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尋找PC處理器之根:35載英特爾CPU王朝全記錄

   2011-05-13 石化石化

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前言:

歷史一再證明,生產(chǎn)力決定生產(chǎn)關(guān)系,生產(chǎn)關(guān)系必須促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。由此推論,任何IT產(chǎn)品從論證、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售到應(yīng)用,也必須符合社會(huì)發(fā)展和消費(fèi)者的客觀需求。

2006年1月4日,英特爾宣布更換新標(biāo)識(shí)。2006年1月9日,英特爾發(fā)布移動(dòng)雙核處理器Yonah以及新一代移動(dòng)平臺(tái)Napa。同時(shí),英特爾首次發(fā)布臺(tái)式機(jī)平臺(tái)系列——?dú)g躍。

自1971年英特爾發(fā)布第一款微處理器Intel 4004至今,英特爾用35年時(shí)間,完成了從單核到多核的大一統(tǒng)切換。這35年來(lái),無(wú)數(shù)歷史文獻(xiàn)已經(jīng)從技術(shù)的方向?yàn)樽x者諸君呈現(xiàn)了英特爾的技術(shù)編年史。但我們相信,唯有從用戶的需求變化出發(fā),才能更全面地解釋英特爾35年來(lái)從單核到多核的發(fā)展之路。一個(gè)產(chǎn)品,尤其是處理器產(chǎn)品,壽命是有限的,但是從中所看到的真理,卻是永遠(yuǎn)的。下面,請(qǐng)大家跟隨時(shí)光列車(chē),重回英特爾昔日發(fā)展之路,來(lái)看看英特爾布局雙核平臺(tái)的前前后后。

生于七十年代:處理器就是一種生產(chǎn)工具

1971-1978

1965年,英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登摩爾在總結(jié)芯片的發(fā)展規(guī)律時(shí)提出著名的“摩爾定律”。3年后,英特爾公司正式誕生。并在其誕生后3年,由特德•霍夫(Ted Hoff)領(lǐng)銜,推出第一款微處理器Intel 4004。1974年,英特爾推出第二代微處理器8080。第一代和第二代的微處理器具有4位數(shù)據(jù)通道,數(shù)千個(gè)晶體管。從誕生之日起,英特爾微處理器的設(shè)計(jì)初衷在于代替電子邏輯電路的器件,用于各種應(yīng)用電路中。

在英特爾推出8080不久,Zilog和摩托羅拉先后推出了類(lèi)似的微處理器。處理器的市場(chǎng)逐漸被打開(kāi),受到工業(yè)用戶的重視。從美國(guó)的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境來(lái)看,處理器在工業(yè)用戶中的順利推廣跟70年代的美國(guó)經(jīng)濟(jì)衰退環(huán)境息息相關(guān)。

在整個(gè)70年代,歐共體和日本與美國(guó)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng),美國(guó)世界經(jīng)濟(jì)霸主地位喪失,在經(jīng)濟(jì)衰退的大潮下,美國(guó)各大廠商都不得不審視成本在整個(gè)產(chǎn)出過(guò)程中所占比例,為求在三強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)中謀求更大的競(jìng)爭(zhēng)力。英特爾和摩托羅拉的4位處理器能夠替代大型電路組件,價(jià)格又低廉,有利于工業(yè)用戶控制成本,開(kāi)始受到工業(yè)用戶的好評(píng)。在當(dāng)時(shí)美國(guó)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,處理器從誕生的那一刻起,就被定義為工業(yè)工具。

1978-1982

1978年,英特爾發(fā)布8086處理器,8086處理器最高主頻速度為8MHz,具有16位數(shù)據(jù)通道,與其配合的協(xié)調(diào)處理器8087內(nèi)具有x86指令集。盡管這個(gè)時(shí)期的電腦內(nèi)存容量只能按kB計(jì)算,有用工作范圍很少,但8086是英特爾一個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)品,它標(biāo)志著英特爾率先同時(shí)進(jìn)入16位處理器和x86架構(gòu)領(lǐng)域,為當(dāng)今的個(gè)人電腦架構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

1979年,英特爾開(kāi)發(fā)出了8086的后續(xù)處理器8088,集成的晶體管數(shù)目為29000多個(gè),頻率為8MHz。1981年,IBM發(fā)布了全球第一臺(tái)個(gè)人電腦,采用的正是8088處理器,PC的推出引起了美國(guó)市場(chǎng)的轟動(dòng)和熱賣(mài)。從此,無(wú)論是工業(yè)廠商用戶還是個(gè)人用戶,PC的概念開(kāi)始深入人心,X86架構(gòu)也逐漸普及,英特爾迎來(lái)了從工業(yè)用戶到個(gè)人用戶的第一次轉(zhuǎn)戰(zhàn)。

最初PC的用途主要是作為個(gè)人工作表格處理。英特爾和IBM之所以能夠迅速推起了PC的概念,最大的成績(jī)歸功于當(dāng)年大批個(gè)人用戶和中小型公司對(duì)工作運(yùn)算的需求強(qiáng)烈,并且有足夠的購(gòu)買(mǎi)力購(gòu)買(mǎi)PC。而個(gè)人用戶和中小型公司的需求涌現(xiàn),也跟當(dāng)年的里根政府上臺(tái)后的政策息息相關(guān)。

