引言：今天這篇文章，我將給大家詳細介紹一下人類算力的演進過程。這是一段波瀾壯闊的歷史，值得我們駐足與回憶。

█ 人工算力時代

人類對算力的利用，從遠古時期就已經開始了。

大腦，是我們最原生的算力工具。依靠大腦所提供的算力，我們才得以生存。

動物也有大腦，也有算力，但是遠遠不如人類強勁。在漫長的進化過程中，人類的大腦越來越發達，最終幫助自己從萬物生靈中脫穎而出，成為了地球的主宰。

在人類早期階段，主要的計算內容是如何狩獵，如何防范襲擊，如何繁衍后代。后來，有了基本的生存保障，人類就開始將更多的算力用于改善生存質量，例如搭建房屋、交易物品、制造工具等。

計算是對信息進行處理的過程。所以，如何表達和記錄信息，是實施計算的第一步。

在原始社會，為了更好地描述自己觀察到的信息（所見、所聞、所想），也為了更方便地進行信息溝通，人類開始嘗試繪畫。在繪畫的基礎上，又發明了文字。

文字，其實就是用表意符號對信息進行“編碼”。它是物理世界和精神世界的一種映射和表達。有了文字，信息的記錄和傳遞效率大幅提升，人類社會有了更強的聯結力，也有了歷史和文明的傳承。

文字里面，還有一種很特殊的符號，那就是數字。

所有的人類早期先進文明，都有自己的文字，也有自己的數字?；跀底?，他們還建立了數字系統，例如巴比倫文明的六十進制，瑪雅文明的二十進制或十八進制，中國和古埃及的十進制。

數字出現后，人們將計數和算數的過程，稱為計算。這是計算一詞的來源。

古希臘在數字和計算上比較領先，很早就創立了算術、幾何、代數等獨立學科。著名思想家、哲學家、數學家畢達哥拉斯（Pythagoras）發現并證明了勾股定理，是那一時期人類計算水平的標志。

后來，畢達哥拉斯學派主張用數來解釋一切，認為不僅萬物都包含數，而且“萬物皆是數”。

事實證明，這種思想極具前瞻性。如今，我們確實實現了“萬物皆比特”。

不跑題，我們繼續往下說。

隨著時間的推移，人類社會不斷進步，計算需求也變得越來越復雜。僅僅依靠大腦這個“原生”算力工具，不太夠用。即便是用上手指、腳趾，也不行。于是，人類開始借助外部算力工具。

最早期的外部算力工具，是草繩、石頭，也就是所謂的“結繩記事”。

中國關于結繩記事的記載出自《易經》中的《系辭下》：“上古結繩而治，后世圣人易之以書契。”我們現在常見的中國結，也源于“結繩記事”。

再后來，文明繼續發展，我們有了算籌（一種用于計算的小棍子）。

在中國，算籌誕生于春秋戰國時期。我們經常用到的成語，例如運籌帷幄、一籌莫展、技高一籌等，都是和算籌有關。

公元480年，祖沖之把圓周率精確計算到小數點后第七位（3.1415926），采用的工具就是算籌。他的這一記錄，保持了900多年。

除了算籌之外，我們還有一個更知名的算力工具，那就是算盤。

算盤的具體誕生時間已經無從考證。有人說是秦朝，也有人說是東漢。東漢時期徐岳的著作《數術記遺》中，最早出現了“珠算”這個字眼。

算盤的歷史價值無需多言。直到現在，我們還能看到它的身影。

公元3世紀，笈多王朝的古印度人發明了從0到9的一套數字體系。阿拉伯帝國崛起后，阿拉伯人將這套數字體系帶到了歐洲，結果就被誤以為是阿拉伯人發明的，所以叫阿拉伯數字。

同樣被帶到歐洲的，還有我們中國四大發明之一的造紙術。

前面我提到，圖畫和文字是人類表達信息的方式。這些信息，肯定是需要載體的。

早期的載體，是龜甲、獸骨、獸皮、竹簡、木牘、縑帛。這些載體要么稀少，要么昂貴，要么無法長期保存。

西漢時期，造紙術在中國出現，但工藝簡陋，質量不佳。后來，東漢元興元年（105年），宦官蔡倫總結前人經驗，對造紙工藝進行改進，顯著提升了紙的質量，也為紙的普及奠定了基礎。

有了紙，信息的記錄和傳遞更加高效，生產效率大大提升，文化交流也更加頻繁。

阿拉伯數字和造紙術傳入歐洲，前者取代了冗長的羅馬數字，后者取代了昂貴的羊皮和小牛皮。再加上后來，中國的印刷術又傳了過去。

這一切，為歐洲文藝復興和科技萌芽鋪平了道路。

█ 機械算力時代

公元14世紀，歐洲文藝復興正式開啟。人文主義的思潮逐漸占據主流，人們開始倡導通過觀察和實驗來認識世界。

到了16世紀，歐洲的科技就開始爆發了。那一時期，整個歐洲群星璀璨，藝術和科學領域碩果累累，生產力水平直線上升。

數學作為所有科學學科的基礎，這一階段取得的研究進展是最大的。

解析幾何學、微積分等，都誕生了。一大堆的天才數學家，輸出了海量的數學研究成果，不僅為其它學科的騰飛奠定了基礎，還直接促成了后來的工業革命。

當時，為了更好地服務于數學計算，就有學者發明了新型的算力工具。

例如1625年，英國數學家威廉·奧特雷德（William Oughtred）發明了計算尺。1642年，法國數學家布萊茲·帕斯卡（Blaise Pascal）發明了人類最早的機械計算機。

這些發明，可以輔助完成對數計算、三角函數計算、開根計算等復雜任務，提升計算效率。

17世紀末到18世紀中，德國數學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨（Gottfried Leibniz）等人，先后設計和制造了能夠計算乘法的設備，將算力工具提升到更高的層級。

