特德·霍夫

特德·霍夫，1937年10月28日出生在美國紐約州的羅徹斯特（Rochester），微處理器（CPU）之父。

1971年11月15日，英特爾公司發佈世界上首枚微處理器芯片Intel 4004，該芯片上集成了兩千個晶體管，處理能力相當於世界上第一台計算機。這顆微處理器的總設計師就是特德·霍夫，他因發明了微處理器，被英國《經濟學家》雜誌稱為“第二次世界大戰以來最有影響的科學家之一”。

他以PDP-8為基礎勾畫出了他心目中的通用芯片的雛形：加大芯片的集成度，使功能亦隨之增強；芯片的輸入信號構成對集成電路的一系列指令，輸出信號則送出數據或用以控制其它的芯片。在設計中霍夫充分實踐了圖林和馮·諾伊曼的存儲程序的思想，該芯片若安裝上輸入、輸出設備及存儲器，就能控制從存儲器中讀出指令並執行之，也就是説它具有可編程性，而可編程性決定了其具有通用性。若將完成某單一功能（如計算器）的程序永久地儲存到存儲器中，讓微處理機只運行該程序，則該微處理機就成為用户所希望的單功能機。

1971年，霍夫與他的同事完成了第一個可供使用的微處理器，編號為4004，第一個“4”代表此芯片是客户訂購的產品編號，後一個“4”代表此芯片是英特爾公司製作的第四個訂製芯片。這種數字代號卻一直延用。霍夫終於如願以償，他在世界第一個微處理器上，集成了2000多個晶體管，發明了世界第一塊大規模集成電路4004，在電子計算機歷史上，寫下了光輝的一頁。4004芯片基本具備了微處理器的特點，用它來做計算器，改變了傳統計算器的形象。採用4004芯片後，再配用一塊程序存儲器，數據存儲器，移位寄存器，再加上鍵盤和數碼管，就構成了一台完整的微型計算機。

英特爾公司在推出了4004之後，經過應用實踐，不斷推陳出新，1973年正式推出了8位微處理器8008及其改進型號8080。這種芯片大約集成了4800個晶體管，運算速度比4004快20倍。它就是後來被用於世界第一台微電腦“牛郎星”上的芯片。Intel 4004的出現宣告了集成電子產品的一個新紀元。之後微處理器的迅速發展，是霍夫始料未及的。微處理器之父霍夫的開創性工作是永遠不應該被人忘記的。

計算機產業的騰飛藉助於三項最重要的發明，一項是貝爾實驗室肖克利等三人發明的晶體管，一項是諾伊斯（Robert Noyce）和卡爾比（Jack Kilby）發明的集成電路 ^[5]  ，一項則是特德·霍夫1971年發明的微處理器。與諾伊斯和卡爾比不同，霍夫既沒有享受到巨大的財富，也沒有因此獲得什麼特別的榮耀，迄今這位發明人還未得到公眾的充分認識。但是霍夫的發明如此重要，使他可以無愧地躋身於20世紀最偉大的科學家之列。

對於自己的成就，霍夫一向保持着低姿態。因為一種不為公眾所矚目的形象更有助於他繼續從事新產品的開發。當他在敍述發明微處理器過程的細節時，就像是一名學生在向老師彙報他剛剛結束的暑假活動。但這種謙遜的態度並不能改變這項發明的意義。

著名的《經濟學家》雜誌將霍夫稱作是“第二次大戰以來最有影響的7位科學家之一”（One Of The Seven Most Influential Scientists Since WWII. ） ^[3]  。1978年，他被提升為英特爾研究員(至今一共只有兩個人獲得過類似的稱號)。這意味着，他在研究方面具有很大的自主權。他主要研究多種開創性的技術問題，他喜歡這類具有挑戰性的工作。在完成微處理器之後，他又着手研製一種語言識別裝置，可複製人類的語言，它是以英特爾“2920型”為基礎的。霍夫和他的兩位同事獲得了“2920型”的專利，這是霍夫的第14項專利。霍夫認為自己佔了天時和地利之便：“如果我們沒有在1971年發明4004微處理器，那麼別的什麼人也會在一兩年裏發明它。”

1937年10月28日，霍夫出生於紐約州的羅切斯特。他在市郊的北奇利村附近長大。他的啓蒙教育始於只有一間教室的鄉村學校,一名教師要分別教7個年級的13名學生。父親在通用鐵路信號公司工作，是電氣工程師，也是使他從小對電學產生興趣的啓蒙人。霍夫的叔叔是位化學工程師，他送給年輕的霍夫一套化學實驗設備，並給他訂了《大眾科學》（Popular Science）雜誌，使霍夫在孩提時代就對科學產生興趣。他曾有一本《聯合收音機目錄》 ，愛不釋手，從此開始學習電子學。上中學時，更對這門課情有獨鍾。