1980年里根當(dāng)選美國(guó)總統(tǒng)以后,在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行了大刀闊斧的改革。他反對(duì)政府插手私人企業(yè)活動(dòng),反對(duì)政府控制工資和物價(jià),反對(duì)政府對(duì)經(jīng)濟(jì)生活的各種干預(yù)以及由此而引起的政府龐大開(kāi)支和妨礙自由企業(yè)的規(guī)章制度。里根對(duì)生產(chǎn)關(guān)系的改革促進(jìn)了美國(guó)企業(yè)的重新發(fā)展,令美國(guó)經(jīng)濟(jì)在80年代有了回升。在越來(lái)越多的商業(yè)活動(dòng)中,用戶需要快捷,可靠的機(jī)器來(lái)解放人手,讓商業(yè)和科研活動(dòng)更迅速的進(jìn)行。盡管PC價(jià)格高達(dá)上萬(wàn)美元,但是能夠讓公司員工從大量的人工算表中解放出來(lái),無(wú)疑是最好的個(gè)人助理。

1982-1992

自英特爾8088處理器被IBM用于PC上起,個(gè)人商用的明確定位讓當(dāng)時(shí)的大部分用戶都沒(méi)有對(duì)PC的未來(lái)發(fā)展有過(guò)多的期望。誰(shuí)也沒(méi)有料想PC不但可以用來(lái)工作,而且還能進(jìn)行學(xué)習(xí)、娛樂(lè)、遠(yuǎn)程溝通……直到1982年,英特爾研制出了最大主頻為20MHz的80286微處理器。80286的最顯著特性在于它能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù),這為后來(lái)蓋茨的多任務(wù)操作系統(tǒng)Winodows的研發(fā)提供了絕好的契機(jī)。在PC架構(gòu)上,80286也對(duì)后來(lái)的PC發(fā)展起到了關(guān)鍵作用,因?yàn)樗肓?6位工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)總線——ISA插槽,SIMM內(nèi)存最多可以擴(kuò)充至1MB。

然而,到了1985年,研發(fā)加速的英特爾發(fā)布了80386處理器,處理器歷史上的新一頁(yè)再度掀起了。

80386的主頻相比80286有了明顯的提高,它集成了27.5萬(wàn)個(gè)晶體管,最低頻率為12.5MHz,此外還有20MHz、25MHz、33MHz以及40MHz。然而,這只是“量”方面的比較,從“質(zhì)”的比較來(lái)說(shuō),80386增強(qiáng)了浮點(diǎn)運(yùn)算能力,用緩存解決內(nèi)存速度瓶頸,使用32位數(shù)據(jù)通道,PC的運(yùn)算速度得以提升。

80386增強(qiáng)的浮點(diǎn)預(yù)算能力,令PC不但可以用來(lái)商業(yè)計(jì)算和工程設(shè)計(jì),還可以用來(lái)進(jìn)行游戲娛樂(lè),一時(shí)間,吃豆、地對(duì)空打飛機(jī),甚至后期的大富翁、三國(guó)志等“有聲有畫(huà)”的多媒體游戲,開(kāi)始留在用戶的PC上。一時(shí)間,處理器、主板、彩顯、聲卡、機(jī)箱、電源、音箱、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等硬件成為標(biāo)準(zhǔn)配置。可以說(shuō),80386讓32位PC的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)得以確立。在標(biāo)準(zhǔn)確立后,組裝機(jī)也可以流行,組裝機(jī)的流行終于為PC的徹底普及化鋪平了道路。

1985年,Winodws 1.0正式發(fā)布。它以簡(jiǎn)單的圖形操作界面作為賣(mài)點(diǎn),讓PC操作變得不再神秘,更多的用戶被吸引到PC上面來(lái)。在上世紀(jì)80年代和90年代,英特爾和微軟被稱(chēng)為“Wintel組合”,其最根本的原因在于他們能夠不斷拿出令用戶體驗(yàn)耳目一新的產(chǎn)品,相互配合,為整個(gè)PC產(chǎn)業(yè)造勢(shì)。不過(guò),在1985-1990年間,微軟的Windows系統(tǒng)除了圖形界面以外并沒(méi)有太多可以炫耀的地方,直到1989年英特爾再次發(fā)布新一代486處理器和1990年微軟推出Windows 3.0系統(tǒng),整個(gè)Wintel組合的黃金時(shí)期才逐漸來(lái)臨。

我們?cè)?jīng)在本文開(kāi)篇明確提出,生產(chǎn)關(guān)系一定要適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展。在上世紀(jì)80年代中后期,隨著組裝機(jī)的大量流行,越來(lái)越多的個(gè)人用戶開(kāi)始有機(jī)會(huì)用上PC進(jìn)行工作、游戲娛樂(lè)以及學(xué)習(xí),面對(duì)商用和游戲軟件龐大的消費(fèi)市場(chǎng),不少軟件開(kāi)發(fā)商所開(kāi)發(fā)的軟件所設(shè)定的系統(tǒng)配置要求越來(lái)越高,英特爾的處理器研發(fā)之路也在“摩爾定律”以及市場(chǎng)的客觀需求下,走到了486時(shí)代。

