基 于 微 处 理 器 的 计 算 机 （三）

技 术 和 市 场 的 魔 力

---- 于 是， 逐 渐 进 步 的 半 导 体 制 造 工 艺 和 由 此 而 产 生 的 第 二 代 微 处 理 器、 工 作 站 和PC 市 场 的 兴 起， 以 及 正 在 萌 发 的 设 计 高 档 微 处 理 器 的 浓 厚 兴 趣， 这 些 因 素 在80 年 代 早 期 走 到 了 一 起。 从1981 年 起，PC 市 场 的 全 球 出 货 量 由13000 套 增 长 到1995 年 的6000 万 套。 尽 管 这 个 数 字 十 分 显 著， 它 仍 然 无 法 和 微 处 理 器 市 场 的 增 长 相 比。 微 处 理 器 市 场 由1971 年 的 几 乎 为 零 增 长 到1995 年 全 球 出 货 量 超 过40 亿。

---- 当PC 机 进 入 低 端 市 场 时， 工 作 站 进 入 高 端 市 场。 起 初， 它 们 拥 有 不 同 的 用 户 和 系 统 需 求， 工 作 站 的 设 计 是 为 了 给 市 场 提 供 最 好 的 性 能， 而PC 的 设 计 则 是 为 了 给 市 场 提 供 最 好 的 价 格。 面 向 性 能 的 工 作 站 市 场 围 绕 工 程 和 科 学 应 用 领 域， 如 电 路 设 计、 逻 辑 设 计 以 及 仿 真。

---- 这 些 应 用 要 求 复 杂 的 系 统 设 计， 昂 贵 的 内 存 系 统， 最 佳 性 能 的 微 处 理 器， 高 速 网 络 接 口， 以 及 大 屏 幕 显 示 器。 所 预 期 的 性 能 设 置 由 工 作 站 替 代 了 小 型 机 和 分 时 主 机。 工 作 站 通 过 厂 商 直 销 人 员 销 售 和 服 务。 工 作 站 购 买 者 要 为 硬 件 和 复 杂 的 工 程 应 用 多 付 费 用， 作 为 交 换， 他 们 可 望 得 到 领 先 的 性 能 和 突 出 的 服 务 与 支 持。

---- 另 一 方 面， 面 向 价 格 的PC 市 场 则 以 诸 如 字 处 理 一 类 的 个 人 效 率 应 用 为 中 心。 当 这 些 应 用 能 够 使 用 它 们 获 得 的 所 有 性 能 时， 它 们 并 不 绝 对 需 要 高 性 能 系 统 设 计。PC 更 多 是 填 补 空 白， 而 不 仅 是 去 替 代 已 有 系 统， 所 以 用 户 没 有 由 经 验 而 来 的 性 能 预 期。PC 购 买 者 希 望 有 一 个 通 过 分 销 商 和 邮 件 订 购 来 销 售 廉 价 硬 件 和 软 件 的 竞 争 性 市 场， 作 为 交 换， 他 们 对 服 务 与 支 持 也 不 抱 过 高 期 望。

微 处 理 器： 从 三 代 到 四 代

---- 1984 年， 流 水 线 型 的 第 二 代 微 处 理 器 发 展 到 第 三 代， 此 时IC 上 的 晶 体 管 数 目 已 接 近25 万 个。 比 如Motorola 的MC68020 第 一 次 结 合 了 片 上 缓 存， 流 水 线 深 度 提 高 到5 层 或 更 多。 片 上 缓 存 和 更 深 的 流 水 线 避 免 了 第 二 代 微 处 理 器 的 一 些 操 作 数 访 问 瓶 颈 问 题， 因 为 操 作 数 访 问 常 常 由 于 指 令 访 问 共 享 外 部 总 线 而 受 到 影 响。

---- 最 新 一 代 微 处 理 器 的 另 一 个 主 要 区 别 是， 所 有 主 要 的 工 作 站 厂 商 都 开 始 开 发 他 们 自 己 的 基 于RISC 的 微 处 理 器 体 系 结 构。 工 作 站 厂 商 努 力 想 控 制 他 们 的 命 运， 他 们 开 发 微 处 理 器、 系 统 硬 件 以 及 操 作 系 统。

