Labs 導讀

算力網絡、智慧家庭、元宇宙、操作系統國產化……這些熱門事物不斷涌現，讓人眼花繚亂。但萬變不離其宗，支撐起這些精巧復雜體系的技術底座，無外乎CPU、內存、操作系統、網絡協議、算法等等。那么這些技術是如何發展到今天這種形態呢，本文將以獨特視角切入，帶你暢讀計算機的今生、前世。

作者：溫作龍

單位：中國移動智慧家庭運營中心 安全產品部

Part 01 ●引言●

計算機發展史洋洋灑灑近80年，一篇短文想講透是不現實的。但不必擔心，作為普通用戶，只需記住一個神奇年代，計算機發展史就能在你眼前脈絡清晰起來，那便是——1970s初。

Part 02 ●俯瞰今生●

為什么是1970s初？因為如今我們所見的計算機，其賴以生存的各項技術，都在1970-1973這3年間呱呱墜地，不信且看——

? 1970年，英特爾，發布了第一款商用DRAM內存。電腦要是離了內存可玩不轉。

? 1971年，英特爾，發布了第一款商用微處理器，即如今的CPU。有了它，電腦才能小巧玲瓏。

? 1971年，貝爾實驗室，研發出了Unix操作系統第一版。Unix是今天絕大多數操作系統的老祖宗，包括無處不在的Linux（含安卓）、蘋果系統等等。計算機時間的“起點”（1970年1月1日0點），也是Unix定義的。

? 1972年，貝爾實驗室，研發出了C語言。C語言可能是影響力最大的編程語言了，許多操作系統、編程語言都直接或間接基于C語言。

? 1973年，ARPA，設計了TCP/IP協議，它是互聯網的基石。電影《流浪地球2》通過重啟全球互聯網拯救地球，背后依賴的正是TCP/IP協議簇。

? 1973年，IBM，發布了第一款現今結構的機械硬盤。

? 1973年，施樂公司，發明了第一款圖形界面操作系統，實現了簡單直觀的人機交互，為計算機的普及奠定了重要基礎。

總的來說，今天計算機最重要的幾樣東西，基本都在1970s初誕生。

你可能會想，哇塞，70年代初也太厲害了吧，竟然發生了這么多大事，那后來的歲月里，計算機都發展了什么？

后來的故事

? 70年代后期，個人電腦誕生，從此昂貴的計算機不再是政府、企業、高校的專屬。

? 80年代，消費者的福音——圖形界面操作系統開始商用流行，即蘋果系統、Windows（用C/C++寫的）。

? 90年代，程序員中廣為流行的生產力工具誕生——Python和Java（用C/C++寫的）。

? 90年代，數十億人工作、生活所需的信息高速公路誕生——萬維網（基于TCP/IP）。

21世紀：

? 00年代，智能手機操作系統的王者——Android、iOS誕生（間接源自Unix）。

? 10年代，移動互聯網、云計算大火。

? 20年代，現有技術的集大成者——元宇宙，在2021年起飛。

對比而言，70年代初有如開掛，濃縮了太多開創性成果，而之后的歲月里，發展似乎相對乏善可陳，更多的是既有技術的優化升級。

譬如CPU，位數從最初的4位，一路“奔騰”到如今主流的64位，性能也巨幅提升。

譬如DRAM內存，誕生之初叫DRAM（動態隨機存取存儲器，簡稱動態內存）；后來一路升級，不斷疊加前綴，如今叫LPDDR5 SDRAM（第5代低功耗雙倍數據率的同步動態內存）

圖1內存名稱釋義

如果把1970后的計算機看作“今生”，那它的“前世”又在干嘛呢？難道在1970s前，就沒有如今的這些硬件、軟件系統嗎？

要知道，人類首次登月是1969年，70年代初的那些技術都還沒問世，那登月所依賴的系統是什么模樣？

Part 03 ●回眸前世●

一般認為計算機誕生于1946年，那么直到1970年，計算機的發展都經歷了什么？這里用“三化”來概括：

硬件小型化

操作系統人性化

編程語言高級化

- 硬件小型化

最初計算機的電路用的是電子管，整體足有2個房間大。難以想象前人為了掌控這龐然巨獸需要付出多么艱苦卓絕的努力。

幸運的是，50年代有了晶體管和集成電路技術，讓CPU和內存先后開始小型化，從而逐漸實現整機的小型化。進化路線為：巨->大->中->小型機，至于微型機（微機），則到70年代才出現。

集成電路使芯片小型化的同時性能飛升，進而支撐起豐富的上層應用。而集成電路的關鍵工藝在光刻技術，所以為什么說先進***會卡脖子，因為它在產業鏈上游，一旦掐斷，下游可不就巧婦難為無米之炊了。