18世紀60年代，第一次工業革命爆發，將人類帶入蒸汽時代。動力機械崛起，開始取代手工勞動，成為主要生產力。

機械技術的演進，同樣帶動了機械化算力工具的演進。

當時，困擾算力工具發展的主要問題，是如何進行機器能“看懂”的信息記錄和表達。機器是不識字的，想要讓機器按命令工作，必須先發明能讓機器看得懂的“語言”。

1725年，這種語言出現了。

這一年，法國人巴斯勒·布喬（Basile Bouchon）發明了一種和機器進行“對話”的表達形式——打孔卡（穿孔卡）。

打孔卡用于織布機?？棽紮C在編織過程中，編織針會往復滑動。根據打孔卡上的小孔，編織針可以勾起經線（沒有孔，就不勾），從而繪制圖案。

換言之，打孔卡是存儲了“圖案程序”的存儲器，對織布機進行控制。

打孔卡的發明，標志著人類機械化信息存儲形式的開端。

1801年，法國織機工匠約瑟夫·馬里爾·雅卡爾（Joseph Marie Jdakacquard）對打孔卡進行了升級。他將打孔卡按一定順序捆綁，變成了帶狀，創造了穿孔紙帶（Punched Tape）的雛形。這種紙帶，被應用于提花織機。

大家應該能看出來，打孔其實就是一種信息編碼方式。它比文字和數字更加簡單，讓人與機器可以進行“溝通”。

1811年，20歲的英國發明家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）從提花織機中獲得靈感，開始設計制造一臺名叫“差分機”的設備。

這臺“差分機”在1821年制造完成，歷時十年，可以進行多種函數運算，運算精度達到了6位小數。

在這個成就的鼓舞下，巴貝奇又啟動了第二臺“差分機”的研究，精度將達到20位?？上У氖牵驗檫@個機器的設計太過超前（有25000多個零件，主要零件的誤差不得超過每英寸千分之一），以當時的機械制造水平，很難達到精度要求。

所以，在歷經二十年，耗費了巨額資金之后，這個“差分機二號”的制造工作宣告失敗。

在制造“差分機二號”過程中，1834年，巴貝奇還提出了一個更大膽的想法——設計一個以蒸汽為動力的通用數學計算機，能夠自動解算有100個變量的復雜算題，每個數可達25位，速度可達每秒鐘運算一次。

這種新的設計，巴貝奇稱之為“分析機”。

“分析機”和第二臺差分機一樣，最終未能制造成功。但“分析機”中包含的很多設計，例如輸入和輸出數據的機構、以及“存儲庫”和“運算室”，和一百多年后的計算機如出一轍。

因此，“分析機”被后人稱為世界上第一臺計算機。而巴貝奇，則被譽為計算機鼻祖。

值得一提的是，與巴貝奇進行技術合作的，有一位小姐姐，名字叫阿達·奧古斯塔（Ada Augusta）。

她是詩人拜倫的獨生女。當時，她負責為“分析機”編程。她也因此被稱為世界上第一個“程序員”。

1878年，瑞典發明家奧涅爾在俄國發明了一種齒數可變的齒輪計算機，也算是機械計算機的代表之一。

到了1885年，已經有越來越多的機械計算機誕生，掀起了一種技術風潮。

1890年，一個牛人的出現，讓打卡孔技術進一步發揚光大。這個人，就是德裔美國人——赫爾曼·何樂禮（Herman Hollerith）。

他在打孔卡的基礎上，發明了打孔卡制表機，專門用于收集并統計人口普查數據。

根據史料記載，在1890年的美國人口普查中，通過打孔制片和打孔機，僅6周就完成了統計工作，得出了準確的數據（62622250人）。而此前1880年的美國人口普查，數據全靠手工處理，歷時7年才得出最終結果。

如此巨大的效率提升，使得制表機在各個行業迅速普及。半自動化數據處理時代，正式開始了。

后來，1896年，赫爾曼·何樂禮創辦了制表機器公司（Tabulating Machine Company）。這家公司，就是IBM公司的前身。

18-19世紀，機械計算的發展速度很快。一方面，是因為工業革命推動下的技術升級，為機械算力的精細化打下基礎。另一方面，人類科技飛速進步，又需要先進算力工具進行輔助。

那一時期，算力高速發展，還有一個重要的背景。那就是人們對信息價值的認知，開始發生變化。

在古代，人們并沒有什么“信息（information）”的概念。更多用到的詞，是“消息（message）”，或者說“訊息”。

消息是一個具體的傳達內容，比較簡短、明確。飛鴿傳書、烽火驛站，傳遞的都是消息。

而信息，則是一個更宏觀和抽象的概念，范圍更大，體量也更大。它是對物理世界的一種描述。

在古代，信息的傳遞手段落后，加上我們生活生存也用不到那么多信息，所以，沒有對信息的認知，也沒有意識到它的價值。

文藝復興和工業革命開始之后，時代迅速發生變化。

生產要素變了，新的商業模式出現了，歐美國家率先開始發現：信息是有價值的。

銀行、股市和現代市場的出現，加速了信息價值的提升。人們發現：誰先獲得信息，誰就能賺大錢。

于是，人們對“信息”這個詞的理解，開始變得深刻。

從某種程度上來說，信息價值提升，刺激了人們對信息產生和傳輸手段的需求，加速了相關科技的發展。這為后面信息時代的到來奠定了基礎。

█ 電子算力時代

第一次和第二次工業革命，分別是蒸汽革命和電氣革命，屬于能源和動力方面的變革。

除了將電用于能源之外，19世紀的科學家，還開始探索電對信息存儲和傳遞的作用。1837年，電報的發明，就是一個重要的標志。

電報是將信息通過電脈沖的方式進行傳遞。在傳遞之前，還是要解決信息編碼問題。

電報發明人塞繆爾·莫爾斯（Samuel Morse）在發明電報之前，先發明了摩斯碼。摩斯碼就是將字符轉換成點dot（。）、劃dash（-）兩種符號的一種編碼方式。電脈沖可以很好地傳遞這種編碼。