---- 当 工 作 站 公 司 从 商 用 微 处 理 器 转 向 家 用 设 计 时， 微 处 理 器 进 入 了 第 四 代， 其 设 计 超 过100 万 个 晶 体 管。 领 先 的 微 处 理 器， 如Intel 的80960CA 和Motorola 的88110, 可 以 在 每 个 时 钟 周 期 起 动 和 退 出 超 过 一 条 指 令。 这 些 处 理 器 仍 有 深 流 水 线， 所 以 延 迟 是 几 个 时 钟 周 期。 但 给 定 适 当 的 条 件 后， 他 们 能 够 支 持 每 个 时 钟 周 期 超 过 一 条 指 令。

性 能 与 产 量 何 者 为 尊 ？

---- 拥 有 高 端 需 求 和 超 标 量 微 处 理 器 的 工 作 站 厂 商 看 到， 性 能 是 通 向 市 场 份 额， 当 然 也 就 是 通 向 成 功 之 路。 他 们 的 策 略 可 以 说 是，“ 只 要 有 性 能， 自 然 就 会 有 产 量。”

---- 与 之 相 反， 作 为PC 市 场 微 处 理 器 的 主 要 供 应 商，Intel 的 策 略 似 乎 是：“ 只 要 有 产 量， 自 然 就 会 有 性 能。” 不 知 道 这 个 策 略 是 精 心 设 计 的， 抑 或 是 种 巧 合。 虽 然 基 于 产 量 的 策 略 并 不 会 必 然 导 致 对 后 续 微 处 理 器 性 能 的 野 心 勃 勃 的 追 求， 但 对PC 用 户 而 言 幸 运 的 是， 没 有 人 能 接 触 到 预 言 水 晶 球。 包 括Intel 在 内 的 微 处 理 器 厂 商 并 不 知 道 哪 种 策 略 — — 性 能 还 是 产 量 — — 将 会 取 胜。Intel 认 为 它 听 到 了 竞 争 者 的 脚 步 声， 于 是 迫 使 它 积 极 追 求 性 能。 ( 张 继 坚 编 译）

人 类“ 计 算” 的 历 史( 一）

时 间 事 件
公 元 前3000 年 算 盘 在 巴 比 伦 发 明。
公 元 前250 —230 年Eratosthenes 的 筛 子 用 于 决 定 早 期 数 字。
大 约 公 元79 年 根 据 每 周 的 纬 度 和 天 数 而 正 确 设 定 的Antikythera 装 置， 给 出 阴 历 月 份29 天 和30 天 的 变 化。
大 约1300 年 更 熟 悉 的 珠 算 算 盘 替 代 了 中 国 的 算 签。
1612 —1614 年John Napier 使 用 书 写 的 十 进 制 数, 设 计 对 数， 以 及 用 数 目 棍 或Napiers 骨 头 来 计 算。
1622 年William Oughtred 在Napier 对 数 基 础 上 发 明 圆 形 滑 尺。
1623 年William Schickard 设 计“ 计 算 钟”， 它 有 一 个 齿 轮 驱 动 进 位 机 制 可 帮 助 作 多 位 数 乘 法。
1642-1643 年Blaise Pascal 制 造 出 名 为“Pascalene” 的 齿 轮 驱 动 加 法 机, 这 是 第 一 个 机 械 加 法 机。
1666 年 在 英 格 兰，Samuel Morland 生 产 能 做 加 法 和 减 法 的 机 械 计 算 器。
1674 年Gottfried Leibniz 制 造“ 步 进 计 算 器”, 一 种 使 用 步 进 圆 柱 齿 轮 的 计 算 器。
1774 年Philipp Matthaus Hahn 制 造 和 销 售 少 量 的 精 确 到 12 位 的 计 算 机 器。
1777 年Stanhope 的 第 三 伯 爵 发 明 乘 法 计 算 器。
1786 年J.H.Mueller 提 出“ 差 分 机”, 但 没 有 得 到 经 费 来 制 造 它。
1801 年 在Joseph-Marie Jacquard 的 纺 机 上， 相 连 的 一 串 打 孔 卡 控 制 编 织 模 式。
1811 年Luddites 毁 掉 使 人 面 临 失 业 危 险 的 机 器。
1820 年 基 于Leibniz 步 进 鼓 原 则 的Thomas 算 尺 在 法 国 科 学 院 演 示。 它 成 为 第 一 个 大 批 量 生 产 的 计 算 器 并 销 售 了 许 多 年。
1822 年Charles Babbage 开 始 设 计 和 制 造 差 分 机。

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