第十一章 男孩和他的计算机
供小规模经费的科研单位。许多公司都宣称它们在卖并行处理机,但工业分析家对谁能提供真正的东西还有不同意见。所谓真正的东西就是一组处理机必须能够共同投入一项工作,而不是各自单独地处理不同的工作。(真正的并行处理等于在家务中妈妈和爸爸一同做饭;但妈妈做饭的时候,爸爸却在结算支票本,不管他做这事有多少用处,也是不行的。)国际商用电器公司是世界上最大的计算机公司,它也在花千百万美元在此领域进行研究工作,并希望在1987年搞出两个实验性的计算机设计和试验。可是,希利斯已成功地比其他人多连接好几万个处理器。
尽管在并行处理领域中存在一阵风的活动,其技术还处在萌芽状态。然而,对于计算机科学广泛一致的意见是,并行处理是将来的技术。1980年,日本宣布了其第五代计算机规划,国家10年投入10亿美元制造一种新型计算机,能容易地与人交谈和与环境相互作用。日本人说,这项工作的中心就是并行处理。美国政府和工业界对此做出了警惕的反应。美国国防部先进工程研究局是在苏联人造地球卫星发射成功后成立的,以确保美国在尖端技术领域永不落后。美国公布了其计算机战略,即第五代计算机规划。作为这项规划的开始部分,美国国防部先进工程研究局准备投入7,000万美元。
卓越的数学家约翰·诺伊曼是老式计算机——传统的单一处理器——的灵魂。他在量子力学、弹道学、气象学、对策论及核武器设计等方面有所创新。他在40年代提出单一处理器的结构时,并不是因为懒惰或对计算目光短浅,而是因为他认为制造一个以上处理机的计算机技术根本不存在。既然晶体管和微型芯片尚未发明,最早的计算机是用笨重的真空管制造的,连只有一个处理机的通用计算机——1946ENIAC(电子数字积分计算机)——也占满了整个房间。
在诺伊曼的设计中,处理器与计算机的存储器是分开的,存储器不仅存储某一问题的数据,而且还存储运算该数据的指令。在40年代这种分离是讲得通的,因为牵涉到两种不同的技术。处理器是用速度快而较昂贵的真空管做的,而存储器则用速度较慢而价廉的水银延迟线做的。诺伊曼的想法是,编制计算机程序,使快速的真空管忙碌,迟缓的存储器相对地闲着。这就要求程序编制员设法分解一个问题,使之一步一步地解决,如希利斯所说:“使存储信息流过处理机。”大量数据和指令通过狭窄的通道,在处理器和存储器之间来回地分流。
今天,处理器和存储器之间的明显区别不再有意义了,虽然只在一些原始的计算机里还会找到。处理器和存储器现在都用同样的材料——硅。尽管技术已经改变,但在传统计算机中让处理器忙于一步一步地解决一个问题的想法尚未改变,其结果是效能极低:97%的硅——用于存储器的部分——通常是闲着的,而只有2%—3%的硅,在极端忙碌地工作。希利斯决定找出一种方法,以便更好地利用存储器和取代一次一步地解决问题。
希利斯有而诺伊曼没有的,是小而价廉的处理器。1970年在加利福尼亚州的桑塔·圣克拉拉,有一家刚开业的小公司,名叫综合电子公司,或不太谦虚的话就叫它“智能”,曾设法把一个处理机的2,300组件做在一块八分之一英寸长、六分之一英寸宽的硅片上。微型处理器,或称“在一块芯片上的计算机”诞生了。在40至50年代,那种占满整个房间的计算机,现在只有拇指指甲那样大。
综合电子公司和其他公司不久就想出,如何成批生产微处理器,使工业都能普遍用上计算机,如同用电和水那样。按市场调查公司的统计,1975年有75万个微处理器,1985年有3.53亿个,1990年会有12亿个。
综合电子公司在70年代初