世界算力简史（上）

世界算力简史（中）

(相关资料图)

今天终于要完结了……

█1980-1990：PC 时代

IBM-PC 和“兼容机”

上一篇，我们说到，70 年代微处理器崛起，使得个人电脑开始大量出现。

这种情况，让传统巨头 IBM 感受到了威胁。一直以来，他们都专注于大型机，导致忽视了小型机的市场。

为了亡羊补牢，他们也决定启动个人电脑研发计划。

1980 年 3 月，IBM 召开一次高层秘密会议，设立“Chess（国际象棋）”项目，专门研发个人电脑（Personal Computer 这个词，就是这时被 IBM 提出来的）。

负责这个项目的，是唐・埃斯特利奇（Don Estridge）。他带领了一个 13 人小组，蹲在弗罗里达州博卡拉顿镇的一间仓库里，进行秘密研发工作。

最开始的时候，他们打算采用自己的处理器（IBM 801）和操作系统。但考虑到时间紧迫（领导要求 1 年内搞定），他们还是决定与第三方合作。

1981 年 8 月 12 日，他们的工作有了成果，IBM 公司正式推出了 IBM-PC（IBM5150），搭载的是英特尔的 8088 处理器（16 位，4.77MHz），以及微软的 PC-DOS 操作系统。

IBM-PC 售价为 1565 美元，拥有 16K 内存（可以根据需要扩展到 256K），带有 5.25 英寸软盘。它为扩充能力设计了总线插卡，可以让用户加装显卡，并自行选择黑白或彩色显示器。

IBM-PC 推出后，很快获得了巨大的成功，第一年销售就超过 20 万台，1985 年更是超过 100 万台。

它不仅被评为《时代》周刊封面的“年度人物”，还荣膺了“二十世纪最伟大产品”的称号。（可惜的是，作为 IBM-PC 的缔造者，唐・埃斯特利奇在 1985 年死于空难。）

IBM-PC 的成功，吸引了很多厂商对它进行“仿制”。他们参考 IBM-PC 的标准，打造可以“兼容”使用 IBM-PC 配套软件、扩展卡和外设的产品，称为“兼容机”（电脑 DIY 的鼻祖）。

1982 年 6 月，哥伦比亚数据产品公司（Columbia Data Products）推出了第一台 IBM PC 兼容机 ——MPC 1600。11 月，康柏（Compaq）紧随其后，推出了与 IBM PC 兼容的便携式电脑 ——Portable（1983 年 3 月出产）。

“兼容机”配置灵活，价格便宜，很快抢走了 IBM-PC 的市场份额。1983 年，IBM 占据 PC 市场份额的大约 76%。到了 1986 年，就跌成了 26%。这让 IBM 郁闷不已。

英特尔的崛起

PC 兼容机的全面崛起，真正受益者是英特尔和微软。

IBM-PC 使用的 8088，是英特尔在 1979 年推出的。

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

8088/80286 芯片，都是 16 位处理器，当时在技术上并不算领先。1979 年，摩托罗拉就已经率先推出了 32 位的处理器 ——MC68000，领先英特尔至少半代。

苹果公司的 Apple Lisa 与 Macintosh（麦金塔，1984 年 1 月发布，是首个采用了图形界面操作系统的个人电脑），用的就是 MC68000。

直到 1985 年 7 月，英特尔公司终于推出了自己姗姗来迟的 32 位处理器 ——80386。

这款处理器迎合了兼容机的需求，获得了巨大的成功。

值得一提的是，IBM 公司早期比较强势，他们研发 IBM-PC 的时候，选择了英特尔的芯片，就强制要求英特尔将设计和代码开放给 AMD 公司，让 AMD 成为第二供应商。

后来，兼容机越来越多，都采用了英特尔的芯片，变成了英特尔掌握话语权。于是，从 80386 开始，英特尔就不再开放任何资料给 AMD。

1987 年，AMD 以违约为由，一纸诉讼将英特尔告上了法庭，英特尔随即反诉。两者的垄断和侵权官司，陆陆续续打了 8 年。

虽然最后 AMD 打赢了官司，但错过了 CPU 发展的黄金时期，也被英特尔甩开了差距。

80 年代中期，日本半导体的崛起，也给英特尔等美国公司带来了极大威胁。

后来，传奇 CEO 安迪・格鲁夫（Andy Grove）掌舵英特尔，砍掉了存储半导体业务，聚焦微处理器业务，才把英特尔给救了回来。

1989 年，英特尔推出了 80486 处理器，获得了市场的欢迎。

凭借 80486 的出色表现，英特尔的业绩超过了所有的日本半导体公司，成为世界第一的半导体生产商。

微软的 DOS / Windows

再来看看微软。

微软当年给 IBM-PC 开发的 DOS，是自己买的“二手货”。

1976 年，美国的 DR 公司成功研制出一套名为 CP / M（Control Program / Monitor，控制程序 / 监控）的操作系统，专门用于搭载了英特尔 8080 芯片的微型计算机（包括 Altair 8800）。

