微处理器之父 特德·霍夫 1999年 第12期 04版 #1 一 计算机产业的腾飞借助于三项最重要的发明，一项是贝尔实验室肖克利等三人发明的晶体管，一项是诺宜斯和卡尔比发明的集成电路，另一项则是特德·霍夫（Ted Hoff）1971年发明的微处理器。与前两项产品的发明者不同，霍夫既没有享受到巨大的财富，也没有因此获得什么特别的荣耀，迄今这位发明人还未得到公众的充分认识。但是霍夫的发明如此重要，使他可以无愧地跻身于20世纪最伟大的科学家之列。（^120401a^） 对于自己的成就，霍夫一向保持着低姿态。因为一种不为公众所瞩目的形象更有助于他继续从事新产品的开发。当他在叙述发明微处理器过程的细节时，就像是一名学生在向老师汇报他刚刚结束的暑假活动。但这种谦逊的态度并不能改变这项发明的意义。 著名的《经济学家》杂志将霍夫称作是“第二次大战以来最有影响的7位科学家之一”。1978年，他被提升为英特尔研究员（至今一共只有两个人获得过类似的称号）。这意味着，他在研究方面具有很大的自主权。他主要研究多种开创性的技术问题，他喜欢这类具有挑战性的工作。在完成微处理器之后，他又着手研制一种语言识别装置，可复制人类的语言，它是以英特尔“2920型”为基础的。霍夫和他的两位同事获得了“2920型”的专利，这是霍夫的第14项专利。霍夫认为自己占了天时和地利之便：“如果我们没有在1971年发明4004微处理器，那么别的什么人也会在一两年里发明它。” 1982年底，霍夫宣布他将离开自己工作了14年的英特尔，这震动了整个IT业。他说他需要变换一下工作环境。他接受了硅谷另一家公司阿塔里（Atari）的聘请，担任公司副总裁，负责研发。因为Atari有志将计算机推向家庭，而消费市场则正是霍夫最感兴趣的领域。但这步棋没走好，1984年7月，也就是他加入18个月后，该公司就被卖掉了。霍夫便开始从事一些独立的咨询和研究工作。他将加州森尼韦尔家中的车库改装成实验室。他说在车库里就可以建成几乎任何想建成的东西。 #1 二 1937年10月28日，霍夫出生于纽约州的罗切斯特。他在市郊的北奇利村附近长大。他的启蒙教育始于只有一间教室的乡村学校，一名教师要分别教7个年级的13名学生。父亲在通用铁路信号公司工作，是电气工程师，也是使他从小对电学产生兴趣的启蒙人。霍夫的叔叔是位化学工程师，他送给年轻的霍夫一套化学实验设备，并给他订了《大众科学》杂志，使霍夫在孩提时代就对科学产生兴趣。他曾有一本《联合收音机目录》，爱不释手，从此开始学习电子学。上中学时，更对这门课情有独钟。 1954年，霍夫进入纽约州特洛伊的伦塞勒综合工学院攻读电子工程。大学期间每年暑假都到通用铁路信号公司的电子实验室做技师。对电子磁道电路的部分设计提出了多项改进意见，所以他的名字也登上了两项专利证书。1958年，他以获奖论文“晶体管中的电流转换方式”获得学士学位。他久闻F·特曼教授的大名，因此报考了斯坦福大学，在这里获得了电子工程硕士和博士学位，同时又获得了两项专利。 读本科时，霍夫很少接触计算机，只选修过一门计算机课程。在斯坦福大学期间，他对模式识别和图像处理最感兴趣。因此毕业后作为副研究员留在斯坦福大学，又与论文导师一起获得了一些专利。 在从事十年学术研究后，霍夫创业欲望开始蠢蠢欲动。“我需要就某种具有潜在经济价值的思想进行开发工作。在这种时候，最大的捧场莫过于别人为你的这个打算出钱。”1968年，英特尔刚刚成立，正在搜罗研发人员。斯坦福大学的人竭力推荐霍夫，但英特尔首先看上了IBM的一位工程师。这位仁兄留恋纽约州，不愿西行。后来他们又想聘请仙童的一位工程师，但人家也谢绝了。诺宜斯这才拿起电话，将这位公司的未来吉星请进大门。 #1 三 霍夫负责英特尔研发工作，在一间很小的实验室工作，还和另一位同事合用。房间堆着联碳公司的一盒盒元件，又占去了一半空间。当时公司研究重点是半导体存储芯片。1969年6月20日，日本商事公司的一组工程人员从东京到硅谷，来见霍夫。他们想让英特尔设计一些特殊的芯片，用于计划中的合成计算器。不巧，霍夫去太平洋的塔布堤岛度假了。 休假归来，日本的工程师们还在等着他，日本人提出了一套六种极其复杂的芯片设计方案。这种设计对当时的英特尔来说太复杂了。 霍夫书桌旁是一台DEC的PDP－8型小型机。过去他曾设想把一台计算机放在一个芯片上，如今这个想法又浮现出来：“我凝视着PDP－8型计算机，凝视着商事的设计方案。我纳闷，他们这种计算器为什么要搞得这么复杂？”霍夫的灵感来了，他设计出世界上第一个微处理器，把CPU的所有功能集成在一个芯片上，把两个存储芯片附加上去，一个存储数据，另一个装有驱动CPU的程序。