浪潮之巅——Intel和他的x86

2014年11月18日

Intel像一个爷们,而且是偏执狂,他关注用户需求,懂得坚持自我,坚信勤能补拙。

我现在这么努力,都是为了证明当初选择的正确。

发迹史

1957年,‘仙童’半导体成立,英文名FairChild,我原先以为这英文名是音译的,原来特么是直译啊(看音译‘费尔柴尔德’,联想到了Rothschild)。半导体之父肖克利(W.Shockley)博士,离开贝尔实验室,来到硅谷,创办肖克利实验室,吸引了八名青年才俊。后来由于科学家不会管理,才俊先后奔走,人称八叛逆(The Traitorous Eight)。其中包括Intel的创始人,N. Noyce\R.Moore。AMD的创始人是仙童公司的销售部长,后来也出走了。如果换乔帮主更优雅一点的说法:

“仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英,你一吹它,这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。”

Intel最初只能给IBM\DEC打打下手,做做边角料,生产些低端处理器。当时计算机都是大号的(吐槽,我们初高中时代学信息课,非要死记硬背的巨型机\大型机\小型机\微机,背这玩意儿有毛用,大部分人一辈子也见不到除了微机以外的机器),IBM作为一名忠厚老实的老大哥,是不愿意搞一些小玩意儿的。搞PC也懒得去设计处理器,写操作系统,直接扔给了Intel和微软。在70年代末80年代初,曾涌现出一大批微处理器,德州仪器、摩托罗拉、贝尔实验室,但如今人们提起微处理器,各类网站教科书全都齐刷刷地指向Intel 8086,因为它被那个时代选中了,它并不是第一批微处理器,也不是第一个技术专利,而是PC开始走向千家万户的一个象征。

其实当时的现实远没有那么美好,但人们,特别是媒体,回过头来看时,总是给成功者们一个相对优雅一点的标签。牛逼的人,小时候放个P都是香的。

我觉得,看计算机这60年的历史,还是真实一点吧。

专注的力量

Intel所处的80年代,也正好是日本经济腾飞的时期,当时日本股市占了全世界的一半。PC里面接近6成的芯片由日本公司出产,日本人甚至急于把美国的半导体工业踩在脚下。

Intel审时度势,当时果断关闭了内存业务,专心做处理器,并大规模加大处理器的研发费用,势要把技术密集型进行到底。80386的总研发费用3亿美元,这笔钱放当时超过了中国的五年计划的科研投入。后来的日本股市市值大蒸发,经济倒退二十年。资金密集型的日本半导体也很难跟Intel叫板了。

当时摩托罗拉技术上是优于Intel的,但其受限于体制问题,moto更像是老人,大的变动就伤筋动骨,Intel更像年轻人,善于调整,面对市场积极变化。而且处理器仅仅是MOTO的一个部分,对Intel来讲是整个江山。moto是无法像Intel那样下血本的。

臭就是臭,说的就是你,CISC!

我的专业方向是系统结构,记得当时整个大三,我都在纠结一个问题,RISC这么NB,为啥Intel不用?

首先,RISC为啥NB? 人类在研究计算机硬件结构时,习惯把生产生活中的经验贯彻其中,形成的学科称之为计算机体系结构。Intel由于时代所限,最开始采取了复杂指令集(CISC)沿用至今。

我还是打个比方吧。

  • 把处理器比作厨子,内存比作库房。
  • 假设:顾客对菜品的味道、风格没有要求,只关注其营养(功能)是否到位。
  • 评价标准:上菜效率

这样一来,CISC就是一家中餐馆:

  1. 菜谱(指令集)上有简单的清炒芥兰、麻婆豆腐,还有复杂的北京烤鸭、佛跳墙,做一道菜的时间是不相等的,而且差异很大,工序复杂,这样一来流水线作业就显得很困难,锅里还炖着佛跳墙呢,下一道菜洗好切好也没用啊,反正都得等
  2. 一般做菜的时候就得取菜(访存),工作台(寄存器)有限,菜做成半成品没地放,还得送回库房
  3. 服务员(编译器)会根据顾客的点菜情况,安排厨师的做菜顺序(优化),这种情况下次序安排组合太少,效率改善不大

RISC更像是西餐(讨厌西餐=-=):

  1. 菜谱上全是简单的菜品,菜名格式统一(指令集规整),都三个字的(想不出别的比喻了),比如西兰花,炸鸡腿,烤披萨(做披萨真的巨特么简单),而且做这些菜的时间是差不多的(执行步调统一),工序简单,易于实现流水线,更中餐馆比,可能菜要多上几个
  2. 工作台大,半成品有地方放,做菜的时候只从工作台取,工作台上没有的再去库房
  3. 服务员能灵活调整做菜顺序,提高厨师效率

(唔。。。终于举完了,T_T)

用行话说,RISC的优势在于:

