PC硬件史话（三）：开放为王封闭为寇

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导语：上回我们说到上世纪七十年代末期，由 Altair 8800 引发的微型计算机普及浪潮以及各家公司各种机型间的大战。让我们继续顺着时间线前行，来到激动人心的八九十年代，首先登场的，便是 IBM PC。
IBM Personal Computer

新兴的个人计算机市场发展之迅猛是大公司们都始料未及的，据统计，1979年 PC 市场的销售额就达到了1.5亿美元，并且这个数字还在以每年超过 40% 的增速发展。如此具有前景的市场很难不吸引大公司们的眼球，随着 IBM 的一批同级别的竞争对手，如惠普和德州仪器等大厂的入场，IBM 也开始了自己的个人计算机设计之路。时任总裁约翰·欧宝和 CEO 法兰克·卡里在公司内部设立了很多有半自主性质的“独立业务单元”以鼓励创新，而后来的 IBM PC 缔造者之一，威廉姆·罗威，被任命为入门级分部的负责人，准备开发一款面向个人的微型计算机。

IBM 5150

首先，他们展开了市场调查。经销商们普遍回应对 IBM 的 PC 十分有兴趣，但是新的产品不能以 IBM 以前的那种风格来设计、售卖，他们要求 IBM 必须使用标准的元器件，以方便维修服务。鉴于 Apple Ⅱ 的畅销，就算是经销商们不喜欢苹果公司的做法，他们也没有办法。然而他们更加不指望 IBM 会改变以往的风格和官僚作风，去推出一款符合市场需求的微型计算机。

急于推出自家微机打入市场的 IBM 想到了走 OEM 的路子，正巧雅达利有成为 OEM 制造商的意愿。于是，罗威在 1980 年七月份的一次高层会议上提议用基于雅达利 800 的平台来打造第一款 PC，同时还提议收购雅达利，原因是“因为在 IBM 的文化基因中，我们没法做成这件事”。CEO 卡里也承认了罗威对于企业文化的描述，在当时的 IBM，需要四年和 300 人的团队才能打造出一款个人电脑。作为收购雅达利的替代方案，高层给予了罗威尝试的机会——允许他组建一支独立的开发团队，而罗威保证，在不用 IBM 传统方式的情况下，他可以在 30 天内给出原型，在一年的期限中做出成品。

当时世人都不相信 IBM 可以如此之快的推出自家的 PC，甚至于有分析师说：“要让 IBM 推出一台个人电脑就好像要教会一只大象跳踢踏舞”。事实上，在 1980 年八月份的展示中，他给出的原型机还仅仅处于勉强能运行起来的阶段。不过，雄心勃勃的罗威在当时已经制定了一份详细的商业计划，其中对于新型计算机的描述是一个开放式架构，可以采用非专有的软硬件，同时在实体店中售卖，而这些全部有违于 IBM 的传统。

不过高层却十分看好罗威的计划，在总裁欧宝的强力支持下，罗威组建了一个仅有 12 人组成的独立团队，这其中就有 PC 之父——唐·埃斯特利奇，当时他刚从一个失败的小型机项目中退出来。唐·埃斯特利奇主动请缨担任团队的领导人物，为了在一年之内端上成品，他们决定采用市场上已经成熟化了的标准方案。到了四月份，整台机器的硬件配置被确定了下来。在核心的 CPU 选择上，他们采用了已经在 IBM 别的产品线上使用过的，有着不错软件适配基础的 Intel 8088，而不是等自家更强的新处理器完工。另外，他们在硬件上还预留了可以让用户自行扩展的接口。而在操作系统方面，他们与当时并不知名的 Microsoft 合作，将 DOS 搬上了自家的 PC 平台，命名为 PC DOS，同时新产品也兼容流行的 CP/M 系统，意味着上市即有非常多的软件不用重新改写编译即可在 IBM PC 上面运行。

经过一年的紧张开发，1981 年 8 月 12 日，IBM 正式发售了 Personal Computer，型号为 5150，定价 1565 美元，包含主机和键盘，可选配显示器和打印机 。他们还请来了默剧大师卓别林的经典角色——小流浪汉，来主演一系列的电视广告。想看广告请：av13600236

得益于优秀的设计和侧重“个人化”的广告宣传，IBM PC 一上市就取得了巨大的成功，到 1984 年，系列已经占据了整个 PC 市场三分之一的份额。IBM PC 接过了由前辈传过来的计算机普及化大旗，引领了这场一直持续到二十一世纪的信息化革命。1982 年年末，《时代》周刊把“年度人物”更改成了“年度机器”，将 IBM 5150 请到了自己的封面上。

成为行业标准

成功的不仅仅是 IBM 5150 这么一款机型那么简单，它如同当初罗威计划的那样，使用了开放的硬件架构，还预留了可扩展接口。团队还将 PC 的设计公知于众，每台 PC 都附带了一本技术参考手册。标准、通用的组件和预留的可扩展接口使得用户可以自行安装相兼容配件，比如可以把内存从 64k 扩展为 128k 等等。开放标准也使得 PC 拥有了一大批为其制造配件的厂商，大大促进了微机行业的整体发展。

