计算机速度大比拼

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众所周知，计算机的雏形在350余年前已经面世： 1642年，法国数学家帕斯卡研制出世界第一台能够进行加减运算的机械计算机。然而，直到1944年美国哈佛大学艾肯博士发明了最后一台电磁式计算机MarkⅠ为止，300余年间，计算机的运算速度才达到每秒运算200次。
　
1946年，第一台电子计算机ENIAC诞生，顿时把运算速度提高到了每秒5000次。据说，它两小时所作的计算，一个物理学家需要100年才能完成。可是，ENIAC诞生35周年之后，美国宾夕法尼亚大学组织过一场别开生面的比赛：让ENIAC与当时廉价的微电脑TRS-80同时计算从0到10000之间所有整数之平方。比赛结果ENIAC耗去整整6秒钟，而TRS-80只用了1/3秒钟时间。ENIAC是TRS-80造价的800倍，可速度仅为后者的1/18。
　
当我们重提讲这些趣闻时，不仅显赫一时的ENIAC已经作古，静静躺在美国国立博物馆里供人观赏，就连TRS-80也早成昨日黄花，不会在任何地方寻觅到它的身影。1969年美国阿波罗载人飞船第一次登上月球，指令舱电脑仅有36K存储器，今天任何一台供儿童玩耍的手持式游戏机都令它自愧莫如。
1996年12月，英特尔公司发布了它特地为美国能源部研制的超级电脑，采用9624个高能奔腾芯片，大规模并行处理数据，号称当时世界上最高速的电脑，每秒钟运算速度高达1万亿次。同年12月，以研制巨型电脑闻名的Cray公司与图形电脑巨头SGI公司合并，集两家公司的技术实力，研制出具有256台高性能处理器的超级电脑。1999年这个系统的处理器数目被提高到4096台，运算速度达到3万亿次。美国能源部则宣布，它在下一个10年的目标，是研制出每秒钟进行1 00万亿次的巨型计算机系统，听来让人大有不可思议的感觉。
2000年8月15日，华裔科学家艾萨克·张向各国专家展示了迄今最尖端的“5比特量子电脑”，并初步验证了量子计算技术的超凡魔力。量子电脑是利用原子所具有的量子特征进行信息处理的一种全新概念的计算机。它以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算能力比目前以微型晶体管电路为基础的传统计算机快几亿倍！尽管量子电脑的研制工作现在还处于十分原始的阶段，但人们坚信量子电脑终将取代传统模式的计算机，从而开创信息时代的新纪元。
　

IT业第一定律

1964年，英特尔公司创始人之一摩尔博士（G. Moore），曾以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头（1975年，他把翻一番的速度修改为2年）。打个比方讲吧：

50年代，在硅芯片上可以做一个电路，好比英特尔公司所在地圣克拉拉的一条小路。
60年代，同样大小的硅芯片可以容纳圣克拉拉镇内某个街区的大片面积。
70年代，已升格为市的圣克拉拉，其市政地图都能装进这块硅芯片里。
80年代中期，硅芯片里包容的面积，将扩展到旧金山地区的所有城镇。
80年代末期，在这块硅芯片里，地图描绘的已经是整个北美大陆。
到了90年代，如果还用地图来比喻由晶体管组成的电路，硅芯片必然“狮子口大开”，
它“吞吐”的将是全世界所有乡村和城市。
摩尔所作的这个预言，因集成电路的发展历史而得以证明，并在较长时期保持有效，被人誉为“摩尔定律”，即“IT业第一定律”。例如，1971年，英特尔公司霍夫发明的第一枚微处理器4004，集成了2300个晶体管，每秒执行6万次运算，比ENIAC电脑的计算能力还要强大。到1997年该公司推出的奔腾Ⅱ芯片时，集成的晶体管数已超过750万个，运算速度达到每秒5.8亿次。
科学家预言，微处理器硅芯片制作技术存在着一个物理极限，1995年高能奔腾处理器的电路线宽为0.35微米，而硅芯片电路线宽的物理极限是0.07到0.08微米，超过极限则光刻工艺难以为继。 因此， 摩尔定律描述的增长趋势必然会有中断的时刻。据英特尔公司格洛夫推测，摩尔定律至少还能够有效发挥15年至20年的作用。他认为到2011年，一个硅芯片上能够集成的晶体管数将是10亿个， 运行速度为每秒执行1000亿条指令，性能超过高能奔腾芯片的250倍，是最初4004芯片的43.5万倍。届时，将由生物芯片或量子器件替代硅芯片，引来新一轮冲击波。

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