英特尔4004微处理器

霍夫被派去同日本工程师讨论Busicom公司的业务要求。第一次会谈很简短，因为霍夫当晚要飞去塔希提岛。塔希提之行让霍夫有时间仔细思考，当归来时，他对这个项目有了一些坚定的想法。

令霍夫尤其烦恼的是，Busicom计算器的制造成本与一台小型计算机不相上下。当时，小型计算机已不算昂贵了，全美各地的研究实验室都在争相购买。在大学的心理学系或物理学系看到两三台小型计算机并不算什么稀奇事。

霍夫曾使用过DEC公司的PDP-8，它的内部构造非常简单，是同类计算机中最小、最便宜的型号之一。霍夫发现，但凡Busicom计算器能做的，PDP-8都能办到，而且PDP-8还具备其他功能，但二者造价几乎一样。霍夫认为，制造这种计算器完全有悖常理。

霍夫问英特尔的老板，为什么人们要花一台计算机的价钱来买一台仅有计算机很小一部分功能的计算器。这个问题暴露了霍夫的书呆子气和他对销售的天真无知。比起计算器，霍夫更愿意要一台计算机，所以他就想当然地认为其他人也和他一样。

销售人员耐心地向他解释，这个问题的关键在于产品的包装。如果用户只想做一些运算，他们根本不想开启计算机来运行计算器程序。再说了，当时的绝大多数人（甚至包括科学家）都对计算机望而却步。从启动开始，计算器由始至终就是一台计算器，而计算机则是一台功能不明的机器。

霍夫理解销售人员的意思，但仍然想不通在通用设备同样容易制造且价格也不贵的情况下，为什么还要生产专用设备。此外，霍夫认为设计为通用机器使用的芯片会让这个项目更有趣一些（对他而言）。于是，霍夫向日本工程师提出了一个大致以PDP-8为基础的改进型设计方案。

这个设计方案其实与PDP-8有很大不同。霍夫提出的方案是设计一组芯片，而不是一台计算机。但是其中的一款芯片从好几方面来说都至关重要。首先，这是一款高密度芯片。当时的芯片最多有1000种功能——相当于1000个晶体管，而这款芯片的功能至少多一倍。不仅如此，同任何集成电路一样，这款芯片也能接收输入信号，产生输出信号。不过，这类信号在简单的算术芯片中体现为数字，在逻辑芯片中体现为逻辑值（真/假），而在霍夫的芯片中，输入和输出信号构成了对集成电路的一系列指令。

一言以蔽之，霍夫的芯片能运行程序。客户要求他们生产的是计算器芯片，霍夫设计的却是集成电路EDVAC类型的机器——基于一块硅片运行的、真正的通用计算机设备，即在一块芯片上运行的计算机。虽然霍夫的设计很像一台简单的计算机，但它比计算机又少了一些关键部件，如存储器和供用户输入和输出的外围设备。霍夫设计的这类设备被称为微处理器。微处理器之所以是通用设备，原因就在于它的可编程性。

因为英特尔微处理器使用了存储程序的概念，所以计算器制造商可以让微处理器按照他们想要的任何种类的计算器那样运行。但这只是霍夫的想法。他断定这个想法可行，也坚信这么做是正确的，然而那帮日本工程师对此并不感兴趣。霍夫大失所望，跑去找诺伊斯诉苦。诺伊斯鼓励霍夫无论如何都要坚持下去。当芯片设计师斯坦·马泽尔离开仙童转投英特尔时，霍夫便和他一同开始了芯片的设计。

此时，霍夫和马泽尔实际上还没有生产出这种集成电路。设计专家还得将设计方案转换成二维的图纸，并将线路布局实现到硅晶芯片上。芯片开发的这些后续步骤是很费钱的，所以英特尔决定在与日本客户谈妥后再从逻辑设计阶段进入下一阶段。

1969年10月，Busicom公司的代表从日本飞来与英特尔讨论这一项目。日本工程师提出了他们的需求，霍夫则展示了自己和马泽尔的设计方案。尽管方案并不能完全满足需求，但经过商谈，Busicom公司最终决定接受霍夫的芯片设计方案。这使得Busicom公司得到了该芯片的独家经销合同。这个交易对英特尔来说并不是十分理想，但他们至少推进了项目。

霍夫如释重负。他们将该芯片命名为4004，这个数字代表一块芯片所能替代的晶体管的大概数目，同时也代表芯片的复杂程度。霍夫并不是唯一一个想到要在一块芯片上造出一台计算机的人，但他是第一个将此想法付诸实践的人。在项目期间，霍夫和马泽尔解决了大量的设计问题，使得微处理器的概念更为饱满。然而，计划与执行之间还有很大的距离。

莱斯利·维达斯是英特尔芯片设计组的负责人。他知道，要想实现芯片的设计就必须有费德里科·费金的加持。费金是维达斯以前在仙童的同事，在芯片设计方面很有天赋。费金早年在意大利还为Olivetti公司设计过一台计算机。但问题是，费金不是英特尔的雇员；更糟糕的是，他不能来英特尔工作，起码不能说来就来，因为费金持有的是美国的工作签证，不能换工作，否则会导致签证失效。费金最快也要次年春天才能到英特尔赴任。随着时间的流逝，Busicom公司越发感到失望。

1970年4月，费金终于来了，他立即受命完成4004芯片的设计。Busicom公司的工程师嶋正利即将前来考察和审定最后的设计方案。费金火力全开，打算将芯片赶制出来。

遗憾的是，设计方案远远没有完成。当时，霍夫和马泽尔已经完成了芯片的指令集与整体设计，但必要的细节设计还没完成。嶋正利马上就明白了，所谓的“设计”还仅仅停留在创意阶段。嶋正利朝费金吼道：“这还只是个想法，根本不是设计方案！我是来审定设计方案的，而你们根本没做出来！”

费金坦言自己初来乍到，必须先完成设计，然后才能开始实施制作计划。在马泽尔和嶋正利（将留美时间延长了6个月）的帮助下，费金每天工作12～16小时，用极短的时间完成了工作。因为他要做的这项工作并无先例，所以他唯有边干边发明新技术才能完成任务。1971年2月，费金将可以运行的样机套件交付给Busicom公司，其中包括4004微处理器和计算器运行所需的另外8种芯片。费金成功了！

这也是一个突破。4004微处理器的意义比它本身的功能重要得多。一方面，微处理器这种新玩意儿，只不过是半导体制造商多年来一直在制造的用于数学运算和逻辑运算的集成电路芯片的一种延伸，它只不过是将更多功能塞到一块芯片中而已；另一方面，微处理器的功能太多了，这些功能彼此之间紧密集成，以至于人们运行设备时还得学会一门简单的新语言。总而言之，4004微处理器的指令集构成了一门编程语言。

费德里科·费金　英特尔公司微处理器的发明者之一，同时也是Zilog公司的创始人。（资料来源：费德里科·费金）

如今的微处理器结构比　1950年时构成计算机的满屋子的线路板更为复杂，功能也更强大。霍夫在1969年设计的4004芯片，是迈向霍夫、诺伊斯和英特尔的管理层都难以预料到的未来的第一步。英特尔两年后推出的8008芯片则是至关重要的第二步。