算力網(wǎng)絡(luò)、智慧家庭、元宇宙、操作系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化……這些熱門事物不斷涌現(xiàn)，讓人眼花繚亂。但萬(wàn)變不離其宗，支撐起這些精巧復(fù)雜體系的技術(shù)底座，無(wú)外乎CPU、內(nèi)存、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法等等。那么這些技術(shù)是如何發(fā)展到今天這種形態(tài)呢，本文將以獨(dú)特視角切入，帶你暢讀計(jì)算機(jī)的今生、前世。

計(jì)算機(jī)發(fā)展史洋洋灑灑近80年，一篇短文想講透是不現(xiàn)實(shí)的。但不必?fù)?dān)心，作為普通用戶，只需記住一個(gè)神奇年代，計(jì)算機(jī)發(fā)展史就能在你眼前脈絡(luò)清晰起來(lái)，那便是——1970s初。

●俯瞰今生●

為什么是1970s初？因?yàn)槿缃裎覀兯姷挠?jì)算機(jī)，其賴以生存的各項(xiàng)技術(shù)，都在1970-1973這3年間呱呱墜地，不信且看——

? 1970年，英特爾，發(fā)布了第一款商用DRAM內(nèi)存。電腦要是離了內(nèi)存可玩不轉(zhuǎn)。

? 1971年，英特爾，發(fā)布了第一款商用微處理器，即如今的CPU。有了它，電腦才能小巧玲瓏。

? 1971年，貝爾實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)出了Unix操作系統(tǒng)第一版。Unix是今天絕大多數(shù)操作系統(tǒng)的老祖宗，包括無(wú)處不在的Linux（含安卓）、蘋果系統(tǒng)等等。計(jì)算機(jī)時(shí)間的“起點(diǎn)”（1970年1月1日0點(diǎn)），也是Unix定義的。

? 1972年，貝爾實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)出了C語(yǔ)言。C語(yǔ)言可能是影響力最大的編程語(yǔ)言了，許多操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言都直接或間接基于C語(yǔ)言。

? 1973年，ARPA，設(shè)計(jì)了TCP/IP協(xié)議，它是互聯(lián)網(wǎng)的基石。電影《流浪地球2》通過(guò)重啟全球互聯(lián)網(wǎng)拯救地球，背后依賴的正是TCP/IP協(xié)議簇。

? 1973年，IBM，發(fā)布了第一款現(xiàn)今結(jié)構(gòu)的機(jī)械硬盤。

? 1973年，施樂(lè)公司，發(fā)明了第一款圖形界面操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單直觀的人機(jī)交互，為計(jì)算機(jī)的普及奠定了重要基礎(chǔ)。

總的來(lái)說(shuō)，今天計(jì)算機(jī)最重要的幾樣?xùn)|西，基本都在1970s初誕生。

你可能會(huì)想，哇塞，70年代初也太厲害了吧，竟然發(fā)生了這么多大事，那后來(lái)的歲月里，計(jì)算機(jī)都發(fā)展了什么？

后來(lái)的故事

? 70年代后期，個(gè)人電腦誕生，從此昂貴的計(jì)算機(jī)不再是政府、企業(yè)、高校的專屬。

? 80年代，消費(fèi)者的福音——圖形界面操作系統(tǒng)開始商用流行，即蘋果系統(tǒng)、Windows（用C/C++寫的）。

? 90年代，程序員中廣為流行的生產(chǎn)力工具誕生——Python和Java（用C/C++寫的）。

? 90年代，數(shù)十億人工作、生活所需的信息高速公路誕生——萬(wàn)維網(wǎng)（基于TCP/IP）。

21世紀(jì)：

? 00年代，智能手機(jī)操作系統(tǒng)的王者——Android、iOS誕生（間接源自Unix）。

? 10年代，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算大火。

? 20年代，現(xiàn)有技術(shù)的集大成者——元宇宙，在2021年起飛。

對(duì)比而言，70年代初有如開掛，濃縮了太多開創(chuàng)性成果，而之后的歲月里，發(fā)展似乎相對(duì)乏善可陳，更多的是既有技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)。

譬如CPU，位數(shù)從最初的4位，一路“奔騰”到如今主流的64位，性能也巨幅提升。

譬如DRAM內(nèi)存，誕生之初叫DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)內(nèi)存）；后來(lái)一路升級(jí)，不斷疊加前綴，如今叫LPDDR5 SDRAM（第5代低功耗雙倍數(shù)據(jù)率的同步動(dòng)態(tài)內(nèi)存）