1989年,英特爾推出了以Socket 1為架構(gòu)的486芯片,它首次實(shí)破了100萬(wàn)個(gè)晶體管的界限,首次采用了倍頻技術(shù),最為關(guān)鍵的是,它首次采用了RISC(精簡(jiǎn)指令集),可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令,而386執(zhí)行同一條指令卻需要2個(gè)周期。因此,486比386要快得多。此外,486處理器的頻率可上80MHz,這些性能上的重大改進(jìn)都極大地提升了PC的運(yùn)行速度,逐漸讓游戲的復(fù)雜化成為可能。

1990年,Windows 3.0 版推出,正式加入了多媒體功能,其時(shí)正值CD等多媒體娛樂(lè)產(chǎn)品開(kāi)始流行,越來(lái)越廉價(jià)的PC已經(jīng)開(kāi)始為普通家庭用戶,特別是學(xué)生所接受。當(dāng)PC的功能被形容為“可以聽(tīng)音樂(lè),玩游戲,學(xué)習(xí),工作,打字……”等多功能機(jī)器的時(shí)候,潘多拉魔盒就被打開(kāi),釋放出無(wú)窮的魅力。在當(dāng)年,除了英特爾的80486處理器以外,還有Cyrix公司的5x86、AMD的5x86同屬486等級(jí)產(chǎn)品,以價(jià)廉物美在中低端市場(chǎng)占有一席之地,為購(gòu)買(mǎi)能力有限的消費(fèi)者提供了更多的選擇。由于所有X86生產(chǎn)廠商的努力,配備486處理器的PC成為當(dāng)今不少成熟的電腦用戶的入門(mén)機(jī)種。而在眾多的處理器廠商中,英特爾憑借生產(chǎn)規(guī)模和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)能力,加上微軟的Windows操作系統(tǒng),成為90年代初期PC平臺(tái)的最佳配對(duì),“Wintel組合”的黃金時(shí)期,也正式拉起了序幕。

從1982年到1992年,英特爾帶領(lǐng)PC經(jīng)歷了286到486時(shí)代,十年間,隨著個(gè)人用戶對(duì)娛樂(lè)等其它要求的覺(jué)醒,PC不知不覺(jué)逐漸完成了從商用領(lǐng)域延伸到個(gè)人娛樂(lè)領(lǐng)域的進(jìn)程,盡管從今天看來(lái),256色的游戲畫(huà)面和MIDI音效相當(dāng)原始落后,雙速的CD-ROM播著剛剛試驗(yàn)數(shù)碼錄音的CD碟也顯得音質(zhì)剛硬,然而,PC的娛樂(lè)啟蒙時(shí)代,已經(jīng)到來(lái)。

風(fēng)馳電摯九十年代:給我一顆奔騰的芯

1993-2000

由于AMD,Cyrix等公司均在386和486處理器上窮追英特爾不放,而且X86的命名并非英特爾專(zhuān)利。為了以正視聽(tīng),英特爾在1993年推出第五代處理器的時(shí)候,并沒(méi)有遵循原有的規(guī)則命名為“586”處理器,而是采用全新的Pentium(奔騰)標(biāo)識(shí)來(lái)加以區(qū)分。奔騰處理器的工作頻率從75HMz到120HMz不等,采用Socket 4架構(gòu)。在推出奔騰處理器的同時(shí),英特爾啟動(dòng)了著名的“Intel Inside”的營(yíng)銷(xiāo)計(jì)劃。一時(shí)間,擁有一顆奔騰的芯成為當(dāng)年電腦用戶的時(shí)髦用語(yǔ)。

其時(shí),AMD和Cyrix都分別以K5和6x86處理器迎戰(zhàn),由于奔騰處理器在整數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算上表現(xiàn)不俗,而同時(shí)代的K5和6X86都各自在整數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算上有明顯的劣勢(shì),再加上英特爾在處理器的產(chǎn)能和營(yíng)銷(xiāo)手段上占優(yōu),因此逐漸拉開(kāi)了競(jìng)爭(zhēng)距離。

不過(guò),奔騰處理器并不是90年代中期的最為人津津樂(lè)道的產(chǎn)品。在1995年,微軟發(fā)布了它歷史上最為革命性的產(chǎn)品——Windows 95操作系統(tǒng)。Windows 95極為便利的圖形操作和豐富的多媒體應(yīng)用特性令PC市場(chǎng)掀起了又一波更新?lián)Q代的狂潮。無(wú)論是老一輩的386或486電腦用戶,還是新入門(mén)的新手,都為之折腰。利用Windows 95看圖、玩即時(shí)戰(zhàn)略或者SLG甚至第一人稱(chēng)視角游戲,遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比在單任務(wù)操作系統(tǒng)DOS下用鍵盤(pán)輸入命令要簡(jiǎn)單直接,利用Windows 95聽(tīng)歌,看VCD,對(duì)個(gè)人用戶的便利性和私隱性也強(qiáng)于普通的音響和VCD機(jī)。PC的多功能娛樂(lè)應(yīng)用,出現(xiàn)了爆炸式的增長(zhǎng),如果要游戲玩得迅速,VCD看得爽,很多用戶馬上會(huì)想到配備一個(gè)頻率更高效能更好的處理器。