后來，人類對電技術的駕馭能力越來越成熟，我們又有了電話。基于電磁理論的發展，我們還有無線電報和廣播。所有這些，都為計算技術（信息技術）從機械化走向電子化作出了鋪墊。

1937-1946：電子計算機的誕生

機械時代的計算機，可以通過齒輪或者帶刻度的圓柱，進行數字的標記。到了電子時代，這樣做就不太合適了。電的特點是有（通電）和無（不通電），它比較適合的，顯然是二進制。

17世紀后半葉，德國數學家萊布尼茨（是的，又是他。他也是微積分的發明人）率先提出了二進制。他形象地用1表示上帝，用0表示虛無，上帝從虛無中創造出所有的實物。

19世紀中葉，英國數理邏輯學家喬治·布爾（George Boole）提出了邏輯代數（后來被人們稱為“布爾代數”）。

他通過二進制，將算數和簡單的邏輯統一起來，通過使用與、或、非等邏輯運算符，以及基于真和假的二值邏輯，為我們提供了一種理解和操縱邏輯關系的工具。

布爾代數為計算機的二進制、開關邏輯電路的設計鋪平了道路，并最終為現代計算機的發明奠定了數學基礎。

除了邏輯基礎之外，硬件當然也要跟上。

1904年，英國人約翰·安布羅斯·弗萊明（John Ambrose Fleming）發明了真空電子二極管，可以實現單向導電，檢波、整流。1906年，美國人德·福雷斯特（Lee De Forest）在二極管的基礎上加以改進，發明了真空三級電子管，可以實現信號放大。

真空管的出現，推動人類電子技術向前邁了一大步，初步補足了硬件短板。

那一時期，信息存儲技術也有了很大進步。

1898年，丹麥工程師瓦蒂瑪·保爾森（Valdemar Poulsen）在自己的電報機中首次采用了磁線技術，使之成為人類第一個實用的磁聲記錄和再現設備。1928年，德國工程師弗里茨·普弗勒默（Fritz Pfleumer）發明了錄音磁帶。1932年，奧地利工程師古斯塔夫·陶謝克（Gustav Tauschek）發明了磁鼓存儲器。

磁性存儲時代，正式開始了。

1937年，英國劍橋大學的阿蘭·圖靈（Alan M. Turing）提出了被后人稱之為“圖靈機”的數學模型。這為現代計算機的邏輯工作方式指引了方向。

同樣是1937年，貝爾試驗室的喬治·斯蒂比茲（George Stibitz）展示了用繼電器表示二進制的裝置。盡管僅僅是個展示品，但卻是第一臺二進制電子計算機。

二戰爆發后，軍事需求大大刺激了算力的發展。軍方需要更加強勁的算力，完成密碼加密解密、火炮彈道計算甚至火箭發射等重要任務。

1941年12月，德國人康拉德·楚澤（Konrad Zuse）制作完成了世界上第一臺可編程電子計算機——Z3。

這臺計算機用于空氣動力學計算，使用了大量的繼電器和真空管，每秒鐘能做3到4次加法運算，一次乘法需要3到5秒。（遺憾的是，Z3后來毀于柏林轟炸。）

1942年，美國愛荷華州立大學物理系副教授阿塔納索夫（John V.Atanasoff）和他的學生克利福德·貝瑞（Clifford Berry）設計制造了世界上第一臺電子計算機，名為“ABC”（Atanasoff-Berry Computer），也被稱為“珍妮機”。

ABC使用了IBM的80列穿孔卡作為輸入和輸出，使用真空管處理二進制格式的數據。數據的存儲，則是使用的再生電容磁鼓存儲器（Regenerative Capacitor Memory）。

雖然ABC無法進行編程（僅用于求解線性方程組），但使用二進制數字來表示數據、使用電子元件進行計算（而非機械開關）、計算和內存分離等特點，都足以證明它是一臺現代意義上的數字電子計算機。

1944年，在IBM公司的支持下，哈佛大學博士霍華德·艾肯 （Howard Aiken） 成功研制了通用電子計算機——Mark I，也稱ASCC（Automatic Sequence Controlled Calculator，自動控制序列計算器）。

Mark I長16米，重4.3噸，擁有75萬個零部件，使用了800公里長的電線，300萬個連接、3500個多極繼電器、2225個計數器。

它可以在一秒鐘內進行3次加法或減法。乘法需要6秒，除法需要15.3秒，對數或三角函數需要超過1分鐘。當時，它被用來為美國海軍計算彈道火力表。

值得一提的是，第一個在Mark I上運行的程序是由馮·諾依曼（John von Neumann）于1944年3月29日牽頭開發的。當時，馮·諾依曼正在研究曼哈頓計劃，需要確定內爆是否是原子彈的可行選擇。

還需要提一句，Mark I的研究團隊中，有一位名叫格蕾絲·霍珀（Grace Hopper）的海軍預備役女軍官。“bug（現在經常指代程序漏洞）”這個詞，就是她引入的。