这样不但使计算器变得简单，而且成本也大为降低，但商事公司对这一设想不以为然：“离远点，别打扰我们。我们知道自己在做什么。” 在这件事上，诺宜斯坚决支持霍夫。几年前，诺宜斯就曾预见微处理器的可能性。在六十年代末的一次会议上，他曾预言将会诞生一种装在一个芯片上的计算机。当时一位持不同观点的人说：“天哪！我肯定不希望我的那台计算机会丢失在地板的一个小洞里。”诺宜斯笑道：“你完全搞错了。因为你的书桌上有一百多个计算机呢，丢掉一个算什么。” 当时业内普遍认为设计大型机才是大有可为的领域。然而，霍夫另辟蹊径，他说服了刚从仙童公司跳槽的斯坦·麦卓尔与他合作，共同研制。“真正的关键不一定是组件的数目，而在于组织、结构概念。你拿来一台通用计算机，并把它造在一个芯片系统上。”霍夫的突破就是对芯片组结构的设计，芯片本身由公司另一位工程师费金制作。 1969年10月，霍夫的微处理器与商事的方案一同送到公司总部。霍夫尽力为他的作品进行辩护。商事的经理被说服了，双方签署合同，规定由商事独家享用霍夫设计的这种微处理器。霍夫设计的结构由费金在硅片上实现。1970年春，他确定了芯片的大小和晶体管数目。1971年1月，第一个真正可以运转的微处理器出世了。定名为“4004型”。第一个“4”是指以4位为单位的设计思想，后一个“4”是指由英特尔制造的第4种专用芯片。 这时，计算机终端公司也找上门来，也要为他们生产一种专用芯片。于是霍夫和麦卓尔设计了一种比4004型更强大的微处理器，称为“8008型”。这是第一个真正的微处理器。 #1 四 1971年初，4004芯片送到商事公司，立即遭到拒绝。当时计算器市场大面积削价。这个一年前签订的合同现在看来太破费了，商事要求重新协定价格。霍夫听到这一消息，就对公司销售部的人说：“谢天谢地！你们要从商事那儿要回将‘4004型’卖给其他客户的权利。”为降低价格，商事同意放弃它对4004型芯片的独享权。 但英特尔销售部并不认为微处理器是一种有销路的产品，他们认为不值得花代价生产和推销。因为此前4004没有公布于众，还没有什么市场需求，霍夫等人不断催促。“我们每个月都向他们提出这个要求，但他们每次商议的结果都是——暂不公布。”最后曾在TI任职的格尔·贝克出任销售部主任，态度才积极起来。 1971年，英特尔终于在《电子新闻》上刊登了4004型芯片的广告：“一个集成电子新纪元的到来——能把一个微型程序控制计算机放进一块半导体芯片。”但电子行业对4004型反应谨慎。秋季Comdex上，一位顾客说英特尔胆大妄为，竟敢声称把一台计算机放进一个芯片上，麦卓尔给他看了芯片，他才很勉强地同意这玩意可以叫计算机。 1972年中，霍夫和麦卓尔出差三周，巡回到一些公司举办讨论会。人们最常向他俩提的问题是：“如果坏了，你们怎么修理它。”人们无法想像计算机竟然也可以像电灯泡似的，用坏后一扔了之。还有的顾客冷言嘲讽：“你们怎样确保它是在工作呢？” 的确，要让人们接受微处理器概念绝非易事。1972年，技术报刊才首先注意到它。1978年初，电子学杂志才开始登满了介绍这一奇迹的文章。越来越多的公司追随英特尔推出“纸老虎”产品，市场十分混乱。“人们习惯认为计算机是一种巨型而昂贵的装置，因此一定要保护它，看守它，小心对待它，高效率地使用它，才合算，才值得。” 1972年3月，也即英特尔公布4004型后4个月，TI公司也推出8位的微处理器，两家公司产生了争执。最后，是英特尔获得了专利。但霍夫说：“我并不认为一旦为微处理器申请了专利后，就可以声称拥有了微处理器的一切。” 霍夫等人继续加以改进。1973年8月，“8080型”问世。首次使用了MOS（金属氧化物半导体）工艺，8080成为有史以来最成功的微处理器之一，这也是第一个真正的通用微处理器，是20世纪最后25年里一项具有划时代意义的发明。公司销量扶摇直上，最初售价360美元。但批发价大约只需2.5美元，这也是真正推动微机市场的产品。这股热潮首先来自阿尔泰，后来的主角则是苹果。霍夫说：“我对微处理器在个人计算机中的应用也感到非常惊讶。我没有想到人们会仅仅为了业余的爱好而买微机，随着影像游艺机的发展，个人计算机成为人们又一种娱乐工具。任何一位发明家如果能够创造出什么来提供给人们娱乐，他就能获得成功。”1969年，霍夫研制第一种微处理器时，很难把程序员吸引到他的研究组来。因为大家都把精力集中到大型机上。但如今每天都有程序员迈进霍夫的房间，要为微处理器编程。 霍夫也看清了这场革命的影响：“我们将处于一场革命之中，它将持续50～100年。今天的年轻人正在成长起来，他们对计算机不再感到害怕，他们将把计算机的使用范围进一步扩大。”