在這種大環(huán)境的需求下,1996年,英特爾上市了帶有MMX(MultiMedia Extensions,多媒體擴(kuò)展指令集)技術(shù)的Pentium MMX處理器。奔騰MMX處理器是上世紀(jì)90年代英特爾最為人樂(lè)道的產(chǎn)品,盡管它被英特爾鎖了倍頻,但是超外頻能力的強(qiáng)大出人意料之外,為此,不少電腦玩家開(kāi)始嘗試超頻,從而奔騰MMX也培養(yǎng)了第一代的DIY發(fā)燒友。號(hào)稱(chēng)擁有450萬(wàn)個(gè)晶體管的奔騰MMX處理器,工作頻率從133MHz起跳,直到233MHz。

超頻后的奔騰MMX處理器猶如阿拉丁的神燈,對(duì)加速游戲以及各種應(yīng)用程序起到了立桿見(jiàn)影的效果,同時(shí)為英特爾的處理器效能贏得了極高的美譽(yù)度。時(shí)至今天,在經(jīng)典的超頻產(chǎn)品中,奔騰MMX依然占有重要的地位。

1998年,英特爾發(fā)布奔騰2處理器。奔騰2是英特爾歷史上第一款外頻提升至100MHz的產(chǎn)品。就在奔騰2發(fā)布的同時(shí),英特爾針對(duì)PC市場(chǎng)上日益明顯的市場(chǎng)細(xì)分需求作了區(qū)隔,發(fā)布了頻率為266MHz、300MHz的賽揚(yáng),作為廉價(jià)入門(mén)級(jí)產(chǎn)品,一般面向?qū)φ麢C(jī)性能要求不高的辦公或者入門(mén)用戶。由于“閹割”了二級(jí)緩存,因此賽揚(yáng)處理器歷來(lái)不敵同等級(jí)的奔騰級(jí)處理器。盡管如此,由于售價(jià)便宜許多,因此這些年來(lái),真正為英特爾贏取市場(chǎng)份額的,就是賽揚(yáng)系列處理器。

1999年,英特爾正式推出了奔騰3處理器。奔騰3處理器從450HMZ開(kāi)始起跳,擁有950萬(wàn)個(gè)晶體管,更重要的是,它新增加了能夠增強(qiáng)音頻、視頻和3D圖形效果的SSE(Streaming SIMD Extensions,數(shù)據(jù)流單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展)指令集。不過(guò)帶有SSE指令集的奔騰3風(fēng)頭依然不是當(dāng)年最強(qiáng)勁的,因?yàn)橛⑻貭柊l(fā)布的帶有128KB二級(jí)緩存的賽揚(yáng)300A處理器由于可以把FSB從66MHz加至100MHz,因此超頻性能十分優(yōu)越,而超頻后的效果更為發(fā)燒友贊口不絕,在許多年后的今天,提及超頻王,骨灰級(jí)發(fā)燒友依然樂(lè)意把賽揚(yáng)300A放在首位。

在整個(gè)90年代中后期中,盡管微軟先后發(fā)布了震撼人心的Winodows95和Windows 98,盡管優(yōu)秀的單機(jī)游戲,例如C&C系列、魔獸系列、Doom系列層出不窮,盡管優(yōu)秀的應(yīng)用程序,例如Photoshop系列,微軟Office、IE系列不斷更新,但是在“硬件搭臺(tái),軟件唱戲”的單機(jī)軟件黃金年代,用戶依然不能暢快感受PC應(yīng)用娛樂(lè)所帶來(lái)的“快感”,因?yàn)闊o(wú)論是英特爾還是AMD,其處理器的發(fā)展落在軟件發(fā)展的后面,對(duì)很多用戶而言,“處理器還不夠快,處理器還需要超頻”成為硬件不斷升級(jí)的第一理由。但是,很少人想到,在2000年以后,這一切都發(fā)生了翻天覆地的變化。

走過(guò)千禧年代:時(shí)代改變了……

2000-2004

2000年年末,英特爾發(fā)布了奔騰4處理器,最早的奔騰4處理器搭配英特爾自家的850主板芯片組。英特爾把它完全跟Rambus內(nèi)存捆綁銷(xiāo)售,售價(jià)非常昂貴,銷(xiāo)售一年多來(lái)銷(xiāo)量并不好,并且引發(fā)了臺(tái)灣芯片組三巨頭(威盛、硅統(tǒng)、揚(yáng)智)、眾多主板廠商和內(nèi)存廠商的一致反對(duì),英特爾后來(lái)結(jié)束了跟Rambus的合作,推出新一代的845D芯片組。接著,在2003年,英特爾推出875和865芯片組,正式支持FSB800和雙通道內(nèi)存。英特爾的奔騰4處理器也放棄了數(shù)年來(lái)從奔騰1換成奔騰2,從奔騰2升到奔騰3不斷變化的命名規(guī)則,盡管核心從Willamette演變成Northwood、和Prescott,針腳從Socket 423演變?yōu)镾ocket 478和Socket 775,“奔騰4”這個(gè)稱(chēng)呼卻一致沒(méi)有變化,便于市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)推廣。在整個(gè)奔騰4系列中,以加入超線程技術(shù)的成就最為顯著。集成超線程技術(shù)的奔騰4處理器在某些特定條件下同時(shí)處理多任務(wù),能夠提高工作效率。時(shí)至今天,在不少用戶看來(lái),超線程幾乎已經(jīng)跟奔騰4完全掛鉤。