1945年，Mark II在運行過程中，飛進了一只飛蛾，導致出現故障?；翮晗麥缌孙w蛾，解決了問題，成為第一個“調試（debug）”計算機的人。

終于，到了1946年2月14日，大名鼎鼎的ENIAC（埃尼阿克）誕生了。

ENIAC是一個真正的“龐然大物”。它占地170平方米，重達30噸，功率超過150千瓦。

之所以體積和功耗這么大，是因為它采用了17468根真空管。這些真空管，使其可以每秒完成5000次加法或400次乘法，約為手工計算的20萬倍。

ENIAC在人類計算機發展史上擁有重要地位，也有極高的知名度。至少我們的《計算機基礎理論》課本上，肯定有它的名字。

這里需要澄清一下，雖然人們一貫將ENIAC稱為世界上第一臺數字式電子計算機，但這個說法其實是有爭議的。

前面提到的ABC，就是這個稱謂的有力爭奪者。ENIAC甚至稱不上第二。那一時期問世的數字電子計算機很多，嚴格來說，ENIAC只能排第11。

國外主流觀點認為，ENIAC的設計者盜竊了ABC的設計。1973年，美國法院也裁定，取消了ENIAC的專利，認定ENIAC專利是ABC的衍生品。

關于誰是第一，我們就不多討論了。反正，1945年左右，電子計算機誕生的浪潮，標志著人類算力正式進入了數字電子計算機時代。波瀾壯闊的信息技術革命，正式開啟。以計算機為中心的信息技術產業，也正式起步。

從這一刻起，人類的算力，進入了全新的階段。

1946-1949：信息革命的奠基

1945年至1948年，除了ENIAC誕生外，科技領域還發生了好幾件大事。

第一件大事：馮·諾依曼架構的提出

馮·諾依曼（John Von Neumann）是美籍匈牙利人，1903年出生，1930年移民美國，成為普林斯頓大學的教授。

1944年，馮·諾依曼開始參與原子彈的研制。因為研制過程需要進行大量的計算，他就開始關注計算機相關的研究進展。經人引薦，他作為顧問，參與到了ENIAC的研究中。

基于ENIAC的研究，馮·諾依曼等人在1945年又提出了一個新的方案——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，電子離散變量計算機）。

在馮·諾依曼撰寫的總結報告《關于EDVAC的報告草案》中，他詳細闡述了一種制造電子計算機和進行程序設計的新思路，并設計了由運算器、邏輯控制、存儲器、輸入和輸出設備組成的新型架構。

是的沒錯，這就是著名的馮·諾依曼架構。

馮·諾依曼架構

直到現在，馮·諾依曼架構仍然是我們計算機的主流架構。基于這個貢獻，馮·諾依曼也被世人譽為“現代計算機之父”。（他在數學和經濟學領域的貢獻也很卓著，被稱為“博弈論之父”。）

第二件大事：信息論的提出

1948年，貝爾實驗室的克勞德·香農（Claude Elwood Shannon）出版了《通信的數學理論》。這本書被看作是信息論的奠基之作。

香農給出了通信系統的基本模型，提出了信息熵的概念以及數學表達式。

他指出，信息是可以被量化的，用數字編碼可以代表任何類型的信息。香農還推出了比特（bit）的概念，將其稱為“用于測量信息的單位”。

香農提出的香農公式，更是指導了整個通信行業發展，直到現在也沒有被突破。

簡單來說，香農的信息論，為信息技術奠定了真正的理論基礎。他是當之無愧的現代信息通信技術“祖師爺”。

第三件大事：晶體管的發明

這個就不用多說了吧。

1947年，同樣是來自貝爾實驗室的威廉·肖克利（William Shockley）、約翰·巴?。↗ohn Bardeen）和沃爾特·布拉頓（Walter Brattain），共同發明了世界上第一個晶體管。

晶體管的問世，為電路的小型化打下了基礎，也為集成電路以及芯片的出現創造了前提。它開辟了電子時代的全新紀元。

上面說的三件大事，是信息技術革命爆發的前提條件，對人類社會的進步造成了極其深遠的影響。

1950-1967：集成電路時代

1951年，發明了ENIAC的約翰·?？颂兀↗. Presper Eckert）和約翰·莫奇利（John Mauchly）再度合作，研制了世界上第一臺商用計算機系統——UNIVAC-1。

這套系統被美國人口普查部門用于人口普查，它還成功預測了1952年底的美國總統大選，一夜之間名聲大噪。

1952年，馮·諾依曼領導設計的EDVAC終于制造完成，開始運行。

相比ENIAC，EDVAC擁有獨立的存儲，是第一臺使用磁帶的計算機。當時，磁存儲已初露鋒芒，成為信息載體的新選擇。

晶體管的應用

再后來，晶體管技術開始逐漸成熟，進入市場。相比真空管（電子管），晶體管的體積更小，功耗更低，使得電子設備變得更加小巧、省電。

1954年，世界上第一臺晶體管計算機TRADIC，在美國空軍投入使用（貝爾實驗室研制）。其運行功耗不超過100W，體積不超1立方米，相比當年的ENIAC有天壤之別。

1958年，美國的RCA公司造出了世界上第一臺全部使用晶體管的計算機——RCA501。

不久后，1959年，IBM公司不甘落后，也生產出全部晶體管化的計算機——IBM 7090。

基于IBM 7090，美洲航空公司和IBM共同研發了世界上第一款訂票系統——Sabre。Sabre迅速普及，帶動了IBM計算機的市場份額激增，也給其它行業展示了計算機的巨大潛力。

集成電路的誕生

說到這里，我們要回過頭，講講發明了晶體管的威廉·肖克利。

肖克利所帶領的團隊雖然合作發明了晶體管，但內部關系并不好。主要原因，是因為肖克利這個人為人刻薄，很難相處。晶體管發明后，沒多久，團隊成員紛紛離開了他。

1954年，肖克利在貝爾實驗室也待不下去了，就跑去教書。再后來，1956年，他來到美國西部加利福尼亞州的山景城，在一個名叫Palo Alto的小城市（后來是硅谷的一部分），成立了“肖克利半導體實驗室”。

實驗室吸引了很多優秀年輕人的加入。其中就包括羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）和戈登·摩爾（Gordon Moore）等8人。