1954年，霍夫進入紐約州特洛伊的倫斯勒理工大學（Rensselaer Polytechnic Institute）攻讀電子工程。大學期間每年暑假都到通用鐵路信號公司的電子實驗室做技師。對電子磁道電路的部分設計提出了多項改進意見，所以他的名字也登上了兩項專利證書。1958年，他以獲獎論文“晶體管中的電流轉換方式”獲得學士學位。他久聞弗雷德·特曼（Frederick Emmons Terman）教授的大名，因此報考了斯坦福大學，在這裏獲得了電子工程碩士和博士學位,同時又獲得了兩項專利。

1982年底，霍夫宣佈他將離開自己工作了14年的英特爾，這震動了整個IT業。他説他需要變換一下工作環境。他接受了硅谷另一家公司雅達利（Atari）的聘請，擔任公司副總裁，負責研發。因為Atari有志將計算機推向家庭，而消費市場則正是霍夫最感興趣的領域。但這步棋沒走好——1984年7月，也就是他加入18個月後，該公司就被賣掉了。霍夫便開始從事一些獨立的諮詢和研究工作。他將加州森尼韋爾家中的車庫改裝成實驗室。他説在車庫裏就可以建成幾乎任何想建成的東西。

讀本科時，霍夫很少接觸計算機，只選修過一門計算機課程。在斯坦福大學期間，他對模式識別和圖像處理最感興趣。因此畢業後作為副研究員留在斯坦福大學，又與論文導師一起獲得了一些專利。

在從事十年學術研究後，霍夫創業慾望開始蠢蠢欲動。“我需要就某種具有潛在經濟價值的思想進行開發工作。在這種時候，最大的捧場莫過於別人為你的這個打算出錢。”1968年，英特爾剛剛成立，正在蒐羅研發人員。斯坦福大學的人竭力推薦霍夫，但英特爾首先看上了IBM的一位工程師。這位仁兄留戀紐約州，不願西行。後來他們又想聘請仙童的一位工程師，但人家也謝絕了。諾宜斯這才拿起電話，將這位公司的未來吉星請進大門。

霍夫負責英特爾研發工作，在一間很小的實驗室工作，還和另一位同事合用。房間堆着聯碳公司的一盒盒元件，又佔去了一半空間。當時公司研究重點是半導體存儲芯片。1969年6月20日，日本商事公司的一組工程人員從東京到硅谷，來見霍夫。他們想讓英特爾設計一些特殊的芯片，用於計劃中的合成計算器。不巧，霍夫去太平洋的塔布堤島度假了。

休假歸來，日本的工程師們還在等着他，日本人提出了一套六種極其複雜的芯片設計方案。這種設計對當時的英特爾來説太複雜了。

霍夫書桌旁是一台DEC的PDP-8型小型機。過去他曾設想把一台計算機放在一個芯片上，如今這個想法又浮現出來：“我凝視着PDP-8型計算機，凝視着商事的設計方案。我納悶，他們這種計算器為什麼要搞得這麼複雜？”霍夫的靈感來了，他設計出世界上第一個微處理器，把CPU的所有功能集成在一個芯片上，把兩個存儲芯片附加上去,一個存儲數據，另一個裝有驅動CPU的程序。這樣不但使計算器變得簡單，而且成本也大為降低，但商事公司對這一設想不以為然：“離遠點，別打擾我們。我們知道自己在做什麼。”

在這件事上，諾伊斯堅決支持霍夫。幾年前，諾伊斯就曾預見微處理器的可能性。在60年代末的一次會議上，他曾預言將會誕生一種裝在一個芯片上的計算機。當時一位持不同觀點的人説：“我肯定不希望我的那台計算機會丟失在地板的一個小洞裏。”諾伊斯笑道：“你完全搞錯了。因為你的書桌上有一百多個計算機呢，丟掉一個算什麼。”

