1971年11 月 15 日，英特爾在《電子新聞》的廣告中公開(kāi)推出了第一款商用單芯片微處理器英特爾 4004 。五十年后，我們來(lái)看看它的繼承者——以及 4004 如何與現(xiàn)代英特爾強(qiáng)者相抗衡。
首款商用單片微處理器
1969 年，一家名為Busicom的日本計(jì)算器制造商聘請(qǐng)英特爾為 Busicom 設(shè)計(jì)計(jì)算器芯片。英特爾設(shè)計(jì)了一種由四個(gè)集成電路 （IC） 組成的芯片組（稱為MCS- 4——“微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的縮寫），這個(gè)處理器極大地簡(jiǎn)化了計(jì)算器的內(nèi)部設(shè)計(jì)。在提供解決方案的過(guò)程中，英特爾開(kāi)發(fā)并商業(yè)化了世界上第一個(gè)單芯片微處理器英特爾 4004。它還設(shè)計(jì)了三種支持芯片：4001、4002 和 4003。其中，4002 是僅 具有40 字節(jié)的 RAM 存儲(chǔ)。
Intel 4004于 1971 年中期作為Busicom 141-PF計(jì)算器的一部分首次推出。在與 Busicom 重新談判合同后，英特爾可以自由地將 MCS-4 芯片組出售給其他人。英特爾通過(guò)在 1971 年 11 月 15 日的《電子新聞》（當(dāng)時(shí)是著名的行業(yè)雜志）上刊登廣告，將英特爾 4004 推向了通用市場(chǎng)。
11971 年 11 月 15 日英特爾 4004 的原始廣告
最初的 4004 廣告宣告了“集成電子的新時(shí)代”——這個(gè)罕見(jiàn)的廣告文案并不夸張。廣告的插圖顯示四個(gè) MCS-4 芯片在計(jì)算機(jī)旁的一對(duì)人身上若隱若現(xiàn)，文字大膽地宣稱：“芯片上的微可編程計(jì)算機(jī)！”
在 Intel 4004 之前，計(jì)算機(jī)中央處理器 （“CPU”）通常是一個(gè)或幾個(gè)裝有 IC 和分立電子元件的電路板。由于英特爾的創(chuàng)新，所有這些電路都可以壓縮成一塊比指甲還小的硅片。以 4004 為代表的小型化芯片使小型計(jì)算機(jī)成為可能，并使家用計(jì)算機(jī)在未來(lái)十年變得實(shí)用。
它真的是第一個(gè)微處理器嗎？
關(guān)于哪種芯片實(shí)際上是第一個(gè)微處理器存在一些爭(zhēng)議，因此歷史學(xué)家通常會(huì)添加諸如“單芯片”和“商業(yè)”之類的限定性陳述，以狹隘地關(guān)注每家公司的成就。
在 1971 年中期英特爾 4004 商業(yè)首次亮相時(shí)，多芯片微處理器已經(jīng)在美國(guó)海軍的 F-14 雄貓戰(zhàn)斗機(jī)上飛行，德州儀器等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手正在開(kāi)發(fā)自己的單芯片微處理器。
值得一提的是，英特爾 4004 尤其值得慶祝，因?yàn)樗鼧?biāo)志著英特爾長(zhǎng)期且非常成功的微處理器業(yè)務(wù)的開(kāi)始，該業(yè)務(wù)極大地影響了個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展，至今仍為數(shù)十億臺(tái)計(jì)算機(jī)提供動(dòng)力。如果英特爾在 1970 年代初期失敗了，我們很可能會(huì)慶祝另一家公司最早的芯片與 4004 一樣重要。
過(guò)去和現(xiàn)在：英特爾 4004 與英特爾酷睿 i9-12900K
自 1971 年以來(lái)，微處理器技術(shù)發(fā)生了巨大變化，英特爾當(dāng)時(shí)的 4004 CPU 運(yùn)行頻率僅為 740 KHz，這個(gè)使用 10 微米工藝的芯片僅包含 2,250 個(gè)晶體管。為了說(shuō)明事情發(fā)生了多么巨大的變化，我們將 4004 與英特爾最新的頂級(jí)臺(tái)式機(jī) CPU——最近發(fā)布的英特爾酷睿 i9-12900K 進(jìn)行了比較。以下是并排查看規(guī)格：
