣營。他們主張采用 RISC-CPU 架構(gòu)（RISC，簡單指令計(jì)算機(jī)）。

另一個(gè)，是以英特爾和 AMD 為代表的 CISC-CPU 陣營。他們主張采用 CISC-CPU 架構(gòu)（CISC，復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)）。

雖然 RISC 速度更快，當(dāng)時(shí)更被行業(yè)看好，但安迪?格魯夫領(lǐng)導(dǎo)下的英特爾，依然堅(jiān)持以 CISC-CPU 作為自己的主要方向。

最終，英特爾憑借巨大的研發(fā)投入，還有兼容性和量產(chǎn)速度上的優(yōu)勢(shì)，戰(zhàn)勝了其它對(duì)手，成功鞏固了自己的地位。（不過，英特爾應(yīng)該不會(huì)想到，若干年后，他們還是在 RISC 上栽了大跟頭。）

在操作系統(tǒng)這邊，微軟的競(jìng)爭對(duì)手是強(qiáng)大的 UNIX / Linux 陣營。

UNIX，以及后來誕生的 Linux 及其發(fā)行版（例如 Ubuntu、Debian、Centos、Fedora、 Redhat Linux），是服務(wù)器操作系統(tǒng)的主流選擇。

Windows 雖然也推出了 Windows NT，但因?yàn)榉€(wěn)定性上不如 Unix / Linux，所以市場(chǎng)份額并沒有優(yōu)勢(shì)。

信息化

在奔騰處理器的助力下，PC 的性能有了很大的提升。而 Windows 的不斷完善，也讓普通人有了操作計(jì)算機(jī)的能力。

90 年代，因?yàn)榘雽?dǎo)體技術(shù)的高速迭代，存儲(chǔ)技術(shù)也變得越來越成熟。內(nèi)存和硬盤的容量越來越大，閃存和各式各樣的存儲(chǔ)卡也開始出現(xiàn)，讓媒體的拷貝和保存變得更加方便。

如果說，80 年代的 PC，對(duì)用戶來說只是嘗鮮。那么，90 年代的 PC，已經(jīng)是真正的生產(chǎn)力工具了。

人們不僅用 PC 來聽音樂、看視頻、玩游戲，還用它來編輯文檔、建立表格、處理數(shù)據(jù)。

在 PC 的幫助下，人們充分感受到 IT 算力帶來的生活品質(zhì)改善，以及生產(chǎn)效率提升。

整個(gè)人類社會(huì)的信息化進(jìn)程，開始加速。

互聯(lián)網(wǎng)大爆發(fā)

給信息化又添了一把火的，當(dāng)然是互聯(lián)網(wǎng)。

經(jīng)過 80 年代的不斷膨脹和擴(kuò)張，ARPANET 終于演變成了覆蓋全球的互聯(lián)網(wǎng)。

1991 年 8 月 6 日，英國物理學(xué)家蒂姆?伯納斯?李（Tim Berners-Lee），正式提出了 World Wide Web，也就是如今我們非常熟悉的 www 萬維網(wǎng)。

他還提出了 HTTP（超文本傳送協(xié)議）和 HTML（超文本標(biāo)記語言），設(shè)計(jì)了第一個(gè)網(wǎng)頁瀏覽器，并建立了世界上第一個(gè) web 網(wǎng)站。

互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，更是給人們打開了新世界的大門?；ヂ?lián)網(wǎng)就是一個(gè)擁有無限資源的寶庫，各種各樣的網(wǎng)站、論壇，令人眼花繚亂。強(qiáng)大的即時(shí)通訊工具，也滿足了人們的通信和社交需求。

互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)超出了技術(shù)的范疇。它構(gòu)建一個(gè)線上的虛擬世界，衍生出很多新的商業(yè)模式，徹底改變了人類社會(huì)。

互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，催生了很多的互聯(lián)網(wǎng)公司。

這些公司購買了大量的服務(wù)器，建設(shè)了機(jī)房，為用戶提供服務(wù)。例如郵箱服務(wù)、音視頻下載服務(wù)、網(wǎng)頁訪問服務(wù)等。

信息科技的發(fā)展方向開始發(fā)生變化。一種新的算力服務(wù)模式，開始逐漸向我們走來。

█2000-現(xiàn)在：云計(jì)算時(shí)代

云計(jì)算

互聯(lián)網(wǎng)崛起之后，用戶的急劇增長，以及業(yè)務(wù)的潮汐化特點(diǎn)（有時(shí)候人多，有時(shí)候人少），給服務(wù)商帶來了很大的壓力。

如何以更低的成本，更靈活地滿足用戶需求，成為眾多企業(yè)思考的難題。

90 年代中期，就有人提出了“云計(jì)算”的設(shè)想。

1996 年，康柏公司的一群技術(shù)主管在討論計(jì)算業(yè)務(wù)的發(fā)展時(shí)，首次使用了 Cloud Computing 這個(gè)詞。他們認(rèn)為，商業(yè)計(jì)算會(huì)向 Cloud Computing 的方向轉(zhuǎn)移。

進(jìn)入 21 世紀(jì)后，設(shè)想逐漸成為了現(xiàn)實(shí)。

2006 年，互聯(lián)網(wǎng)電商亞馬遜（Amazon）率先推出了兩款重磅產(chǎn)品，分別是 S3（Simple Storage Service，簡單存儲(chǔ)服務(wù)）和 EC2（Elastic Cloud Computer，彈性云計(jì)算），從而奠定了自家云計(jì)算服務(wù)的基石。

