大道小說網 第一百七十九章：中國芯（二） 文 / 紫雨涵

.    tel的技術天才們的確沾了仙童半導體的光，就在日本人想要扯皮的時候，剛剛從仙童半導體的跳槽過來的硅門電路的發明人費格金出馬擺平了日本人，然後開始和霍夫同志的艱苦設計的過程。任何事情的成功都不是偶然的，雖然天才等於百分之一的智力加百分之九十九的汗水這句話已經被證明是鬼話，但是誰也無法否認中國人的勤能補拙這句成語，兩個有著共同理想的年輕人開始了夜以繼日的設計工作。

    似乎初期的創業總是伴隨著艱苦卓絕，費格金和霍夫也是這樣，無論是為了自己的理想還是為了挽救公司抑或是在日本人面前爭一口氣，總之兩個人非常的努力，每天至少工作十五個小時，這對於生性喜歡自由喜歡寬鬆工作環境的美國人可不是一件容易事兒。到1971年的時候，在經過了連續8個月的努力工作，經過了種種失敗與成功抑或是辛酸苦辣後，世界上第一塊cpu4004終於誕生了，可以說這是一個歷史性的時刻。當然，其實這個時候中國和美國的技術還沒有徹底拉開，只是可惜，一個文化大革命使得已經意識到集成的中國科學家們為了保命再也顧不上科學研究了，在那個知識分子都是臭老九的年代，誰還有心情關心計算機的發展呢。

    當然，為busi公司生產的全球第一款微處理器inel004實是非常落後的，擁有46條指令，採用16針直插封裝。它片內集成了225個晶體管，晶體管之間的距離是10微米。能夠處理4bit地數據，數據內存和程序內存分開，1k數據內存，4k程序內存。運行時時鐘頻率預計為1m。最終實現達到了穩定值108khz，峰值740khz。能進行二進制編碼的十進制數字運算。而每秒運算6萬次，成本不到100美元

    但由於技術原因，intel的延期交貨讓busi公司頗為惱怒。與此同時，計算器領域的競爭日益激烈。當intel徹底完成4004芯片地設計和樣品的生產時，busi公司要求intel賠錢。intel同意了，但是它附加了一個條件：允許intel在除計算器芯片市場之外的其它市場上自由出售4004芯片——至此，intel公司完成了從單一的存儲器製造商向微處理器製造商的轉型，而後intel便開始了統治整個cpu地時代。

    要不怎麼說日本人只能跟著喝湯。吃肉的事情沒他們地份呢，短視就是他們的特點之一，busi欣然接受了intel8萬美元的賠款，而且擁有4004的使用權，可惜，幾年後這個計算器公司地產品就被淘汰掉了。相反，英特爾公司的首席執行官戈登.摩爾將4004稱之為「人類歷史上最具革新性的產品之一」後便開始讓費格金和霍夫兩個人放手大幹。費格金擔任小組組長。兩個鐵桿成員便是霍夫和shima（被挖到了intel），小組在美國公司一貫的重視客戶意見的傳統下對4004這款處理器進行了重大改進。無論是電路設計方案還是生產工藝。甚至指令集均做了大規模的改進。改進的結果便是1974年4月，微處理器部門研究出了叫做inel8080地微處理器。intel8080是一枚8位元處理器，時脈為2mhz，亦是第一枚可算得上地處理器。zilog製造了與8080兼容的cpuz-80。隨後intel便一路高沖，從8085到8086再到8088，80286，80386，可以說，8080為後面intel地芯片架構打下了堅實的基礎。

    為什麼說那時候地中國和國外的差距還不是很明顯呢，因為上海半導體器件研究所會同上海元件五廠、中國科學院上海冶金研究所、上海市計算技術研究所、江蘇無線器8080a，而這個時候intel也不過是剛剛研究出286而已，也就是說我國與美國的差距不到5年，但是後來隨著市場換技術口號的提出，到21世紀時，可以說在微處理器領域中國和美國的差距高達幾十年。

    而且到80年代初的時候世界上也不是只有intel能造出微處理器，中國1979年，西德1980年十月也造出了歐洲第一款微處理器siemenssab8080a-c，隨後蘇聯在1986年擁有了屬於自己的微處理器只是後來隨著資本和技術優勢的不斷增強，最終形成了intel一家獨大，amd窮追猛打的局面。

    而張國棟為龍騰選定的參照物便是intel的286微處理器，雖然386芯片很好，甚至可以說是經典，但是飯要一口一口的吃，技術等一點一點的發展，張國棟決定改變intel從8080以來便一直沿襲的架構，免得被intel給起訴。後世中國已經證明，中國搞出來的8080a是盜版，當然這也不怪中國的工程師們，畢竟那個年代可以盜版出都是不錯的，可以說整個芯片除了生產工藝，布線結構基本上就是反向工程給反出來的。