  1. 更好地迎合了存储指令的密度,缓和了存储墙问题,加速常用指令
  2. 指令集规整,固定指令长度,易于流水线实现
  3. 编译器优化空间大

对于Intel的故事是,一开始就开了一家中餐馆,开了一半发现西餐馆特别有效率,对他自己厨师的效率提出了相当严峻的挑战。但为了维护顾客群体,不能关了中餐馆再开一家西餐馆啊,这样之前的回头客就都没了,只能硬着头皮继续做中餐。

由于效率不如人,业界骂声一片:他们中餐馆做个菜等老半天,大家别去那家吃饭了!面对这种情况,Intel坚定地坚持中餐路线一百年不动摇,一方面砸钱给研发部,买几千块的菜刀,上万块钱的炉子(这些都是在说制造工艺啦,不知道能不能意会),厨子虽然比不上人家,但基础设施甩你们几条街啊;另一方面请一些做西餐的厨子吸取经验,菜单还是老菜单,但厨房内部可以按西餐的方法来调整(微程序)。

后来的故事,大家渐渐发现,西餐厨师理论上那么牛,可开起来的馆子效率上就是比不过Intel家的。争论也就逐渐缓和了。

好了,结束这个糟糕的比喻。90年代中期后,Intel对自身CPU的微结构不断调整,从微结构来看,已经很难说是CISC了。实际上,Intel的处理器在指令译码阶段就像RISC方向转化,后端流水线已经是RISC形式。 随着体系结构和微电子技术的进步,CISC在结构上的劣势也在逐渐缩小。RISC阵营在此期间,本来市场就不大,还各自为战,结果在与Intel的商界论战中节节败退。

向前兼容

Intel是个典型的商人,顾客即是上帝。为了向前兼容,不惜逆着时代潮流(RISC vs CISC)趟出一条血路。

用户都是懒惰的,换机器可以,换软件可办不到,软件还得一个一个买新的,多麻烦啊。开发人员就更不想换了,直接换一套体系,所有的东西推倒重来,这种事情想都不敢想。

Intel的做事策略,勤能补拙。技术上有劣势,拿钱砸啊,不到最后谁能证明这条路是错的?只要市场的那块蛋糕在手,我就稳如泰山,岿然不动。与其说,Intel搞死了竞争对手,不说说,对手们都是纷纷给憋死了。只要你执着,媳妇终有一天熬成婆。

这里要请出革命路上好基友,微软小亲亲。一开始,

微软:只是因为人群中多看了对方一眼,从此再也不能忘记你容颜。

PC时代的美好童话,在IBM这个倒霉的媒人一挥手之后,正式拉开序幕。从此之后Bill(Bill Gates)要什么,Andy(Intel CEO)就给什么(Andy-Bill定律)。夫唱妇和,过着你挑水来我浇园的幸福生活。

他俩为什么能走到一起,因为有共同的人生追求:向前兼容。保证用户之前的软件能用,就意味着能留着顾客。要没了顾客,他俩什么也没有。后来的故事我们也知道了,这两位仁兄一个拉需求,一个给产品,在摩尔定律的印证下,成就了辉煌的PC时代。

AMD小弟弟

显卡吧流传着这样一句话,i3默秒全。Intel家的低端i3能秒AMD全家,黑的就是AMD。

小弟弟是由仙童的销售部长一手带大的,风格像极了一个销售人员。在市场需求的驱动下,做更便宜的产品。市场需要什么就做什么。同时为了躲开反垄断,Intel也带着AMD做CPU。后来大哥烦了,不想让小弟抄,80386就打了一场打官司。法庭的仲裁结果是,小弟可以接着生产。有时候就打打闹闹,但总然会达成和解,小弟与大哥之间也是亦敌亦友,遇到RISC挑战这种生死存亡的情况,他俩还是要团结起来相互依存。

奔4的超长流水线,没让自己火起来反而让AMD风光了一把(当年的雷鸟vs奔3的精彩段落依旧历历在目)。小弟也借后来的64位在高端市场来挑战Intel。但大哥总归是大哥,酷睿之后就把小弟打得翻不起身。后来就有了‘i3默秒全’的故事。

Tough Man with his Tough Future

能力越大,责任越大。市场占有率如此高的Intel,压力也非同小可。前几年提的超极本也没成多大气候。后PC时代,移动终端迅速崛起,又让Intel开始修补起功耗这个短板。

这次的敌人不再是当年那一群各自为战的乌合之众,是一个卖授权为主的ARM公司。Intel的性能优势毋庸置疑,但能耗比要输于ARM。而且Intel赖以为寄的市场是通用PC,换到移动终端,单个产品的利润降低,市场减小,这很不符合Intel的做事习惯,当然这种小打小闹下Intel也很难盈利。未来还是很艰难,但愿这位纯爷们,不要在移动领域丢了市场。

总结:

  1. 要专注,而且要很偏执地专注
  2. 市场决定企业生存,技术落后并不可怕
  3. 世界都在指责你的时候,试着忽略那些耳边的声音,抓住问题的本质

comments powered by Disqus