硬件上用了通用组件，而细节又都公布在外，这不是给“山寨”留了非常大的口子吗？很快，其他的一些公司开始模仿 IBM PC 推出自家的 PC 产品，这其中大部分都是直接复刻了 PC 的设计。不过尽管 IBM 几乎公开了全部细节，但唯独保留了 PC 的一个基础软件模块——基本输入输出系统也就是 BIOS——没有完全公开。这难不倒人，一些大厂通过逆向工程分析并成功的以不侵犯著作权的形式重新实现了与 IBM PC 兼容的 BIOS，随后顺利推出了自己的 PC，这其中大部分都与 IBM 的 PC 相兼容，也就是说在 IBM PC 上能够运行的程序都可以直接拿来跑，可以用在 IBM PC 上的配件组件可以直接插在自家的机器上用，中文的兼容机最早可能就是指代这些与 IBM PC 相兼容的机型。随着 IBM PC 的热卖以及市场上与其相似的机型日益增多，IBM PC 开始成为个人电脑行业的事实标准，兼容这个标准就可以得到几乎是整个市场的配件以及软件支持，而且并不需要任何的授权费用，何乐而不为呢？

后来，随着行业不断推出升级的机型，PC 标准也在不断地升级进化，在经历了与苹果的麦金塔（Macintosh）等挑战者的竞争并最终取胜之后，它一直被行业延续使用到了今天，可以说，如果没有当年 PC 研发团队的明智决定，现在我们可能就使用不到如此平价、多种多样的个人计算机设备了。
Intel 的崛起

讲完了 PC 标准一统江湖的故事之后，让我们重新把目光转回到我们本系列文章第一章的主角——Intel 的身上。
从 286 到 386

1982 年，Intel 发布了 80286，这是一枚在 8086 基础上的改进型处理器，从图中我们可以看到，80286 的外形已经开始靠近我们现在常见的处理器长的那样子了。它仍然是一枚 16 位处理器，但是加入了保护模式（简单来说就是可以保护程序实际内存地址不为人所知），并且完全兼容针对 8086 系列编写的程序，不久之后它被 IBM 采纳用于 PC 的升级型号——IBM PC/AT 上面，随着 PC 市场的火热，它也广销世界。

伴随着计算机行业的飞速发展，内存也在不断变大，但是一枚 16 位（内存寻址总线宽度）的处理器能够直接访问的内存只有 2 的 16 次方字节，也就是 64 KiB 的空间，这大大制约了程序员的发挥，于是一枚基于 x86 架构并且能访问更大的内存空间的 CPU 便应运而生了。

1985 年，Intel 推出了 80386，在提供 32 位内存寻址能力的基础上保留了对以前处理器的完全兼容，这只是它的一部分新功能，80386 对后世影响更为深远的，便是将首次出现在 80286 中的保护模式进行了升级改造，使处理器能够支持更为现代的多任务操作系统。80386 给现代 x86 处理器基本定了型，而之后在 1989 年发布的 80486 将原本外置的缓存和浮点运算单元搬入到 CPU 内部，至此，现代 x86 处理器彻底定型。

爱恨情仇

前文提到过，x86 指令集的前身本来是 CTC 公司用来充当 8008 的开发费用“支付”给 Intel 的，也就是说 Intel 拥有其所有权。那么为什么至今世界上都还有第二家公司可以设计生产使用 x86 指令集的处理器呢？这还得从本系列文章的第一章最后留下的伏笔说起，那是 Intel 与 IBM、AMD 的两段爱恨纠葛。

IBM 当年在采用 8088 作为第一代 PC 的 CPU 时，根据当时半导体行业“第二供应商”的行规，向 Intel 施压，要求其与另一家公司合作供货，后者找到 AMD，签下了一份长期合作的协议，还有不少芯片生产厂商同时也获得了 Intel 的授权，所以当时的市场上可以见到来自不同厂商的 80x86 芯片。不过到了 80386 推出的时候，Intel 已经决心将主营业务由生产存储芯片转移到中央处理器的设计生产上面去，为了保护自家的知识产权和盈利，他们不想让别的公司成为 80386 的第二供应商。而 IBM 此时有了自己的小心思，可能是觉得用自家都可以造的 286 比较靠谱，可能是不想让 Intel 独占自己的货源，抑或是别的什么不可说的原因，总之不想用 386，而 Intel 的做法正好给了 IBM 一个不用 386 的借口，于是我们没能见到 386 被率先应用在 PC/XT 的后续机型上。