后來，肖克利的事業再次因個人原因走入困境。于是，1957年9月18日，上面提到的8個年輕人，一起向肖克利提交辭呈。肖克利大發雷霆，痛斥這幫“忘恩負義”的年輕人，罵他們是“八叛徒”（traitorous eight）。

“八叛徒”出走后，共同成立了仙童半導體（Fairchild Semiconductor）。

仙童半導體在科技史上擁有舉足輕重的地位。它是世界半導體產業的搖籃，也被譽為芯片界的黃埔軍校。

1959年，德州儀器的杰克·基爾比（Jack St. Clair Kilby）和仙童半導體的羅伯特·諾伊斯，先后發明了基于鍺基底擴散工藝和硅基底平面工藝的集成電路，打開了集成電路時代的大門。

1959年之后的計算機，大量采用了晶體管和集成電路。計算機的算力不斷增強，體積和功耗反而不斷減小。

軟件產業的萌芽

計算機硬件技術準備騰飛的同時，計算機軟件也開始萌芽了。

包括ENIAC在內的早期計算機，沒有操作系統的概念，都是操作員進行手工操作。

后來，進入1950年代，為了提升操作效率，開發了批處理系統。

到了1960年代，處理器的速度越來越快，需要執行的任務越來越多。于是，“多道程序系統”出現了。“多道程序系統”，采用了通道和中斷技術，允許系統執行“掛起”操作。計算機從串行變成了并行，可以同時運行多個任務，提升了效率。

“多道程序系統”，基本上已經接近于真正的操作系統了。

除了操作系統之外，計算機語言也有了突破。

1957年，IBM公司成功開發了FORTRAN高級語言。它是世界上第一個被正式采用并流傳至今的高級編程語言。

所謂高級語言，就是一種接近于人們使用習慣的程序設計語言。它容易學習，通用性強，寫出的程序比較短，便于推廣和交流。

1960年4月，COBOL語言正式發布。1964年，BASIC語言發布。高級語言的不斷涌現，為后面的軟件產業爆發奠定了基礎。

IBM System/360

1960年代，IBM是世界計算機行業毫無疑問的“領頭羊”。在計算機市場，他們占據絕對的市場領先地位（在北美市場，市占率超過三分之二）。

1961年12月，IBM公司啟動了一項人類史上規模最大的商用產品開發計劃。這項計劃耗資50億美元（約今日的460億美元）、雇用6萬多名新員工、新建5座工廠。

1964年4月7日，計劃成果初現，IBM公司正式發布了六種規格的System/360商用大型主機。

360，是360度角的意思，表示全方位的服務。它是世界上首個指令集可兼容計算機。單個操作系統可以適用整個系列，而不需要像之前的計算機一樣，每種主機量身定做操作系統。

這時，人們才明白，原來電腦主體硬件升級之后，操作系統、應用軟件還有外圍硬件，都是可以繼續使用的?！凹嫒荨钡母拍?，開始形成了。

IBM System/360是IBM史上最成功的機型，雖然研發投入巨大，但回報同樣可觀——每臺主機的價格在250萬到300萬美元之間（約合現在的2000萬美元），每月售出超過千臺。

藍色巨人年銷售額的一半，都來自于這個系列。美國太空總署的阿波羅登月計劃，全美的銀行跨行交易系統，以及航空業界最大的在線票務系統等，都使用了IBM System/360。

值得一提的是，雖然IBM霸占了大型機市場，但60年代初，很多IT公司創立，他們轉向了IBM不太在乎的小型化計算機市場，并取得了不錯的成果。

例如，DEC公司（1957年成立）以及他們發布的PDP-8、PDP-11、VAX-11系列主機。這些主機體積小、功耗低、運算速度也不算差（每秒幾十萬次基本運算），獲得了很多用戶的歡迎。

█ 1967-1979：大規模集成電路時代

摩爾定律

時代的車輪繼續滾滾向前。

1965年，時任仙童半導體公司研究開發實驗室主任的戈登·摩爾，應邀為《電子學》雜志35周年?？瘜懥艘黄^察評論報告，題目是：《讓集成電路填滿更多的元件》。

開始繪制數據圖表時，摩爾發現了一個驚人的趨勢：在前一個芯片產生后的18-24個月內，會誕生一個新芯片。而這個新芯片的性能（集成電路數量），大約是前一代的兩倍。也就是說，芯片的能力，以固定時間（18-24個月）為周期，在翻倍提升。

摩爾的這個偉大發現，就是著名的摩爾定律。

這一定律目前已經持續了半個多世紀，準確預測了半導體行業的發展趨勢，成為指導計算機處理器制造的黃金準則，也是科技行業奉為圭臬的鐵律。

微處理器

1967年，大規模集成電路（Large Scale Integration，LSI）出現，真正的芯片時代到來了。

1968年7月，羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童半導體公司辭職，創立了英特爾（Intel）公司。

最開始，英特爾是做半導體存儲器產品的。后來，因為競爭激烈，他們轉向處理器方向。

1971年，英特爾開發出了世界上第一個商用處理器——Intel 4004。這款處理器片內集成了2250個晶體管，能夠處理4bit的數據，每秒運算6萬次，工作頻率為108KHz。

Intel 4004的出現，標志著微處理器時代的開始。1974 年，英特爾又推出了面向個人電腦開發的微處理器——Intel 8080，其性能是4004的20倍。

MITS公司于1974年推出的經典微型電腦Altair 8800，就是基于8080處理器。

Altair 8800在1975年1月的《大眾電子學》雜志社上發布后，引起了計算機愛好者的廣泛關注。其中，就包括一個哈佛大學的楞青少年，以及他的伙伴。他倆后來一起為Altair 8800設計了Altair BASIC，并創辦了一家名叫Microsoft（微型軟件）的公司。