圖1內(nèi)存名稱釋義

如果把1970后的計(jì)算機(jī)看作“今生”，那它的“前世”又在干嘛呢？難道在1970s前，就沒(méi)有如今的這些硬件、軟件系統(tǒng)嗎？

要知道，人類首次登月是1969年，70年代初的那些技術(shù)都還沒(méi)問(wèn)世，那登月所依賴的系統(tǒng)是什么模樣？

●回眸前世●

一般認(rèn)為計(jì)算機(jī)誕生于1946年，那么直到1970年，計(jì)算機(jī)的發(fā)展都經(jīng)歷了什么？這里用“三化”來(lái)概括：

硬件小型化

操作系統(tǒng)人性化

編程語(yǔ)言高級(jí)化

- 硬件小型化

最初計(jì)算機(jī)的電路用的是電子管，整體足有2個(gè)房間大。難以想象前人為了掌控這龐然巨獸需要付出多么艱苦卓絕的努力。

幸運(yùn)的是，50年代有了晶體管和集成電路技術(shù)，讓CPU和內(nèi)存先后開始小型化，從而逐漸實(shí)現(xiàn)整機(jī)的小型化。進(jìn)化路線為：巨->大->中->小型機(jī)，至于微型機(jī)（微機(jī)），則到70年代才出現(xiàn)。

集成電路使芯片小型化的同時(shí)性能飛升，進(jìn)而支撐起豐富的上層應(yīng)用。而集成電路的關(guān)鍵工藝在光刻技術(shù)，所以為什么說(shuō)先進(jìn)***會(huì)卡脖子，因?yàn)樗诋a(chǎn)業(yè)鏈上游，一旦掐斷，下游可不就巧婦難為無(wú)米之炊了。

- 操作系統(tǒng)人性化

如今的電腦似乎有三頭六臂，同時(shí)放歌、下視頻、聊微信，不費(fèi)吹灰之力。

然而早期的計(jì)算機(jī)卻相當(dāng)“專心”，一個(gè)任務(wù)做完了再做下一個(gè)。當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)稀缺、速度還慢，幾十號(hào)人只能排隊(duì)輪流使用。

五、六十年代出現(xiàn)的“批處理”、“分時(shí)”操作系統(tǒng)則改善了這種糟糕的用戶體驗(yàn)。

分時(shí)的精髓在于，各任務(wù)在微觀上是輪流執(zhí)行，宏觀上卻表現(xiàn)為并行，而用戶基本察覺不出來(lái)這種假象。這個(gè)人性化的設(shè)計(jì)可算是解決了用戶的痛點(diǎn)，當(dāng)然，這種操作離不開CPU性能的提升。

- 編程語(yǔ)言高級(jí)化（自動(dòng)化）

Python這些年一直很火，原因之一是簡(jiǎn)單而強(qiáng)大，即使非專業(yè)人員也能用Python實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化，從重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)。而這，需要感謝當(dāng)年編程語(yǔ)言的高級(jí)化。

我們知道計(jì)算機(jī)底層是0和1，最初人類直接用0和1組成的機(jī)器語(yǔ)言，讀或?qū)懚己艹粤Γ鼊e說(shuō)出錯(cuò)后的排查了。

后來(lái)有了相對(duì)易讀的匯編語(yǔ)言，但效率還是相對(duì)低下。

1957年，第一款高級(jí)語(yǔ)言Fortran推出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。

從此，人只用寫簡(jiǎn)單的表意文字，計(jì)算機(jī)就能自行翻譯為機(jī)器語(yǔ)言；此外，用簡(jiǎn)單符號(hào)就能代指復(fù)雜功能，實(shí)現(xiàn)四兩撥千斤的效果，可以說(shuō)大大解放了人力。

表1列舉了計(jì)算機(jī)早期各技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展，有興趣的可參考。

表1 計(jì)算機(jī)早期發(fā)展重點(diǎn)列舉

●照向未來(lái)●

了解計(jì)算機(jī)發(fā)展史有何意義呢？

一方面，千變?nèi)f變，底層不變。

算力網(wǎng)絡(luò)、智慧家庭、元宇宙，是近年來(lái)較熱門的事物，它們較大程度上是基于現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行整合創(chuàng)新，如云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等等，而這二者歸根結(jié)底是CPU、內(nèi)存、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等等在強(qiáng)力支撐。了解根源，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，面對(duì)千變?nèi)f化的新事物才能更從容不迫。