    龍騰的科學家們也在一直對intel的芯片進行反向，從最初的8088到銷售極多的80286，再到目前佔據著統治地位的80386，可以說幾乎intel在市場上面出現過得芯片龍騰就對它進行了反向，張國棟為什麼要從286借鑒。其主要原因便是張國棟根el一直採用的是複雜指令集cisc。而後世已經證明，其實微機大多數的時候根本就沒有用到整個指令集的大多數，甚至只用到了20%左右。這也是簡單指令集risc出現地基礎。

    cisc可以有效地減少編譯代碼中指令的數目，使取指操作所需要的內存訪問數量達到最小化。此外cisc可以簡化編譯器結構，它在處理器指令集中包含了類似於程序設計語言結構的複雜指令，這些複雜指令減少了程序設計語言和機器語言之間的語義差別，而且簡化了編譯器地結構。以便於高級語言程序編譯和降低軟件成ium系列。每出一代新的cpu，都會有自己新的指令，而為了兼容以前的cpu平台上地軟件，舊的cpu的指令集又必須保留。這就使指令的解碼系統越來越複雜，設計難度呈幾何級數上升。而且在cisc微處理器中，程序的各條指令是按順序串行執行的；每條指令中的各個操作也是按順序串行執行地。雖然順序執行地優點很明顯，控制極其簡單，但機器各部分的利用率不高，執行速度相對較慢慢。

    而這些都是後世已經被人們所研究清楚地東西張國棟當然知道，而且更重要的是台灣地計算機生產商採用risc製造出來的單片機在市場上大放異彩已經給予了人們有力的說明。risc是行得通的。較少類型計算機指令的微處理器，起源於80年代的mips主機（即risc機）。risc機中採用的微處理器統稱risc處理器。這樣一來，它能夠以更快的速度執行操作（每秒執行更多百萬條指令。即mips）。因為計算機執行每個指令類型都需要額外的晶體管和電路元件，計算機指令集越大就會使微處理器更複雜，執行操作也會更慢。

    risc微處理器不僅精簡了指令系統。採用超標量和超流水線結構；它們地指令數目只有幾十條。卻大大增強了並行處理能力。如：去年sunmicrosytem公司推出地sparc芯片就是一種超標量結構地risc處理器。而sgi公司推出地mips處理器則採用超流水線結構。這些risc處理器在構建並行精簡指令系統多處理機中起著核心地作用。

    risc芯片地工作頻率一般在400mhz數量級。時鐘頻率低。功率消耗少。溫升也少。機器不易發生故障和老化。提高了系統地可靠性。單一指令週期容納多部並行操作。在risc微處理器發展過程中。曾產生了超長指令字（vliw）微處理器。它使用非常長地指令組合。把許多條指令連在一起。以能並行執行。;一個大規模以及超大規模處理器地設計要經過硬件描述語言電路設計、布圖和設備級地模擬仿真實驗等步驟。開發時間長。耗費資金多。雖然在80年代初期耗資在千萬美元級別。但是隨著處理器地越來越複雜。到386時期一個超大規模地處理器研究出來一般耗資超過一億美元。這也是為什麼很少有中國公司能參與到處理器研究中地原因之一。畢竟一個不能確定是否成功地cpu花費幾年地時間和上億美元地資金。這種風險還不是目前比較脆弱地中國公司能夠承受得了地。

    risc處理器因其控制器小而簡單。便於設計也便於及時發現設計錯誤予以糾正；相同地寄存器增多也使芯片比較規整。這些都使risc處理器開發成本降低、開發時間縮短。例如。risci處理器芯片集成了4萬個晶體管。設計工作量為18人月。布圖工作量為15人月；而同時期地z8000處理器芯片集成了1.8萬個晶體管。設計工作量卻為60人月。布圖工作量為70人月。可以說自從人月神話發表後。對工作量地直接簡單明瞭地分析就是對比人月了。可以輕易地看出ris比起cisc地優勢。

    而這一切地一切。都促使張國棟決定優先發展risc精簡指令架構。盡量簡化硬件設計以適應中國當時地硬件條件。盡量用先進地設計來彌補生產工藝地缺陷。而且張國棟地第一筆處理器生意也不是想和intel競爭。而是瞄準了摩托羅拉這種嵌入式芯片生產商地市場。這樣一方面可以避免和intel起直接衝突。另外一方面可以積累經驗。提高設計人員地信心