沒錯，這個楞青的名字叫做比爾·蓋茨，他的伙伴叫保羅·艾倫。

個人電腦

Altair 8800經常被稱為第一臺個人電腦（PC），但實際上，這個稱謂是存在爭議的。

1971年，美國的Kenbak公司發布了Kenbak-1計算機。這臺計算機，被計算機歷史博物館認為是世界上第一臺個人計算機。

Kenbak-1由中小型集成電路組成，沒有使用微處理器。該系統最初售價為750美元，僅制造和銷售了大約40臺。1973年，Kenbak公司倒閉，Kenbak-1停產。

1973 年，法國R2E公司生產了第一臺基于微處理器的商用計算機——Micral。Micral的說明書里，首次提到了“微機（Micro-computer）”。

另一個“第一臺個人電腦”的有力爭奪者，是來自著名的施樂公司帕洛阿圖研究中心（Xerox PARC）的Alto。

1973年，他們推出了Alto（“奧托”）。它是第一臺使用鼠標和圖形用戶界面 （GUI） 的計算機，和我們現在使用的計算機已經很像了。它的很多設計，對喬布斯的蘋果，以及比爾蓋茨的微軟，產生了深遠的影響。

1975年，王安公司（WANG）推出了世界上第一臺具有編輯、檢索功能的文字處理機，初具臺式電腦的雛形。這臺電腦的屏幕能直接顯示文字，鍵盤可以快速修改文稿。

1977年，有三臺個人電腦經典機型推出，分別是Commodore公司的Commodore PET、蘋果公司的APPLE II、Tandy Radio Shack的TRS-80 Model II。

個人電腦的大量涌現，意義極為重大。它標志著計算機產業的商業模式開始發生變化，算力不再僅為少數大型企業服務（大型機），而是開始昂首走向了普通家庭和中小企業。

技術蓄力

個人電腦想要真正發展起來，僅靠處理器是沒用的，還需要存儲、網絡以及軟件技術的配合。

1973年，IBM又發明了Winchester（溫徹斯特）硬盤3340。這塊磁盤使用了密封組件、潤滑主軸和小質量磁頭。工作時，磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方，而不與盤片直接接觸。

Winchester 3340是現代硬盤的原型。換句話說，你現在用的電腦磁盤（HDD），架構上和1973年沒有太大區別。

網絡方面，1970年，Internet的雛形ARPAnet基本完成。

1973年5月22日，施樂公司PARC研究中心的羅伯特·梅特卡夫（Robert M. Metcalfe）正式提出了“以太網”的設想，并于11月份設計實現。

1978年，在溫頓·瑟夫（Vinton G. Cerf）、羅伯特。卡恩（Robert E. Kahn）等人的努力下，TCP/IP網絡協議也誕生了。

在軟件產業方面，1970年代的成果同樣令人應接不暇。

1973年，貝爾實驗室的肯·湯普森（Ken Thomson）和丹尼斯。里奇（Dennis Ritchie）正式發表論文，宣告了UNIX操作系統的存在，引起全行業轟動，被視為現代操作系統誕生的標志。

1970年和1972年，Forth編程語言和C語言先后開發完成。

1970年，IBM公司的研究員埃德加·弗蘭克·科德（Edgar Frank Codd），通過一篇名為《大型共享數據庫數據的關系模型》的論文，開啟了關系數據庫時代。

關系數據庫的出現，為后來數據庫應用高速發展奠定了基礎。

1974年，IBM公司圣何塞實驗室發起了IBM System R項目，首次實現了結構化查詢語言（SQL）。

1977年，后來被稱為IT狂人的拉里·埃里森（Larry Ellison）與合作人共同投資了2000美元，成立了SDL公司（后來的Oracle公司）。1979年，他們推出了Oracle數據庫，開啟了商業數據庫的全新時代。

1970年代是非常偉大的，IT產業的真正起步，正是始于這個時期。處理器、存儲、網絡、操作系統、數據庫……全都在飛速發展。

這些從0到1的突破，最終將在1980年代掀起令人驚心動魄的IT狂潮。算力技術的真正轉折，即將到來。

█ 1980-1990：PC時代

IBM-PC和“兼容機”

70年代微處理器的誕生，使得個人電腦開始大量出現。

這種情況，讓傳統巨頭IBM感受到了威脅。一直以來，他們都專注于大型機，導致忽視了小型機的市場。

為了亡羊補牢，他們也決定啟動自己的個人電腦研發計劃。

1980年3月，IBM召開一次高層秘密會議，設立“Chess（國際象棋）”項目，專門研發個人電腦（Personal Computer這個詞，就是這時被IBM提出來的）。

負責這個項目的，是唐·埃斯特利奇（Don Estridge）。他帶領了一個13人小組，蹲在弗羅里達州博卡拉頓鎮的一間倉庫里，進行秘密研發工作。

最開始的時候，他們打算采用自己的處理器（IBM 801）和操作系統。但考慮到時間緊迫（領導要求1年內搞定），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。

IBM-PC售價為1565美元，擁有16K內存（可以根據需要擴展到256K），帶有5.25英寸軟盤。它為擴充能力設計了總線插卡，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《時代》周刊封面的“年度人物”，還榮膺了“二十世紀最偉大產品”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行“仿制”。他們參考IBM-PC的標準，打造可以“兼容”使用IBM-PC配套軟件、擴展卡和外設的產品，稱為“兼容機”（電腦DIY的鼻祖）。

1982年6月，哥倫比亞數據產品公司（Columbia Data Products）推出了第一臺IBM PC兼容機——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）。

“兼容機”配置靈活，價格便宜，很快搶走了IBM-PC的市場份額。1983年，IBM占據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。

英特爾與微軟

PC兼容機的全面崛起，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，當時在技術上并不算領先。1979年，摩托羅拉就已經率先推出了32位的處理器——MC68000，領先英特爾至少半代。