那么 386 该卖给谁呢？康柏（就是后来被惠普收购的那个）伸出了橄榄枝，最先与 Intel 合作推出了新的机型，市场反响热烈，很多生产商开始克隆康柏家的新机器。而 Intel 靠着 386 的先进设计和强大性能，一时间风头无两。但是 AMD 不乐意了，几年前签下的长期授权协议就被你这么单方面撕毁了？那么法庭见。现在有的说法是 Intel 将 AMD 状告上法院，有的说是 AMD 为原告，总之这对本是同根生的“兄弟”走上了法庭，这场官司一直打到 1990 年以 AMD 的胜利而告终。期间 AMD 也没闲着，逆向完了 386，在 1991 年的时候就推出了自家 100% 克隆出来的 Am386，以低廉的价格和比原版更高的主频打下了不少市场份额。

不过这都没有妨碍 Intel 在 1992 年的时候成为世界范围内半导体行业排行第一的领军者，不幸的是，创始人之一的罗伯特·诺伊斯没能等到如同他儿子一般的公司登顶的那一天。1990 年 6 月 3 日，诺伊斯因为心脏病发作去世，享年 62 岁。
Intel Inside

就在人们纷纷认定 Intel 下一代的 CPU 会被命名为 80586 之时，Intel 却在 1993 年 3 月 22 日发布了全新的奔腾（Pentium）处理器。这个新造出来的单词由希腊语中的五"penta"与拉丁语中用于命名元素的词尾"ium"组成。奔腾处理器是 Intel 首次用商标命名自家的处理器，从此，Intel 家的处理器受到了商标权的保护。

奔腾带来的不止是新的名字，还有新的架构。在被内部命名为“P5”的微架构中，Intel 首次引入了超标量体系，简单说来就是可以使处理器内部的多个执行单元并行化执行指令，提升效率；另一个重大改变发生在 486 转移进处理器内部的高速缓存上，从原先的通用（可以同时存放指令和数据）缓存分成了专用缓存，一半存指令，一半存数据，这种缓存设计至今仍然被保留着。

同时，Intel 开始大力推进品牌宣传，那段由五个音符组成的短旋律搭配上"Intel Inside"成为了 Intel 后来用了二十多年的经典宣传组合，深入人心。想看 Intel 的广告请：av20079214
Wintel

上世纪九十年代中期，Intel 俨然已经成为了 PC 行业的领头羊，由它参与主导制定了多种业界标准，比如用到今天的 USB 就是典型的例子。那么为什么 IBM 没能保持住自己在 PC 市场中的标准制定者的地位呢？让我们把时间倒回到八十年代。

上文提到，PC 标准是根据 IBM PC 来的，但它更是一种开放标准，想要以一己之力控制一个有数百家企业参与的开放标准，是一种妄想，而 IBM，正好就是这个做白日梦的人 。1987 年，IBM 推出了 PS/2 系列机型，其中使用的扩展总线为 IBM 新设计并专有的 MSA 总线，这与市面上已经大量存在的 ISA 卡不兼容。而数量众多的制造商也不愿意使用新的 MSA 标准，首先，用新的总线制造扩展卡要向 IBM 缴纳一笔专利使用费，这与之前 ISA 总线的开放态度截然相反；其次，新的卡只能用在新的 IBM PS/2 系列机型上面，无法与市场主流所相容。所以最终妄想通过新机型来重获 PC 标准主导权的 IBM 并没有得逞，反而逐渐被时代所抛弃。

但是业界还是需要一个领导者，需要有人出来振臂一呼建立规范行业标准，这个位置，由全面占有 PC 处理器市场的 Intel 来坐，最为合适不过了。

Intel 也当仁不让，1992 年，它开始将自家的 PCI 标准随着处理器一起推向市场，同时联合 PC 市场中几个占有率比较高的厂商，成立了 PCI-SIG 联盟，以开放共赢的态度推广 PCI 标准，最终 PCI 成功取代了之前的 ISA 等总线，成为了行业通用标准，甚至连使用 IBM PowerPC 架构的苹果麦金塔系列电脑都开始使用它。而后来的 USB 也是相似的发展历程：Intel 联合了许多业界巨头一起制定标准，并且不收取授权费用，而也正是因为这些原因，USB 在九十年代与 IEEE 1394 的战争中获胜，一直沿用到了今天。

而另一边的软件行业，微软的 Windows 逐渐占据了桌面端操作系统的领先地位。不出乎意料的，两个行业巨头走到了一起，Wintel 联盟顺利成为了整个 PC 行业的主导者，一直到二十年后的今天，仍然没有人能够撼动这个地位。一台使用着 Intel 的 CPU 和微软的 Windows 操作系统的个人计算机，就是人们口中最常说的电脑。
结语

从 PC 的发展史中，我们可以总结出一条规律，那就是封闭标准不受欢迎，开放的不一定是好的但一定会受到欢迎。

PC 已经统治了人们的桌面计算领域，CPU 行业也被 Intel 所把持着，但对于游戏玩家而言最为重要的显卡，我们一点都没有涉及到。事实上，在九十年代初期，桌面端的图形显示也就是刚刚才起步的样子，下一章，我们将把重点转向显卡领域，感受一下那些经典的老游戏们和在它们背后工作着的老显卡们。