- 操作系統人性化

如今的電腦似乎有三頭六臂，同時放歌、下視頻、聊微信，不費吹灰之力。

然而早期的計算機卻相當“專心”，一個任務做完了再做下一個。當時計算機稀缺、速度還慢，幾十號人只能排隊輪流使用。

五、六十年代出現的“批處理”、“分時”操作系統則改善了這種糟糕的用戶體驗。

分時的精髓在于，各任務在微觀上是輪流執行，宏觀上卻表現為并行，而用戶基本察覺不出來這種假象。這個人性化的設計可算是解決了用戶的痛點，當然，這種操作離不開CPU性能的提升。

- 編程語言高級化（自動化）

Python這些年一直很火，原因之一是簡單而強大，即使非專業人員也能用Python實現辦公自動化，從重復勞動中解放出來。而這，需要感謝當年編程語言的高級化。

我們知道計算機底層是0和1，最初人類直接用0和1組成的機器語言，讀或寫都很吃力，更別說出錯后的排查了。

后來有了相對易讀的匯編語言，但效率還是相對低下。

1957年，第一款高級語言Fortran推出，實現自動編程。

從此，人只用寫簡單的表意文字，計算機就能自行翻譯為機器語言；此外，用簡單符號就能代指復雜功能，實現四兩撥千斤的效果，可以說大大解放了人力。

表1列舉了計算機早期各技術的重點發展，有興趣的可參考。

表1 計算機早期發展重點列舉

Part 04 ●照向未來●

了解計算機發展史有何意義呢？

一方面，千變萬變，底層不變。

算力網絡、智慧家庭、元宇宙，是近年來較熱門的事物，它們較大程度上是基于現有技術進行整合創新，如云計算、物聯網等等，而這二者歸根結底是CPU、內存、操作系統、網絡等等在強力支撐。了解根源，透過現象看本質，面對千變萬化的新事物才能更從容不迫。

比如算力網絡不是憑空冒出來的，它勾勒的愿景（讓算力成為像水電一樣的基礎設施，即取即用），早在1960年代分時操作系統出現后，就有了類似的設想與大規模實踐，只是由于時代的局限未能長存。

（基于這些硬件軟件構筑的計算機體系，究竟有多璀璨奪目、高效神速，可參考移動Labs公眾號的這篇《揭秘：千里送信為何能瞬時到達》）

另一方面，以史為鏡，可知興替。

隨著國際形勢的變化，推進芯片、操作系統等關鍵技術國產化的緊迫性劇增，畢竟底層為基，如果底層技術抽走，那上層建筑再絢麗宏偉也會轟然倒塌。

在國產化進程中，我們某種程度上將重走計算機生態的發展歷程，以史為鑒，可以少走彎路。

當然，本文只是拋磚引玉，嘗試撥開消費者眼中計算機上籠罩的迷霧，以一窺全貌。更多史料，可見文末參考資料。

Part 05 ●結語●

話說回來，1970s初，真的有那么重要嗎？

實際上更重要的是集成電路，分時系統，高級語言等，這些誕生于五六十年代的技術，為后來的發展奠定了基礎。70年代初的成果爆發與其說是迸發的巧合，不如說更像是水到渠成的必然。

但這并不妨礙我們將1970s看作一個重要的里程碑節點，畢竟我們消費者最熟悉的就是手頭的電腦（微機），它不凡的身世，就得1970s這個神奇的分水嶺講起：

在1970s初的3年里，如今電腦最重要的硬件軟件紛紛登上歷史舞臺；

往后的“今生今世”，大致是基于這些成果的不斷升級創新。

往前的“史前文明”，大致是三化：硬件小型化（集成電路）、操作系統人性化（分時）、編程語言高級化（自動化）。

彩蛋

前面提到的1970s初那些技術，皆由美國創造，想必當時美國是盛極一時吧？

恰恰相反，當時美國的日子并不好過。

上世紀70年代的美國，經濟上終結了二戰以來的高速增長，進入停滯階段；政治上處于冷戰時期的“蘇攻美守”階段，美國面臨很大壓力。后來長期稱霸CPU的英特爾，當時也曾陷入絕境，在1975年甚至要考慮賣掉自己。

可危機時常是危與機并存不是嗎？

美國擔心蘇聯核武轟炸導致自己的指揮系統癱瘓，所以研發了“阿帕網”（1969），互聯網由此發端。

70年代初各成果固然誕生，但還不成氣候，直到90年代才迎來互聯網經濟大繁榮。而這一繁榮的技術底座，早在70年代就已埋下伏筆。

國內正處制裁危機，但也因此大力推進關鍵技術國產化，產業體系將迎來一次自底向上的涅槃重生。

2020s初的此時時刻，或許正如1970s初的彼時彼刻。相信今天夾縫生存的不屈成長，終會在不遠的未來，結出累累碩果。

審核編輯：湯梓紅