蘋果公司的Apple Lisa與Macintosh（麥金塔，1984年1月發布，是首個采用了圖形界面操作系統的個人電腦），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公司早期比較強勢，他們研發IBM-PC的時候，選擇了英特爾的芯片，就強制要求英特爾將設計和代碼開放給AMD公司，讓AMD成為第二供應商。

后來，兼容機越來越多，都采用了英特爾的芯片，變成了英特爾掌握話語權。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，一紙訴訟將英特爾告上了法庭，英特爾隨即反訴。兩者的壟斷和侵權官司，陸陸續續打了8年。

雖然最后AMD打贏了官司，但錯過了CPU發展的黃金時期，也被英特爾甩開了差距。

80年代中期，日本半導體的崛起，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，砍掉了存儲半導體業務，聚焦微處理器業務，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，英特爾的業績超過了所有的日本半導體公司，成為世界第一的半導體生產商。

再來看看微軟。

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后，給了比爾蓋茨很大震撼。于是，就進行了“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核的開發，也就是后來的Windows NT。

微軟其實還和IBM一起搞了一個OS/2操作系統，結果后來擺了IBM一道，放棄了。

80年代，因為PC兼容機的普及，造就了一個巨大的IT市場。很多新公司成立，也有很多新產品推出。

例如，1982年9月，3Com公司推出了世界上第一款網卡。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驅動器?！?/p>

這些硬件擴展產品，讓PC變得更加強大，也給用戶帶來了更好的體驗。

進入90年代后，英特爾和微軟已經成為真正的巨頭，市值均超過千億美元。

1993年，英特爾公司推出劃時代的奔騰（Pentium）處理器。

奔騰一代其實就是586。格魯夫認為，公司應給這一新款CPU注冊新商標，以保護公司對它的壟斷。所以，586就改名成了“奔騰（Pentium）”。

但是，在工業界和學術界，大家仍然習慣性地把英特爾的處理器稱為x86系列。

1993年，微軟發布了Windows NT。1995年和1998年，又先后發布了Windows 95和Windows 98。這些操作系統，奠定了微軟在PC操作系統上的霸主地位。

英特爾的處理器和微軟的Windows操作系統，在那時是所有PC的標配。他們組成的Wintel聯盟，牢牢掌握著PC市場的主動權。

服務器

PC是用戶終端側的算力。我們不要忘了，除了PC之外，我們還有工作站（性能比PC更強的一種微型計算機）和服務器。

尤其是服務器，作為集中化的算力，在80-90年代，技術架構和市場格局也有很大的變化。

微處理器出現之后，催生了PC這樣的小型化電腦。傳統大型機開始逐漸衰退，超兩個方向演變：

第一個方向，是直接變成超級計算機，專門進行科學和軍事領域的高精尖計算。另一個方向，是變成小一點的服務器，專門為政府和企業提供服務。

服務器的形態也有多種，包括塔式、機架式、機柜式等。后來，到了21世紀，還出現了刀片式。

服務器的性能和穩定性比PC更強，功耗和體積比PC大，可以運行更復雜和更重要的任務，同時為更多的用戶提供算力服務。

20世紀80-90年代，在服務器處理器方面，行業競爭異常激烈。當時，主要分為兩個陣營。

一個，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（RISC，簡單指令計算機）。

另一個，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（CISC，復雜指令計算機）。

雖然RISC速度更快，當時更被行業看好，但安迪·格魯夫領導下的英特爾，依然堅持以CISC-CPU作為自己的主要方向。

最終，英特爾憑借巨大的研發投入，還有兼容性和量產速度上的優勢，戰勝了其它對手，成功鞏固了自己的地位。SUN、HP和IBM等廠商，也紛紛放棄了自己的CPU架構，轉投x86架構的懷抱。

在服務器操作系統這邊，競爭同樣非常激烈。

微軟的Windows視窗系統外觀非常漂亮，圖形化的界面，很適合普通用戶進行操作。但是，在服務器這種強調穩定性的領域，圖形化所引入的問題，就變成了累贅。

也就是說，命令行式的操作系統，反而是服務器所需要的。

前面我們提到貝爾實驗室推出了UNIX系統。后來，很多公司都推出了自己的Unix系統分支。

比較有名的，是Sun公司的Solaris、IBM公司的AIX、惠普公司的HP-UX，以及由BSD版本發展起來的FreeBSD。這些系統，占據了服務器操作系統的巨大部分份額。

Unix開始收費和商業閉源之后，行業里的一些愛好者開始推出它的替代。

1991年，正在芬蘭赫爾辛基大學求學的林納斯·托瓦茲（Linus Torvalds），成功編寫出了Linux內核（Linux kernel），開啟了一個新的操作系統家族。Linux及其發行版（例如Ubuntu、Debian、Centos、Fedora、 Redhat Linux），成為服務器操作系統的主流選擇。

Windows雖然也推出了Windows NT，但因為穩定性上不如Unix/Linux，所以市場份額并沒有優勢。

█ 1990-2000：互聯網時代

信息化

20世紀90年代，處理器、內存、硬盤等硬件技術的全面升級，加上操作系統、數據庫、應用軟件的大量涌現，使得計算機的能力變得越來越強大。

如果說，80年代的PC，對用戶來說只是嘗鮮。那么，90年代的PC，已經是真正的生產力工具了。

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、處理數據。除了家庭用戶之外，很多企業也開始購入PC，將它應用于日常工作之中。

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

整個人類社會的信息化進程，開始加速。

互聯網

給信息化又添了一把火的，當然是互聯網。

70年代以太網和TCP/IP等技術的出現，為網絡的普及奠定了基礎。很多單位，都開始建設自己的局域網絡。

局域網之間，也開始互聯，組成更廣域的網絡。80年代，網絡的規模不斷膨脹，最終，覆蓋全球的互聯網（Internet）正式誕生了。

1991年8月6日，英國物理學家蒂姆·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。

他還提出了HTTP（超文本傳送協議）和HTML（超文本標記語言），設計了第一個網頁瀏覽器，并建立了世界上第一個web網站。

互聯網的出現，更是給人們打開了新世界的大門?；ヂ摼W就是一個擁有無限資源的寶庫，各種各樣的網站、論壇，令人眼花繚亂。強大的即時通訊工具，也滿足了人們的通信和社交需求。