IBM 本来想用这套系统，但是没谈拢。

后来，SCP（西雅图计算机产品）公司有一个名叫蒂姆・帕特森（Tim Paterson）的程序员写了一个 QDOS 系统（Quick and Dirty Operating System，快速和肮脏的操作系统，后改名为 86-DOS），是 CP / M 系统的变种。

比尔盖茨眼光很准，买断了这个系统（还挖走了蒂姆・帕特森），改了改，变成 PC-DOS，卖给了 IBM。

IBM-PC 火了以后，微软的 DOS 就跟着出名了。然后，微软就不断更新，出了很多新版本。

苹果的 Macintosh 推出图形界面操作系统后，给了比尔盖茨很大震撼。于是，就进行了“参考”，于 1985 年 11 月推出了 Windows 1.0 。

早期的 Windows 只是 DOS 的“外壳”，中看不中用，所以备受用户吐槽。于是，微软就开始了全新内核的开发，也就是后来的 Windows NT。

微软其实还和 IBM 一起搞了一个 OS / 2 操作系统，结果后来摆了 IBM 一道，放弃了。

80 年代，因为 PC 兼容机的普及，造就了一个巨大的 IT 市场。很多新公司成立，也有很多新产品推出。

例如，1982 年 9 月，3Com 公司推出了世界上第一款网卡。1984 年，英国 AdlibAudio 公司推出了第一款声卡 —— 魔奇声卡。1985 年，Philips 和 Sony 合作推出 CD-ROM 驱动器。……

这些硬件产品，让 PC 变得更加强大，也给用户带来了更好的体验。

█1990-2000：互联网时代

Wintel 联盟

进入 90 年代后，英特尔和微软已经成为真正的巨头，市值超过千亿美元。

英特尔的奔腾系列 x86 处理器，还有微软的 Windows 操作系统，是所有 PC 的标配。他们组成的 Wintel 联盟，牢牢掌握着 PC 市场的主动权。

在工作站和服务器领域，英特尔和微软面对的局面有点复杂。

在处理器方面，行业竞争异常激烈。当时，主要分为两个阵营。

一个，是以 SUN、SGI、IBM、DEC、HP、摩托罗拉等厂商为代表的 RISC-CPU 阵营。他们主张采用 RISC-CPU 架构（RISC，简单指令计算机）。

另一个，是以英特尔和 AMD 为代表的 CISC-CPU 阵营。他们主张采用 CISC-CPU 架构（CISC，复杂指令计算机）。

虽然 RISC 速度更快，当时更被行业看好，但安迪・格鲁夫领导下的英特尔，依然坚持以 CISC-CPU 作为自己的主要方向。

最终，英特尔凭借巨大的研发投入，还有兼容性和量产速度上的优势，战胜了其它对手，成功巩固了自己的地位。（不过，英特尔应该不会想到，若干年后，他们还是在 RISC 上栽了大跟头。）

在操作系统这边，微软的竞争对手是强大的 UNIX / Linux 阵营。

UNIX，以及后来诞生的 Linux 及其发行版（例如 Ubuntu、Debian、Centos、Fedora、 Redhat Linux），是服务器操作系统的主流选择。

Windows 虽然也推出了 Windows NT，但因为稳定性上不如 Unix / Linux，所以市场份额并没有优势。

信息化

在奔腾处理器的助力下，PC 的性能有了很大的提升。而 Windows 的不断完善，也让普通人有了操作计算机的能力。

90 年代，因为半导体技术的高速迭代，存储技术也变得越来越成熟。内存和硬盘的容量越来越大，闪存和各式各样的存储卡也开始出现，让媒体的拷贝和保存变得更加方便。

如果说，80 年代的 PC，对用户来说只是尝鲜。那么，90 年代的 PC，已经是真正的生产力工具了。

人们不仅用 PC 来听音乐、看视频、玩游戏，还用它来编辑文档、建立表格、处理数据。

在 PC 的帮助下，人们充分感受到 IT 算力带来的生活品质改善，以及生产效率提升。

整个人类社会的信息化进程，开始加速。

互联网大爆发

给信息化又添了一把火的，当然是互联网。

经过 80 年代的不断膨胀和扩张，ARPANET 终于演变成了覆盖全球的互联网。

1991 年 8 月 6 日，英国物理学家蒂姆・伯纳斯・李（Tim Berners-Lee），正式提出了 World Wide Web，也就是如今我们非常熟悉的 www 万维网。

他还提出了 HTTP（超文本传送协议）和 HTML（超文本标记语言），设计了第一个网页浏览器，并建立了世界上第一个 web 网站。

互联网的出现，更是给人们打开了新世界的大门。互联网就是一个拥有无限资源的宝库，各种各样的网站、论坛，令人眼花缭乱。强大的即时通讯工具，也满足了人们的通信和社交需求。