在奔騰4長(zhǎng)達(dá)五年的推廣周期中,英特爾開(kāi)始發(fā)現(xiàn),世界已經(jīng)變得不同了,無(wú)論是客觀還是主觀的環(huán)境發(fā)展都出乎英特爾的意料之外。太多的變數(shù)讓昔日的巨人英特爾窮于應(yīng)付。英特爾的處理器研發(fā)工作,面臨巨大的挑戰(zhàn)。

在英特爾整個(gè)奔騰4處理器系列當(dāng)中,以Prescott核心所受的批評(píng)最多。它雖然擁有1MB的二級(jí)緩存,31級(jí)的超長(zhǎng)管線、13條SSE3指令集和0.09微米工藝制程支持,但是耗電量和發(fā)熱量相當(dāng)驚人,效能提高也不多,在一些基準(zhǔn)評(píng)測(cè)中甚至比前任Northwood核心的產(chǎn)品要差。英特爾的工程師們陷入空前的反思——是什么導(dǎo)致了英特爾進(jìn)入千禧年以后,難以拿出像486、奔騰MMX、賽揚(yáng)300A那樣經(jīng)典的產(chǎn)品?!

從市場(chǎng)的角度來(lái)說(shuō),自2001年微軟發(fā)布Windows XP以來(lái),業(yè)界近幾年在32位應(yīng)用程序和單機(jī)游戲開(kāi)發(fā)上已經(jīng)面臨登峰造極的境地。硬件設(shè)備已經(jīng)不再成為商業(yè)辦公、網(wǎng)上沖浪、家庭娛樂(lè)學(xué)習(xí)等應(yīng)用的瓶頸。自2001年以來(lái)催生的網(wǎng)上游戲、數(shù)碼照片、網(wǎng)上音樂(lè)和電影分享等應(yīng)用,一般的PC也應(yīng)付自如。很多發(fā)燒友升級(jí)新硬件,僅為追求在游戲上的點(diǎn)滴提升。在新的應(yīng)用模式?jīng)]有明朗化以前,PC的升級(jí)浪潮已經(jīng)減緩。

此外,用戶的興趣和需求已經(jīng)逐漸從固定的臺(tái)式機(jī)平臺(tái)轉(zhuǎn)移到移動(dòng)筆記本電腦和像手機(jī)和掌上游戲機(jī)這樣的手持設(shè)備上。在中國(guó),經(jīng)過(guò)十年的培育,上網(wǎng)網(wǎng)民今年才剛破一億大關(guān),但是2005年中國(guó)已擁有手機(jī)用戶3.93億。從1971年英特爾推出第一款處理器開(kāi)始,英特爾在2000年以前的每一款處理器產(chǎn)品都恰好迎合了當(dāng)時(shí)市場(chǎng)的客觀需求。但是而二十世紀(jì)的市場(chǎng)也要求以英特爾為首的硬件廠商不斷提升效能以配合應(yīng)用的速度。但是二十一世紀(jì)到來(lái)以后,市場(chǎng)的重心已經(jīng)轉(zhuǎn)移,用戶不但需求更快的電腦,而且還需要更有效率、更方便的應(yīng)用。隨之,在游戲方面效能突出的AMD和在手機(jī)領(lǐng)域耕耘多年的德州儀器,都大放光彩。堅(jiān)守提升PC頻率理念的英特爾,面臨著多方?jīng)_擊。無(wú)論是廠商客戶還是最終用戶,都要求英特爾拿出能夠符合新形勢(shì)需要的產(chǎn)品。

英特爾也的確拿出了符合新形勢(shì)的產(chǎn)品,不過(guò)這次跑出的不是臺(tái)式機(jī)處理器,而是在2003年發(fā)布的移動(dòng)筆記本平臺(tái)——迅馳。迅馳平臺(tái)的處理器由英特爾的以色列海爾發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā),并沒(méi)有過(guò)多強(qiáng)調(diào)頻率,而是強(qiáng)調(diào)整體運(yùn)算效能以及能耗。并且強(qiáng)調(diào)整個(gè)平臺(tái)的無(wú)線互聯(lián)應(yīng)用。迅馳推出后大獲成功。不僅掀起了WIFI的應(yīng)用潮流,而且讓移動(dòng)產(chǎn)品成為英特爾最賺錢(qián)的部門(mén)。在2005年,英特爾在產(chǎn)能緊缺的情況下,優(yōu)先把廠房產(chǎn)能調(diào)配給迅馳,造成跟奔騰4處理器配套的主板芯片組缺貨。英特爾臺(tái)式機(jī)處理器和芯片組所面臨的困難,在迅馳的風(fēng)光大賣(mài)面前,更顯突出。

從產(chǎn)品技術(shù)的角度出發(fā),很容易得出結(jié)論——英特爾的設(shè)計(jì)思路,就是追求穩(wěn)步按照摩爾定律前進(jìn),不斷提升處理器的工作頻率。奔騰4一直沿用Netburst架構(gòu)設(shè)計(jì),追求超長(zhǎng)的管線。這樣設(shè)計(jì)的后果就是導(dǎo)致漏電嚴(yán)重,從而引發(fā)耗電量和發(fā)熱量劇贈(zèng)。而設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)證明,性能提升40%左右的處理器,晶體管數(shù)量差不多要翻一翻。