比如算力網(wǎng)絡(luò)不是憑空冒出來(lái)的，它勾勒的愿景（讓算力成為像水電一樣的基礎(chǔ)設(shè)施，即取即用），早在1960年代分時(shí)操作系統(tǒng)出現(xiàn)后，就有了類似的設(shè)想與大規(guī)模實(shí)踐，只是由于時(shí)代的局限未能長(zhǎng)存。

另一方面，以史為鏡，可知興替。

隨著國(guó)際形勢(shì)的變化，推進(jìn)芯片、操作系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的緊迫性劇增，畢竟底層為基，如果底層技術(shù)抽走，那上層建筑再絢麗宏偉也會(huì)轟然倒塌。

在國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中，我們某種程度上將重走計(jì)算機(jī)生態(tài)的發(fā)展歷程，以史為鑒，可以少走彎路。

當(dāng)然，本文只是拋磚引玉，嘗試撥開消費(fèi)者眼中計(jì)算機(jī)上籠罩的迷霧，以一窺全貌。更多史料，可見文末參考資料。

●結(jié)語(yǔ)●

話說(shuō)回來(lái)，1970s初，真的有那么重要嗎？

實(shí)際上更重要的是集成電路，分時(shí)系統(tǒng)，高級(jí)語(yǔ)言等，這些誕生于五六十年代的技術(shù)，為后來(lái)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。70年代初的成果爆發(fā)與其說(shuō)是迸發(fā)的巧合，不如說(shuō)更像是水到渠成的必然。

但這并不妨礙我們將1970s看作一個(gè)重要的里程碑節(jié)點(diǎn)，畢竟我們消費(fèi)者最熟悉的就是手頭的電腦（微機(jī)），它不凡的身世，就得1970s這個(gè)神奇的分水嶺講起：

在1970s初的3年里，如今電腦最重要的硬件軟件紛紛登上歷史舞臺(tái)；

往后的“今生今世”，大致是基于這些成果的不斷升級(jí)創(chuàng)新。

往前的“史前文明”，大致是三化：硬件小型化（集成電路）、操作系統(tǒng)人性化（分時(shí)）、編程語(yǔ)言高級(jí)化（自動(dòng)化）。

彩蛋

前面提到的1970s初那些技術(shù)，皆由美國(guó)創(chuàng)造，想必當(dāng)時(shí)美國(guó)是盛極一時(shí)吧？

恰恰相反，當(dāng)時(shí)美國(guó)的日子并不好過(guò)。

上世紀(jì)70年代的美國(guó)，經(jīng)濟(jì)上終結(jié)了二戰(zhàn)以來(lái)的高速增長(zhǎng)，進(jìn)入停滯階段；政治上處于冷戰(zhàn)時(shí)期的“蘇攻美守”階段，美國(guó)面臨很大壓力。后來(lái)長(zhǎng)期稱霸CPU的英特爾，當(dāng)時(shí)也曾陷入絕境，在1975年甚至要考慮賣掉自己。

可危機(jī)時(shí)常是危與機(jī)并存不是嗎？

美國(guó)擔(dān)心蘇聯(lián)核武轟炸導(dǎo)致自己的指揮系統(tǒng)癱瘓，所以研發(fā)了“阿帕網(wǎng)”（1969），互聯(lián)網(wǎng)由此發(fā)端。

70年代初各成果固然誕生，但還不成氣候，直到90年代才迎來(lái)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)大繁榮。而這一繁榮的技術(shù)底座，早在70年代就已埋下伏筆。

國(guó)內(nèi)正處制裁危機(jī)，但也因此大力推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)業(yè)體系將迎來(lái)一次自底向上的涅槃重生。

2020s初的此時(shí)時(shí)刻，或許正如1970s初的彼時(shí)彼刻。相信今天夾縫生存的不屈成長(zhǎng)，終會(huì)在不遠(yuǎn)的未來(lái)，結(jié)出累累碩果。

參考資料

[1]馬丁?坎貝爾–凱利, 威廉?阿斯普雷等. 計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)史（第三版）[M]. 人民郵電出版社, 2020.

[2]吳軍. 浪潮之巔（第四版）[M]. 人民郵電出版社, 2019.

[3]邁克爾·馬隆. 三位一體：英特爾傳奇[M]. 浙江人民出版社, 2015.

編輯：黃飛