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。

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，1985 年更是超過 100 萬臺。

它不僅被評為《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。（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 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 的市場份額。1983 年，IBM 占據(jù) PC 市場份額的大約 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，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。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。……

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，英特爾和微軟面對的局面有點(diǎn)復(fù)雜。

在處理器方面，行業(yè)競爭異常激烈。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，戰(zhàn)勝了其它對手，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，微軟的競爭對手是強(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，所以市場份額并沒有優(yōu)勢。

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

2010 年至今，算力發(fā)展出現(xiàn)兩個(gè)顯著趨勢。

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，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，我們該如何實(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：鮮棗課堂 （ID：xzclasscom），作者：小棗君

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