解決漏電的辦法不少,例如采用新型的硅材料SOI(絕緣硅),AMD正是采用這種辦法。但整個(gè)制造工藝將更加復(fù)雜,AMD的K8處理器的良品率不高也正是這個(gè)原因。英特爾也有“高K”材料,聲稱(chēng)可以把漏電量降低100倍左右。但是這不會(huì)在目前馬上實(shí)現(xiàn),何況,這也不是提升效能的根本辦法。

在市場(chǎng)和技術(shù)的迫切需求下,英特爾新任CEO歐德寧上任以來(lái),逐漸改變先前以技術(shù)導(dǎo)向的發(fā)展方向,提倡以客戶需求為導(dǎo)向來(lái)發(fā)展。而英特爾的研發(fā)部門(mén)需要馬上考慮的,就是如何才能研發(fā)出適合用戶新需求的技術(shù)和產(chǎn)品。

雙核元年迎面而來(lái):重新上路 VS. 全新上路

2005-2006

轉(zhuǎn)換思路的英特爾工程師重新開(kāi)始思考:這十年來(lái),芯片生產(chǎn)已經(jīng)成功跨越了0.25微米、0.18微米,0.13微米、0.09微米、0.06微米。如果芯片生產(chǎn)仍然能以3年翻一番的速度發(fā)展,那么在十幾年之后,就必然會(huì)面臨0.05微米的物理極限。按照這樣的發(fā)展趨勢(shì)研發(fā)下去,“用一塊巨無(wú)霸式的芯片基本只有40%的提升水平”,“但兩塊相對(duì)較小的芯片,能夠提供70%到80%的性能提升”。

在英特爾看來(lái),未來(lái)的處理器依然要同時(shí)面臨大量多任務(wù)的處理,同時(shí)在今后,PC的角色即將從個(gè)人用戶娛樂(lè)工作設(shè)備延伸為家庭數(shù)碼娛樂(lè)中心。PC將承擔(dān)家庭各種設(shè)備互聯(lián)的主角。“數(shù)字家庭”概念將貫穿今后PC的發(fā)展。盡管“數(shù)字家庭”的概念已經(jīng)在英特爾這幾年來(lái)的開(kāi)發(fā)者論壇峰會(huì)不斷被提及,但是英特爾一直沒(méi)有描繪出具體的情景和相關(guān)的設(shè)備。2005年,隨著寬帶的普及、BT下載、IPTV、HDTV、網(wǎng)上音樂(lè)和網(wǎng)游的大量應(yīng)用開(kāi)始浮出水面。電腦用戶已經(jīng)開(kāi)始體驗(yàn)到,他們往往需要一邊BT下載視頻或者把視頻文件壓縮成為PSP游戲機(jī)可看的格式,一邊打著魔獸世界或者看著HDTV。在這種體驗(yàn)下,英特爾原有的帶有超線程技術(shù)的奔騰4處理器,未必能夠應(yīng)付自如。

在這種思想下,英特爾開(kāi)始考慮采用雙核甚至多核處理器的設(shè)計(jì)。因?yàn)槎嗪颂幚砥髟诙嗳蝿?wù)的效率上和功耗上與英特爾所設(shè)想的未來(lái)應(yīng)用之需求相符。 在英特爾的藍(lán)圖中,Intel把單核處理器原理比喻為一名廚師。一位廚師在同一時(shí)間只能做出一道美味的菜肴,因此客人點(diǎn)的下一道菜必需等上一道菜完成后才可以繼續(xù)。雖然我們可以進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù),但實(shí)際上每一個(gè)線程只能處理一個(gè)工作,Intel把它比喻作原始人只懂起一個(gè)爐頭做飯。而超線程的單核處理器就好比一個(gè)廚師用兩手同一時(shí)間熟兩個(gè)食物,雖然效率會(huì)比單線稱(chēng)處理好些,但還是有很多限制。最好的解決辦法,還是用兩個(gè)廚師同時(shí)做兩道菜——也就是雙核處理器。

在功耗上,雙核處理器也意味著可以打破原來(lái)單核處理器隨著頻率上升而發(fā)熱量暴漲的惡果。因?yàn)闊狳c(diǎn)是在處理器的正上方。至于雙核心,實(shí)際上有兩個(gè)熱點(diǎn),每個(gè)Die上一個(gè)意味著發(fā)熱更均勻了,那也就意味著更好的散熱。而且,用戶可以在一個(gè)核心上運(yùn)行一個(gè)單線程程序,同時(shí)關(guān)閉另一個(gè)核心。當(dāng)一個(gè)核心溫度過(guò)高時(shí),還可以讓第二個(gè)核心接替第一個(gè)核心工作。每個(gè)核心的溫度都可以得到有效的控制。溫度降低了,漏電量也得以降低。

