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泰德・霍夫:通用晶片的構想者#

一九六八年秋天,史丹佛大學的助理研究員泰德・霍夫聽了一場演講,演講者是剛離開仙童半導體、正準備創業的羅伯特・諾伊斯。諾伊斯描繪的新公司願景打動了這位年輕科學家;1969 年,他放棄了史丹佛的教職,成為這家新公司——英特爾的第十二號員工。他的名字是馬西安・愛德華「泰德」・霍夫(Marcian Edward "Ted" Hoff, Jr.)。

史丹佛出身的系統思考者#

霍夫一九三七年生於紐約州羅徹斯特附近,父親是鐵路工程師。他念的是史丹佛,本科後跟著導師做的是靜電放大管一類「計算器時代人」的題材,一九六二年拿到博士。他的博士訓練讓他和同輩矽谷工程師有個不同處:他不只想「做一個電路」,而會問「這個問題的正確分解方式是什麼」。這種軟體式的思維,正是他日後最大貢獻的種子。

一九六九年初,日本桌面計算器製造商 Busicom 的工程師嶋正利(Masatoshi Shima)來到英特爾,委託開發一套新式計算器晶片組。最初的標案有 十二顆客製晶片——每顆對應一種加減乘除或鍵盤邏輯。嶋帶來的邏輯方塊圖是純硬體思維:每個功能做成一塊。英特爾當時僅有幾十名員工、資源高度緊張,接下這樁專案形同自殺。

一封提出不同方案的內部備忘錄#

霍夫被指派守望此案、以提供技術意見。他看著十二晶片的規格表,問了一個改變世界的問題:為什麼不把這十二塊的「聰明」,都搬到一顆通用處理器裡,再用軟體把計算器功能寫出來? 他的提案是三項結構:

  1. 一顆四-bit 通用 CPU,能執行任意指令序列;
  2. 一顆 ROM,存放解釋計算器按鍵的程式;
  3. 若干顆 RAM,暫存顯示與運算結果。

計算器的加減乘除,由 ROM 裡的程式實現。這樣,晶片從十二顆降到三∼四顆,而且這顆 CPU 可能還能去做計算器以外的事。

霍夫的哲學可以濃縮成一句:以硬體的通用性換取軟體的靈活性。他一九七二年對同事說:「我們賣的是一個『可以變成任何計算器』的東西。」他的檯燈下有個終年不變的信念:大多數人在看到硬體限制時收手,而通用機器把限制推給了可以反覆改寫的程式碼。

Mazor 與 Shima:架構的三重奏#

霍夫把架構想法與同事史丹・馬佐(Stan Mazor)化為可執行的指令集與微程式設計,與嶋正利往返辯論近半年。嶋起初強烈反對——在日本,運算用硬體邏輯做,速度可預測;用「程式」一名詞讓他們驚慌(那是還不存在產業的技術)。最後 Busicom 管理層對面臨成本與開發風險的英特爾讓步,採納了霍夫的單晶案。

關鍵合約:Intel 拿回微處理器的權利#

一九七一年,Busicom 因現金困難,被迫在契約上重議:Intel 得以每顆六萬美元的降價,但保留這套晶片在非計算器市場的獨家權利。這紙合約是英特爾從記憶體公司轉進微處理器產業的轉運點。同年十一月四百零四(Intel 4004)正式 announced,二千三百顆電晶體、十微米製程、七四零千赫茲——全世界第一款晶片上的通用可程式電腦。

霍夫本人對「發明微處理器」這個生活榮耀的歸屬,一生保持学者的謙遜。他清楚 insisted:架構想法是他的,實作出自法金(Faggin)、嶋正利親手;他堅持三人共享這份榮耀。一九九六年他(與 Faggin、Mazor、Shima 一起)獲頒愛德華・賓·圖靈講座獎、而他被選為一九九九級 National Inventors Hall of Fame、二零零九年(與另三人繼續共彰)獲圖靈獎之外的最高工程榮耀——美國國家技術獎章。

霍夫晚年在本田汽車的論文裡引一句話說明他對自己的定位:「我做事的方式是——上帝給了我一個現代的運算思想,我只是發問拆解。」他自認不是「造晶片的人」,而是「重新描述問題的人」。微處理器這個概念——晶片不再是零件,而是電腦——這份翻轉,正是霍夫留下的遺產。