在這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，真正引人注目的是每個(gè)芯片上晶體管數(shù)量的驚人差異——2,250 對(duì)估計(jì)的 217 億。（我們根據(jù)芯片表面積乘以Intel 7 工藝的晶體管密度來(lái)計(jì)算 Core i9 晶體管估計(jì)值）。由于所涉及的工藝尺寸顯著減小，晶體管數(shù)量的大幅增加是可能的，這允許芯片上的特征更小，從而轉(zhuǎn)化為每平方毫米中晶體管的巨大密度。
此外，現(xiàn)代英特爾芯片在其芯片上封裝的不僅僅是一個(gè) CPU。它包括一個(gè)高速內(nèi)存控制器、一個(gè)功能齊全的 GPU，以及更多集成到一個(gè)封裝中的功能。我們肯定已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。
英特爾 4004 的應(yīng)用
由于其功能有限——并且很快被更強(qiáng)大的芯片（如英特爾 8008）代替——相對(duì)于隨后的 8 位英特爾芯片，4004 其實(shí)并沒(méi)有得到廣泛使用。不過(guò)，這里還是列出了一些采用 4004 CPU 的產(chǎn)品。我從10 年前為 Technologizer 寫的一篇關(guān)于 4004 的文章中提取了許多這樣的例子：
Busicom 141-PF 桌面計(jì)算器 （1971）
英特爾 SIM-4 開(kāi)發(fā)系統(tǒng) （1972）
英特爾 Intellec 4 開(kāi)發(fā)系統(tǒng) （1973）
Bally Alley 街機(jī)保齡球模擬器 （1974）
原型 Bally Flicker 彈球機(jī) （1974）
王1222文字處理器（1975）
Compuvote 電腦投票機(jī) （1976）
英特爾 4004 的遺產(chǎn)
英特爾在《電子新聞》上宣布 4004 僅五個(gè)月后，該公司就推出了英特爾 8008，這是第一款 8 位微處理器。8008開(kāi)啟了像Mark-8這樣的家用電腦時(shí)代，它于 1974 年登上 Radio-Electronics 的封面，刺激了個(gè)人電腦行業(yè)的發(fā)展。
11974 年 7 月發(fā)行的 Radio-Electronics 以基于 8008 的 Mark-8 計(jì)算機(jī)為特色
在 8008 之后，英特爾緊隨其后的是8 位 8080、16 位 8086及更高版本，各種個(gè)人計(jì)算機(jī)沿途采用了每種型號(hào)。微處理器能力的快速提升很快就讓 4 位 4004 黯然失色，但芯片的文化影響已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。
作為有史以來(lái)第一個(gè)商用微處理器，4004 的遺產(chǎn)是不朽的。在過(guò)去的 50 年中，微處理器從根本上影響了幾乎所有行業(yè)，重塑了世界經(jīng)濟(jì)，并改變了文明。微處理器的重要性再怎么強(qiáng)調(diào)也不為過(guò)，它有朝一日可能會(huì)被認(rèn)為與人類對(duì)火的掌握一樣重要。火允許我們改變和操縱物理物質(zhì)，微處理器允許我們隨意操縱信息。
技術(shù)的小型化并沒(méi)有隨著微處理器的發(fā)明而停止。如今，公司繼續(xù)將以前作為獨(dú)立芯片提供的特性和功能集成到稱為片上系統(tǒng) （SOC） 的單芯片封裝中，例如 Apple 的M1 系列。它讓英特爾保持警覺(jué)，故事還沒(méi)有結(jié)束。但我們都知道這個(gè)故事是從哪里開(kāi)始的——1971 年。