此外,在高性能計(jì)算領(lǐng)域,對(duì)企業(yè)用戶來(lái)說(shuō),電子郵件使用使網(wǎng)絡(luò)流量增加,ERP及數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用都需要強(qiáng)勁的運(yùn)算能力。網(wǎng)絡(luò)安全的措施,也增加了計(jì)算性能的負(fù)擔(dān)。對(duì)服務(wù)器虛擬化等新的應(yīng)用模式都對(duì)處理器性能提出更高要求,數(shù)據(jù)量的急劇增加甚至使得企業(yè)用戶也開(kāi)始考慮構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)中心。使用多核處理器,企業(yè)用戶不增加硬件占地面積的情況下可以提高處理能力,刀片式服務(wù)器將變得越來(lái)越有吸引力。

英特爾所預(yù)期的種種情況表明,面對(duì)未來(lái)多任務(wù),低功耗的電腦發(fā)展前景,采用雙核甚至多核處理器,可以為企業(yè)帶來(lái)更節(jié)省成本的便利,可以為“數(shù)字家庭”方案帶來(lái)順暢的視聽(tīng)體驗(yàn),因此,2005年,當(dāng)英特爾開(kāi)始全力催谷數(shù)字家庭概念的時(shí)候,臺(tái)式機(jī)的雙核處理器平臺(tái),就提到日程上來(lái)。英特爾前CTO,現(xiàn)任數(shù)字企業(yè)部主管基辛格也表示,盡管從單核到多核需要很長(zhǎng)的的過(guò)渡期,但是未來(lái)一定是多核處理器的世界。

然而英特爾并不是多核處理器的第一個(gè)發(fā)明者。在上個(gè)世紀(jì)末期高端服務(wù)器開(kāi)發(fā)者,比如HP、IBM就已經(jīng)提出這類(lèi)可行性設(shè)計(jì),并且成功推出了擁有雙內(nèi)核的HP P把A8800和IBM Power4處理器。這類(lèi)處理器已經(jīng)成功應(yīng)用不同領(lǐng)域的服務(wù)器產(chǎn)品中。但是這類(lèi)處理器相當(dāng)昂貴,不能普及。英特爾需要做的,是在X86架構(gòu)的臺(tái)式機(jī)平臺(tái),拿出價(jià)格和性能能夠被大家接受的新品。

2005年4月,英特爾發(fā)布了雙核心臺(tái)式機(jī)處理器以及相關(guān)的主板芯片組。全新的處理器被稱(chēng)為Pentium D,D的意思為Duo(雙),先前的研發(fā)代號(hào)是Smithfield。它采用2個(gè)Prescott核心及0.09微米技術(shù)生產(chǎn)。Smithfield內(nèi)核每個(gè)核心擁有獨(dú)立的1MB二級(jí)緩存及執(zhí)行單元,同時(shí)Smithfield處理器支持800MHz FSB。因此Prescott處理器的所有功能幾乎可以在Smithfield上看到。不過(guò),由于Smithfield核內(nèi)需要增一個(gè)“arbiter stc”仲裁裝置來(lái)協(xié)調(diào)兩個(gè)核心的工作,因此Smithfield的核心尺寸將是Prescott核心的2.1倍。

第一批首發(fā)的Pentium D的型號(hào)包括Pentium D 820, 830和840,頻率分別對(duì)應(yīng)2.8, 3.0和3.2GHz。由于英特爾放棄了開(kāi)發(fā)頻率更高的處理器,改為重點(diǎn)布局Pentium D,為了回應(yīng)人們對(duì)英特爾放棄堅(jiān)持摩爾定律的議論,英特爾數(shù)字家庭事業(yè)部副總裁麥當(dāng)勞指出:“目前恰逢摩爾定律四十周年,這一里程碑事件對(duì)英特爾尤其有著重要意義。依照摩爾定律,您將可以獲得日益增強(qiáng)的計(jì)算能力,而同時(shí)成本不會(huì)保持相同幅度的增加。這也正是雙內(nèi)核處理器的意義所在。”

為了讓Pentium D更吸引人,英特爾在Pentium D中引入一些新技術(shù),比如支持64位系統(tǒng)的EM64T技術(shù)、EIST技術(shù)(增強(qiáng)型Intel SpeedStep技術(shù))和英特爾的為下一代處理器開(kāi)發(fā)的加強(qiáng)型安全技術(shù)“XD bit”。由于英特爾也在2005年的單核處理器引入此類(lèi)技術(shù)。因此Pentium D處理器最獨(dú)特之處就是支持Vanderpool虛擬化技術(shù)和LaGrande安全技術(shù)。早在2003年的IDF英特爾就已經(jīng)公布了Vanderpool技術(shù)。在英特爾的規(guī)劃中,Vanderpool是針對(duì)個(gè)人電腦的虛擬技術(shù),它可以將電腦分離為若干個(gè)可以獨(dú)立工作的虛擬電腦,這些電腦可以訪問(wèn)相同的資源。Vanderpool技術(shù)的推廣成敗也關(guān)系到英特爾雙核甚至多核計(jì)劃的成敗。

就在發(fā)布Smithfield核心半年以后,英特爾十月再次發(fā)布了采用新工藝制程,以0.065微米技術(shù)生產(chǎn)的Presler核心Pentium D處理器。在整個(gè)2005年,英特爾如此頻繁地推出臺(tái)式機(jī)處理器新品,實(shí)屬近年來(lái)罕見(jiàn)。而Presler實(shí)際由兩個(gè)單核心構(gòu)成,有些人認(rèn)為這樣設(shè)計(jì)依然屬于簡(jiǎn)單的雙核心并行。真正的共享二級(jí)緩存的雙核心產(chǎn)品至少要等到2006年末才會(huì)推出。

