微处理器：50岁了！

编排 | strongerHuang

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50年前（1971年），英特尔推出了第一款商用的通用型微处理器 4004，4004拥有2300多个晶体管，与当今芯片中的几十上百亿个晶体管相比，这个数字相形见绌，但 4004 相比之前处理器实现了跨越式发展，它将房间大，基于真空管的第一台计算机的计算能力，在一个指甲盖大小的芯片中实现了。在过去的 50 年里，微处理器以难以想象的方式改变了我们的文化和经济。

1969：项目任务

1969年，日本的Nippon Calculating Machine公司让Intel给他们设计12款芯片用于它们自己的141-PF打印计算器，Intel却建议只用4款芯片来完成来完成这个项目，其中用一个可编程芯片来完成不同的项目功能，这一方案确定了电子行业发展的新航向。（Intel方案设计者肯定想，给你一个产品定做一款芯片，还不如我做个芯片可以用于很多产品，多省事。当时Intel是开发存储器的厂家，所以这四个芯片中ROM和RAM可以很快开发出来）。

Intel的解决方案

4个芯片组成的这一方案命名MCS-4，它包含一个中央处理器（CPU）芯片-4004，一个只读存储器（ROM）芯片用于存储应用程序-4002，一个随机存储器（RAM）用于存储临时数据-4001，一个移位寄存器芯片用于输入输出IO口-4003。

1971：集成电路的时代

Intel从Nippon Calculating Machine购买了MCS-4的版权，并且在1971年11月15日上市了4004和它的周围芯片组，这意味着4004变成了全世界第一款上市的商用处理器，人们可以用它开发各种各样功能的电子设备。

在1971年，它已经非常小了，小到跟一个小指甲那么大，运算能力却跟1946年的第一台计算机相当（体积跟一个房子那么大）。相比于现在常用的12英寸晶圆，4004采用的是2英寸晶圆，它拥有2300多个晶体管，采用10微米工艺，它是一个独立的微处理器，体积小，它很快进入了商用产品之中。

Intel 4004是Intel制造的一款微处理器，片内集成了2000多个晶体管，晶体管之间的距离是10um（现在工艺已经是5nm及以下了），能够处理4bit的数据，虽然只有45条指令，每秒也只能执行5万条指令，频率为108KHZ，前端总线为0.74MHz （4bit）。但它的集成度却要高很多，这一突破性的发明最先应用于Busicom计算器，为生命体和个人计算机的智能嵌入铺平了道路。

4004计划和编号

Busicom最初计划是需要12个定制芯片，而英特尔工程师霍夫提出了通用逻辑设备的概念，它可能是一个更出色、更高效的解决方案。正是由于他的提议才使得微处理器得以开发。起初，Busicom向英特尔支付了60000美元，获得了微处理器所有权。在认识到“大脑”芯片的无限潜力之后，英特尔提出用60000美元换回微处理器设计的所有权。Busicom同意了英特尔的请求。1971年11月15日，英特尔面向全球市场推出了4004微处理器，每个售价为200美元。

编号为4004，第一个“4”代表此芯片是客户订购的产品编号，后一个“4”代表此芯片是英特尔公司制作的第四个订制芯片。这种数字代号却延用至今。霍夫终于如愿以偿，他在世界第一个微处理器上，集成了2000多个晶体管，发明了世界第一块大规模集成电路4004，在电子计算机历史上，写下了光辉的一页。4004芯片基本具备了微处理器的特点，用它来做计算器，改变了传统计算器的形象。采用4004芯片后，再配用一块程序存储器，数据存储器，移位寄存器，再加上键盘和数码管，就构成了一台完整的微型计算机。