互聯網已經超出了技術的范疇。它構建一個線上的虛擬世界，衍生出很多新的商業模式，徹底改變了人類社會。

互聯網的蓬勃發展，催生了很多的互聯網公司。

這些公司購買了大量的服務器，建設了機房，為用戶提供服務。例如郵箱服務、音視頻下載服務、網頁訪問服務等。

所有這些服務，其實也就是算力服務。

云計算

互聯網崛起之后，用戶的急劇增長，以及業務的潮汐化特點（有時候人多，有時候人少），給服務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，成為眾多企業思考的難題。

90年代中期，就有人提出了“云計算”的設想。

1996年，康柏公司的一群技術主管在討論計算業務的發展時，首次使用了Cloud Computing這個詞。他們認為，商業計算會向Cloud Computing的方向轉移。

進入21世紀后，設想逐漸成為了現實。

2006年，互聯網電商亞馬遜（Amazon）率先推出了兩款重磅產品，分別是S3（Simple Storage Service，簡單存儲服務）和EC2（Elastic Cloud Computer，彈性云計算），從而奠定了自家云計算服務的基石。

另一家在云計算上有所行動的公司，是谷歌（Google）。

這家誕生于1998年的年輕公司，在2003~2006年期間，連續發表了四篇重磅文章，分別關于分布式文件系統（GFS）、并行計算（MapReduce）、數據管理（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算服務基礎，也為全世界云計算、大數據的發展指明了方向。

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“云端計算”的想法。

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

很多人將云計算理解為一個超大號的“機房”。這其實并不準確。

云計算的本質，是一個算力資源池。它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，提供理論上無限的算力服務。

云計算出現之后，物理計算機變成虛擬計算機。云計算所提供的服務，慢慢被籠統歸納為計算服務，也就是算力服務。

算力這個概念，逐漸被公眾所接受。

ARM體系

90年代，2G移動通信普及，讓很多用戶用上了手機。那時候，PDA掌上電腦等設備，也開始流行。

這類小型化移動終端的功能比較簡單，對芯片性能的要求不高，但是非常在意能耗。

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

前面提到，英特爾是搞CISC的，在服務器市場干掉了搞RISC的幾個大廠商。當時，他們根本看不上ARM，覺得RISC沒前途。結果，就錯過了這個關鍵的市場機遇。

2008年，喬布斯的蘋果公司推出iPhone，將手機帶入智能時代。

手機、pad等移動終端徹底爆發了，ARM公司和他的ARM架構芯片也大受歡迎，成為移動互聯網時代的最大贏家。

如今，移動終端已經成為用戶的新寵。人們對手機等設備的依賴，也超過了PC。這意味著，在用戶側，移動終端芯片（ARM架構）的重要性和市場規模，超過了PC芯片。

在移動終端芯片市場進行搏殺的，主要是高通、聯發科、三星、華為、紫光展銳等公司。手機市場競爭激烈，手機芯片的新品發布，也是公眾日常關注的焦點。

說到PC芯片。進入21世紀以來，PC芯片仍以x86架構為主。英特爾和AMD，不斷發布新的產品，有來有往，打得不亦樂乎。

以前，英特爾總是喜歡擠牙膏?，F在，對手時不時推出極具競爭力的產品，英特爾也是疲于招架。

在服務器芯片上，英特爾的日子也不是很好過。

為了對抗壟斷，以ARM、RISC-V架構為代表的非x86架構強勢崛起，市場份額在不斷更加。算力廠商的多元化趨勢，非常明顯。

智算時代

2010年之后，算力還發生了一個重要的變化，那就是算力需求的多元化。

隨著整個社會從信息化向數字化發展，越來越多的行業都在進行數字化轉型，產生了對算力更為旺盛的需求。

這些需求分為不同類型的場景，除了傳統通用計算之外，以人工智能計算為目的的智算，以及以高性能科學計算為目的的超算，開始強勢崛起。尤其是智算，崛起的速度極快，對AI算力產生了非常大的需求。

傳統CPU的通用算力，無法很好地應對智算和超算需求。于是，以GPU、AI芯片為代表的新型算力，開始成為熱門。像英偉達這樣的“顯卡廠商”，如今市值竟然是英特爾的7倍以上。

關于這一塊的內容，我在另一篇文章（到底什么是算力？）有詳細的介紹。這里就不再贅述了。

除了算力類別的細化之外，算力的服務架構也有演變。

5G以及光通信的發展，構建了強大的網絡，給算力的“流動”創造了條件。

如今，算力不再只待在云端，而是可以下沉到邊緣，產生了“云計算-邊（邊緣計算）-端計算”的三層架構。

運營商還提出了算力網絡，想要實現算力的全面泛在化。這也在剛才那篇文章中有所提及。

█ 結語

人類的算力發展歷程，堪稱一部波瀾壯闊的科技史詩。

從人工計算到機械計算，再到電子計算，經過了數千年的漫長摸索。

電子計算機的出現，是一個重要的里程碑。在那之后，人類進入了信息時代，算力的性能和規模以前所未有的速度增長，并最終將我們引入了數字時代和智能時代。

數字革命的浪潮，席卷了我們生活的每一個角落。整個人類社會，在算力的驅動下，發生了翻天覆地的變革。

未來，數字化和智能化還將繼續向前推進。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，我們該如何實現算力的倍增？以量子計算為代表的新型算力，是否會全面崛起？

編輯：黃飛c