就在臺(tái)式機(jī)雙核處理器頻繁出招的同時(shí),英特爾也加快了服務(wù)器雙核化的進(jìn)展。原定于2006年發(fā)布的、面向四路或更多路服務(wù)器的雙內(nèi)核多路至強(qiáng)處理器MP(代號(hào)為 "Paxville"),搶在2005年10月就提前發(fā)布。然而,更令人關(guān)注的是目前英特爾最為看重的移動(dòng)處理器領(lǐng)域,英特爾本來(lái)憑借Pentium M在這個(gè)領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。但自去年AMD發(fā)布炫龍移動(dòng)處理器以來(lái),業(yè)界更為關(guān)注已經(jīng)在工作效能和功耗等方面做得很出色的以色列海爾發(fā)團(tuán)隊(duì),還能祭出什么武器讓人眼前一亮。

2006年1月,這個(gè)答案正式揭曉,英特爾正式發(fā)布了迅馳的第三代移動(dòng)平臺(tái),也就是俗稱(chēng)的Napa平臺(tái)。其中代號(hào)為Yonah的移動(dòng)處理器采用雙核心架構(gòu),英特爾稱(chēng)其完全革新了原來(lái)的單內(nèi)核Pentium M處理器的架構(gòu)。不同于其它雙核心處理器,Yonah所擁有的2MB L2緩存由兩個(gè)物理核心共享。因此Yonah開(kāi)發(fā)者不用面臨如何協(xié)調(diào)緩存工作一致性的問(wèn)題。為了減小功耗及降低對(duì)散熱系統(tǒng)的要求,新的Yonah處理器將支持特殊節(jié)能技術(shù),允許在處理器低負(fù)苛情況下停用其中一個(gè)核心。可以說(shuō),Yonah是第一個(gè)整合完整的PC處理器。

隨著Yonah的發(fā)布,英特爾的雙核計(jì)劃終于在臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器和移動(dòng)筆記本電腦上全面開(kāi)花,在2006年完成了雙核化的第一階段全面布局。2006年也成為英特爾的雙核元年。從Intel的處理器發(fā)展計(jì)劃來(lái)看,自從Pentium 4和Pentium M之后分道揚(yáng)鑣的臺(tái)式及移動(dòng)式處理器,在2007年將合而為一。這也標(biāo)志著英特爾的所有處理器,屆時(shí)都會(huì)在“效率和能耗”的平衡下統(tǒng)一完成切換跑道的進(jìn)程。

雙核的研發(fā)進(jìn)程在不斷進(jìn)行中,英特爾的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)計(jì)劃也在不斷變化。2006年1月,英特爾在短短數(shù)天內(nèi)先后推出了新的標(biāo)識(shí)和用于臺(tái)式機(jī)的歡躍平臺(tái)。放棄了多年來(lái)已經(jīng)被世人所熟悉的“Intel Inside”,英特爾的CEO歐德寧表示,新商標(biāo)在視覺(jué)上的改變正是公司所要求的效果——它將更有動(dòng)感。憑借這次換標(biāo)和把臺(tái)式機(jī)芯片變得更平臺(tái)形象化,英特爾向世人表明,它把業(yè)務(wù)的核心由單個(gè)的芯片轉(zhuǎn)移到整個(gè)應(yīng)用平臺(tái)或解決方案上來(lái)。處理器芯片的前景是把家庭、商業(yè)與學(xué)校的數(shù)字媒體和網(wǎng)絡(luò)整合到同一個(gè)平臺(tái)上。

早在英特爾上任CEO貝瑞特領(lǐng)導(dǎo)英特爾的時(shí)期,貝瑞特已經(jīng)提出了把“Intel Inside”改為“Outside”的構(gòu)想,直到現(xiàn)在,英特爾逐漸把這個(gè)構(gòu)想通過(guò)平臺(tái)的形象化表述來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前,已經(jīng)有多個(gè)品牌機(jī)廠商采用多核處理器,用于數(shù)字家庭電腦中,英特爾所描繪的一臺(tái)電腦、一個(gè)遙控器可以包容一個(gè)家庭中的大部分工作、通訊、娛樂(lè)項(xiàng)目的設(shè)想,正在一步一步實(shí)現(xiàn)。自1971年英特爾生產(chǎn)出第一款處理器以來(lái),全球的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活步伐在不斷調(diào)整節(jié)奏,用戶對(duì)電腦的使用需求也不斷延伸和轉(zhuǎn)向,當(dāng)年“一招鮮,天下先”的產(chǎn)品策略已經(jīng)在復(fù)雜的用戶需求和細(xì)分市場(chǎng)面前行不通。英特爾是否能夠調(diào)整好生產(chǎn)關(guān)系,適應(yīng)數(shù)碼新時(shí)代的生產(chǎn)力要求,憑借多核之機(jī)再次引發(fā)PC應(yīng)用新一波浪潮?

唯有生產(chǎn)力的真正需求可以作出最后回答。

 
 
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