另一家在云計(jì)算上有所行動(dòng)的公司，是谷歌（Google）。

這家誕生于 1998 年的年輕公司，在 2003~2006 年期間，連續(xù)發(fā)表了四篇重磅文章，分別關(guān)于分布式文件系統(tǒng)（GFS）、并行計(jì)算（MapReduce）、數(shù)據(jù)管理（Big Table）和分布式資源管理（Chubby）。

這些文章不僅奠定了谷歌自家的云計(jì)算服務(wù)基礎(chǔ)，也為全世界云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展指明了方向。

2006 年，谷歌工程師克里斯托夫?比希利亞第一次向董事長兼 CEO 埃里克?施密特（Eric Schmidt）提出了“云端計(jì)算”的想法。

8 月 9 日，施密特在搜索引擎大會(huì)上，正式提出了“云計(jì)算（Cloud Computing）”。

云計(jì)算的本質(zhì)，是把零散的物理算力資源變成靈活的虛擬算力資源，配合分布式架構(gòu)，提供理論上無限的算力服務(wù)。

算力趨勢(shì)

2010 年至今，算力發(fā)展出現(xiàn)兩個(gè)顯著趨勢(shì)。

一，泛在化。

90 年代，2G 移動(dòng)通信普及，讓很多用戶用上了手機(jī)。那時(shí)候，PDA 掌上電腦等設(shè)備，也開始流行。

這類設(shè)備功能比較簡單，使用的芯片對(duì)性能要求不高，但是非常在意能耗。

這讓一家名叫 ARM（Advanced RISC Machines）的公司找到了機(jī)會(huì)。他們高舉 RISC 的大旗，專門走低功耗、低成本的道路，剛好迎合了移動(dòng)終端的芯片需求。

前面小棗君和大家說過，英特爾是搞 CISC 的，在服務(wù)器市場(chǎng)干掉了搞 RISC 的幾個(gè)大廠商。當(dāng)時(shí)，他們根本看不上 ARM，覺得 RISC 沒前途。結(jié)果，就養(yǎng)虎為患了。

2008 年，喬布斯的蘋果公司推出 iPhone，將手機(jī)帶入智能時(shí)代。

手機(jī)、pad 等移動(dòng)終端徹底爆發(fā)了，ARM 公司和他的 ARM 架構(gòu)芯片也徹底爆發(fā)了，成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的大贏家。

移動(dòng)終端芯片的能力越來越強(qiáng)，不輸給桌面終端芯片。人們對(duì)終端芯片的關(guān)注熱度，也超過了 PC 芯片。

3G / 4G / 5G 移動(dòng)通信以及光纖寬帶的發(fā)展，構(gòu)建了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，給算力的“移動(dòng)”創(chuàng)造了條件。

如今，算力不再只待在云端，而是可以下沉到邊緣，產(chǎn)生了“云計(jì)算-邊（邊緣計(jì)算）-端計(jì)算”三層架構(gòu)。運(yùn)營商還提出了算力網(wǎng)絡(luò)，想要實(shí)現(xiàn)算力的全面泛在化。

二，細(xì)分化。

信息化和網(wǎng)絡(luò)化，讓人們嘗到了甜頭。如今，技術(shù)不斷升級(jí)，我們又開始提出數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。說白了，就是所有行業(yè)，都要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

各個(gè)行業(yè)對(duì)算力有著不同的需求。于是，算力逐漸開始細(xì)分，分為通用算力、超算算力、智能算力。

不同的算力需求，也使得算力芯片產(chǎn)生了不同的形態(tài)。從原來的 CPU 單一化計(jì)算，逐漸演變?yōu)椤巴ㄓ糜?jì)算芯片 + 專用計(jì)算芯片”的格局。

除了傳統(tǒng)的 CPU 和 GPU 之外，NPU、DPU 等算力單元開始出現(xiàn)，并成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

在高性能計(jì)算上，算力集群成為超算和智算的新寵。2023 年全面崛起的 AIGC 大模型，更是給算力的發(fā)展打了一針強(qiáng)心劑。

像 GPU 這樣的算力芯片，在人工智能計(jì)算上，反而比 CPU 更強(qiáng)。如今，高端 GPU，變得一卡難求。

換做二十年前，誰也不會(huì)想到，做顯卡（GPU）的英偉達(dá)公司，市值竟然會(huì)是 CPU 公司英特爾的 8 倍。

█結(jié)語

寫到這里，算力簡史系列，終于要結(jié)束了。

人類的算力發(fā)展歷程，真的堪稱一部波瀾壯闊的科技史詩。

從最早期的結(jié)繩記事，到算盤算籌，再到機(jī)械計(jì)算機(jī)，經(jīng)過了數(shù)千年的漫長摸索。

而電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，只用了不到一百年，就讓算力翻了百萬億倍。

剛剛過去的四十年，信息技術(shù)革命的浪潮，席卷了我們生活的每一個(gè)角落。整個(gè)人類社會(huì)，在算力的驅(qū)動(dòng)下，發(fā)生了翻天覆地的變革。

未來，數(shù)字化和智能化還將繼續(xù)向前推進(jìn)。我們對(duì)算力的需求，還在瘋狂增長。

在摩爾定律逐漸走向瓶頸的前提下，我們?cè)撊绾螌?shí)現(xiàn)算力的倍增？以量子計(jì)算為代表的新型算力，是否會(huì)全面崛起？

就讓時(shí)間來告訴我們答案吧！

本文來自微信公眾號(hào)：鮮棗課堂 （ID：xzclasscom），作者：小棗君

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