中央處理器邁入四十歲

Intel 4004處理器（圖片來源： 維基百科


英特爾（Intel）本周二（11/15）慶祝該公司所打造的首款4004中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的四十歲生日。

英特爾是在1971年推出4位元的Intel 4004中央處理器，這是全球首款商業化的微處理器，最早應用在Busicom計算機上。日本的Busicom公司在1970年即委託英特爾打造供UniCom計算機使用的處理器，隔年才同意英特爾將其商業化。

根據英特爾創辦人Gordon Moore所提出的摩爾定律，電腦晶片可容納的電晶體數量每兩年會成長一倍，代表效能也會提昇一倍，在此一定律下，40年後的英特爾處理器所容納的電晶體數量已是4004的43萬倍。從效能來看，4004每秒可執行9.2萬個指令，現在英特爾最新的Core i7處理器每秒則可處理920億個指令，如果使用者可以以這樣的速度打字，那麼只要1秒就可輸入俄國大文豪托爾斯泰的所有著作。

英特爾強調處理器的快速演化有助於降低設備成本，例如IBM在1981年推出的首台IBM 5050個人電腦換算成今日的價格來看是11250美元（當時為1565美元），但目前效能更強大的個人電腦平均只要500美元。

以4004處理器的售價來看，1美元大概可買到37個電晶體，但現在1美元可買到近200萬個Core i7的電晶體，英特爾說，如果汽車產業也以這個速度進化，那麼現在1美元應該可買到一部保時捷。

電晶體的尺寸也是處理器進化的重要的因素之一，貝爾實驗室（Bell Lab）在1947年發表的第一個電晶體大到可以用手組裝，但現在一個針頭大小的空間，就能容納1億個電晶體；倘若英特爾用1971年代的技術來打造現今的第二代Core處理器，那麼該處理器將會跟一個會議室（23x10呎）一樣大。

在Intel 4004問世的10年後，電腦才誕生。在這10年間，處理器被應用在計算機、洗衣機、第一台家用電腦Commodore PET、大型遊戲機，從1981年後，處理器開始被應用在筆電（Osborne 1，10.7公斤）、任天堂的NES遊戲機、個人電腦、MP3播放裝置、黑莓機、平板電腦、小筆電與Ultrabook等。

英特爾表示，雖然大家可能看不到處理器，但處理器創造了智慧型世界，不論是智慧型能源系統、交通系統、風力發電系統、車內資訊系統，或是家用的裝置與設備都有處理器的存在。

英特爾技術長Justin Rattner認為，技術的創新將會持續加速，未來40年的發展，可能等同或超過人類史上最近1萬年的演化，晶片技術的進展替許多的新的應用舖路，但未來釋放所有運算潛能的主要技術挑戰之一為降低能源損耗，如果無法降低運算的能源損耗，電力上的限制將會使摩爾定律失效。

Rattner舉例說明，假設在2020年的智慧型手機可具備先進的感應能力，但需要100 gigaFLOPS的運算效能，若今天的行動處理器要達到該效能，所需的電池尺寸與重量將是手機本身的好幾倍，才能提供600瓦特的連續電力。

因此，英特爾的目標是在未來的10年內把每次運算的電力損耗減少300倍，若能達到該目標，那麼100 gigaFLOPS的運算效能將只需要2瓦特甚至是更少的電力。（編譯/陳曉莉）


Busicom的UniCom計算機（圖片來源： 維基百科