互联网已经超出了技术的范畴。它构建一个线上的虚拟世界，衍生出很多新的商业模式，彻底改变了人类社会。

互联网的蓬勃发展，催生了很多的互联网公司。

这些公司购买了大量的服务器，建设了机房，为用户提供服务。例如邮箱服务、音视频下载服务、网页访问服务等。

信息科技的发展方向开始发生变化。一种新的算力服务模式，开始逐渐向我们走来。

█2000-现在：云计算时代

云计算

互联网崛起之后，用户的急剧增长，以及业务的潮汐化特点（有时候人多，有时候人少），给服务商带来了很大的压力。

如何以更低的成本，更灵活地满足用户需求，成为众多企业思考的难题。

90 年代中期，就有人提出了“云计算”的设想。

1996 年，康柏公司的一群技术主管在讨论计算业务的发展时，首次使用了 Cloud Computing 这个词。他们认为，商业计算会向 Cloud Computing 的方向转移。

进入 21 世纪后，设想逐渐成为了现实。

2006 年，互联网电商亚马逊（Amazon）率先推出了两款重磅产品，分别是 S3（Simple Storage Service，简单存储服务）和 EC2（Elastic Cloud Computer，弹性云计算），从而奠定了自家云计算服务的基石。

另一家在云计算上有所行动的公司，是谷歌（Google）。

这家诞生于 1998 年的年轻公司，在 2003~2006 年期间，连续发表了四篇重磅文章，分别关于分布式文件系统（GFS）、并行计算（MapReduce）、数据管理（Big Table）和分布式资源管理（Chubby）。

这些文章不仅奠定了谷歌自家的云计算服务基础，也为全世界云计算、大数据的发展指明了方向。

2006 年，谷歌工程师克里斯托夫・比希利亚第一次向董事长兼 CEO 埃里克・施密特（Eric Schmidt）提出了“云端计算”的想法。

8 月 9 日，施密特在搜索引擎大会上，正式提出了“云计算（Cloud Computing）”。

云计算的本质，是把零散的物理算力资源变成灵活的虚拟算力资源，配合分布式架构，提供理论上无限的算力服务。

算力趋势

2010 年至今，算力发展出现两个显著趋势。

一，泛在化。

90 年代，2G 移动通信普及，让很多用户用上了手机。那时候，PDA 掌上电脑等设备，也开始流行。

这类设备功能比较简单，使用的芯片对性能要求不高，但是非常在意能耗。

这让一家名叫 ARM（Advanced RISC Machines）的公司找到了机会。他们高举 RISC 的大旗，专门走低功耗、低成本的道路，刚好迎合了移动终端的芯片需求。

前面小枣君和大家说过，英特尔是搞 CISC 的，在服务器市场干掉了搞 RISC 的几个大厂商。当时，他们根本看不上 ARM，觉得 RISC 没前途。结果，就养虎为患了。

2008 年，乔布斯的苹果公司推出 iPhone，将手机带入智能时代。

手机、pad 等移动终端彻底爆发了，ARM 公司和他的 ARM 架构芯片也彻底爆发了，成为移动互联网时代的大赢家。

移动终端芯片的能力越来越强，不输给桌面终端芯片。人们对终端芯片的关注热度，也超过了 PC 芯片。

3G / 4G / 5G 移动通信以及光纤宽带的发展，构建了强大的网络，给算力的“移动”创造了条件。

如今，算力不再只待在云端，而是可以下沉到边缘，产生了“云计算-边（边缘计算）-端计算”三层架构。运营商还提出了算力网络，想要实现算力的全面泛在化。

二，细分化。

信息化和网络化，让人们尝到了甜头。如今，技术不断升级，我们又开始提出数字经济和数字化转型。说白了，就是所有行业，都要实现数字化。

各个行业对算力有着不同的需求。于是，算力逐渐开始细分，分为通用算力、超算算力、智能算力。

不同的算力需求，也使得算力芯片产生了不同的形态。从原来的 CPU 单一化计算，逐渐演变为“通用计算芯片 + 专用计算芯片”的格局。

除了传统的 CPU 和 GPU 之外，NPU、DPU 等算力单元开始出现，并成为大众关注的焦点。

在高性能计算上，算力集群成为超算和智算的新宠。2023 年全面崛起的 AIGC 大模型，更是给算力的发展打了一针强心剂。

像 GPU 这样的算力芯片，在人工智能计算上，反而比 CPU 更强。如今，高端 GPU，变得一卡难求。

换做二十年前，谁也不会想到，做显卡（GPU）的英伟达公司，市值竟然会是 CPU 公司英特尔的 8 倍。

█结语

写到这里，算力简史系列，终于要结束了。

人类的算力发展历程，真的堪称一部波澜壮阔的科技史诗。

从最早期的结绳记事，到算盘算筹，再到机械计算机，经过了数千年的漫长摸索。

而电子计算机出现后，只用了不到一百年，就让算力翻了百万亿倍。

刚刚过去的四十年，信息技术革命的浪潮，席卷了我们生活的每一个角落。整个人类社会，在算力的驱动下，发生了翻天覆地的变革。

未来，数字化和智能化还将继续向前推进。我们对算力的需求，还在疯狂增长。

在摩尔定律逐渐走向瓶颈的前提下，我们该如何实现算力的倍增？以量子计算为代表的新型算力，是否会全面崛起？

就让时间来告诉我们答案吧！

本文来自微信公众号：鲜枣课堂 （ID：xzclasscom），作者：小枣君

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