當時業內普遍認為設計大型機才是大有可為的領域。然而，霍夫另闢蹊徑，他説服了剛從仙童公司跳槽的斯坦·麥卓爾（Stanley Mazor）與他合作，共同研製。“真正的關鍵不一定是組件的數目，而在於組織、結構概念。你拿來一台通用計算機，並把它造在一個芯片系統上。”霍夫的突破就是對芯片組結構的設計，芯片本身由公司另一位工程師費金（Federico Faggin）製作。1969年10月，霍夫的微處理器與商事的方案一同送到公司總部。霍夫盡力為他的作品進行辯護。商事的經理被説服了，雙方簽署合同，規定由商事獨家享用霍夫設計的這種微處理器。霍夫設計的結構由費金在硅片上實現。1970年春，他確定了芯片的大小和晶體管數目。1971年1月，第一個真正可以運轉的微處理器出世了。定名為“4004型”。第一個“4”是指以4位為單位的設計思想，後一個“4”是指由英特爾製造的第4種專用芯片。

這時，計算機終端公司（Computer Terminal Corporation）也找上門來，也要為他們生產一種專用芯片。於是霍夫和麥卓爾設計了一種比4004型更強大的微處理器，稱為“8008型”。這是第一個真正的微處理器。

1971年初，4004芯片送到商事公司，立即遭到拒絕。當時計算器市場大面積削價。這個一年前簽訂的合同看來太破費了，商事要求重新協定價格。霍夫聽到這一消息，就對公司銷售部的人説：“你們要從商事那兒要回將‘4004型’賣給其他客户的權利。”為降低價格，商事同意放棄它對4004型芯片的獨享權。

但英特爾銷售部並不認為微處理器是一種有銷路的產品，他們認為不值得花代價生產和推銷。因為此前4004沒有公佈於眾，還沒有什麼市場需求，霍夫等人不斷催促。“我們每個月都向他們提出這個要求，但他們每次商議的結果都是——暫不公佈。”最後曾在德州儀器任職的格爾·貝克出任銷售部主任，態度才積極起來。

1971年11月15日，英特爾終於在《電子新聞》（Electronic News）上刊登了4004型芯片的廣告：“一個集成電子新紀元的到來——能把一個微型程序控制計算機放進一塊半導體芯片。”（Announcing a new era of integrated electionics - A micro-programmable computer on a chip! ） ^[1-2]  但電子行業對4004型反應謹慎。秋季Comdex上，一位顧客説英特爾膽大妄為，竟敢聲稱把一台計算機放進一個芯片上，麥卓爾給他看了芯片，他才很勉強地同意這玩意可以叫計算機。

1972年中，霍夫和麥卓爾出差三週，巡迴到一些公司舉辦討論會。人們最常向他倆提的問題是：“如果壞了，你們怎麼修理它。”人們無法想像計算機竟然也可以像電燈泡似的，用壞後一扔了之。還有的顧客冷言嘲諷：“你們怎樣確保它是在工作呢？”

的確，要讓人們接受微處理器概念絕非易事。1972年，技術報刊才首先注意到它。1978年初，電子學雜誌才開始登滿了介紹這一奇蹟的文章。越來越多的公司追隨英特爾推出“紙老虎”產品，市場十分混亂。“人們習慣認為計算機是一種巨型而昂貴的裝置，因此一定要保護它，看守它，小心對待它，高效率地使用它，才合算，才值得。”

1972年3月，也即英特爾公佈4004型後4個月，德州儀器也推出8位的微處理器，兩家公司產生了爭執。最後，是英特爾獲得了專利。但霍夫説：“我並不認為一旦為微處理器申請了專利後，就可以聲稱擁有了微處理器的一切。”

霍夫等人繼續加以改進。1973年8月，“8080型”問世。首次使用了MOS（金屬氧化物半導體）工藝，8080成為有史以來最成功的微處理器之一，這也是第一個真正的通用微處理器，是20世紀最後25年裏一項具有劃時代意義的發明。公司銷量扶搖直上，最初售價360美元。但批發價大約只需275美元，這也是真正推動微機市場的產品。這股熱潮首先來自阿爾泰（Altair），後來的主角則是蘋果。霍夫説：“我對微處理器在個人計算機中的應用也感到非常驚訝。我沒有想到人們會僅僅為了業餘的愛好而買微機，隨着影像遊藝機的發展，個人計算機成為人們又一種娛樂工具。任何一位發明家如果能夠創造出什麼來提供給人們娛樂，他就能獲得成功。”1969年，霍夫研製第一種微處理器時，很難把程序員吸引到他的研究組來。因為大家都把精力集中到大型機上。但如今每天都有程序員邁進霍夫的房間，要為微處理器編程。

霍夫也看清了這場革命的影響：“我們將處於一場革命之中，它將持續50~100年。今天的年輕人正在成長起來，他們對計算機不再感到害怕，他們將把計算機的使用範圍進一步擴大。”