[導讀]30年前的6月8號，Intel發(fā)布了其第一款16位的微處理器--8086，還有一句著名的廣告語“開啟了一個時代”。
30年前的6月8號，Intel發(fā)布了其第一款16位的微處理器--8086，還有一句著名的廣告語“開啟了一個時代”。有點夸大其詞？那是，不過也的確說的比較準。當8086的光環(huán)退去之后，其支撐架構--后來我們所熟知的x86也成為了最成功的業(yè)界技術標準。
“X86”是Intel和其他幾家公司處理器所支持的一組機器指令集，它大致確定了芯片的使用規(guī)范。從8086到80186、80286、80386、80486，再到后來的奔騰系列以及現(xiàn)在的多核技術，都是使用一脈相承的x86指令集，既不斷擴展又向后兼容。
在8086之后的30年間，x86家族橫跨了桌面、服務器、便攜式電腦，超級計算機等等。無數對手敗倒在了其腳下，甚至是一些看似已成定局的領域。例如近年來被x86所吞掉的蘋果電腦，原來一直使用的是PowerPC。
那么Intel的架構是怎么統(tǒng)治了電腦世界這么多年？讓我們一起來看看。
最初
在1971年，Intel為一家日本計算器廠制造了Intel歷史上的第一塊處理器——4位的4004。很快，在1975年，Intel又推出了8位的處理器8008和8080。8080處理器為Altair8800 PC所采用。順便說一句，Altair8800 PC是一臺郵件訂單處理計算機。比爾·蓋茨和保羅·艾倫建立微軟公司的時候，就曾把Basic賣給Altair8800 PC。
3年以后，16位的8086初次登場。在80年代初，IBM公司選擇了8086的衍生產品8088作為IBM PC的處理器。IBM的這一行為給X86帶來了巨大發(fā)展，并且?guī)椭蔀榱诵袠I(yè)標準——一直到今天。
Intel執(zhí)行副總裁Patrick Gelsinger說：“PC行業(yè)發(fā)展的革命性轉折點是1985年32位處理器80386的推出，它推動了整個行業(yè)的發(fā)展。當時，X86需要從早期的16位尋址空間進行升級。”人們問我們：“32位是什么？”我們說：“它是給微型計算機和中型計算機用的?！蹦菚r人們總會嘲笑們說這太浪費了，這些是沒必要的事情。
當時IBM拋棄了386，因為當時沒有32位的軟件發(fā)揮出它的性能。IBM自己也開發(fā)了16位的操作系統(tǒng)叫做OS/2。
當時擔任386設計小組成員的Patrick Gelsinger說：“IBM當時擁有自己的整個架構。它們有它們自己的應用程序，操作系統(tǒng)和硬件設計。當IBM開發(fā)下一代產品時，他們將是唯一能夠給提供全套解決方案的，只是并不能保證下一代過渡的兼容性?！?nbsp;
“當386到來時候，所以的一切變了，”Gelsinger說，：“我們從一個垂直的行業(yè)到一個水平的行業(yè)，而且我們真的打開了新世界之門?！?nbsp;
386之后，1989年486誕生了。由于當時數字不能作為商標，Intel從1993年開始改變了產品命名方法。第五代處理器被命名為Pentium而不是586。數字命名產品轉變?yōu)镻entium命名（比如Pentium Pro, Pentium II and Pentium D）。從那時開始，Intel在X86體系中，增加了低端的賽揚系列和高端的雙核系列產品。
所有的基于X86架構的芯片，開始于8086，一直延續(xù)到今天。當然他們的命名發(fā)生了變化，運算速度也有了驚人的提升。
成功的秘方
為什么X86能一直成功，擊退甚至完全打敗其他的處理器架構？從一開始來說，X86的誕生就是在一個很恰當的時間點。1978年的時候，計算從巨大、昂貴的中型計算機轉變?yōu)樾⌒?、便宜的微型計算機已經有幾年了。臺式電腦成為變革的前沿。
更重要的是，X86證明了戈登·摩爾在1965年提出的一個定律。戈登.摩爾在后來成為Intel的主席和CEO。摩爾說，在成本不變的前提下，微處理每過2年其運算速度會翻一番。他的預言，后來被成為摩爾定律，被證實是正確的。X86的發(fā)展道路越走越寬。X86處理器也從數據處理中心走向辦公室和千家萬戶。
并且8086以及它的后續(xù)產品一直與電腦行業(yè)兩個大名鼎鼎的名字緊緊聯(lián)系在一起。在1972年，比爾·蓋茨和保羅·艾倫就嘗試用性能很弱的8008開發(fā)Basic編程語言，雖然后來失敗了。但是他們最終在性能強勁一些的8080處理器上開發(fā)出了Basic語言，并在1975年把Basic語言應用到Altair8800 PC。
這成為Intel和微軟親密關系的開始。微軟從那開始，創(chuàng)造了一個巨大的軟件帝國，并推動了整個行業(yè)的發(fā)展。在X86架構成功的過程中，可能沒有比RISC 處理器的影響更巨大的了。
RISC的風險
在20世紀80年代晚期和90年代早期，X86的一個巨大威脅產生了——RISC(精簡指令集計算機)。采用RISC架構的處理器有Sun Sparc、IBM/蘋果/摩托羅拉的PowerPC，以及MIPS處理器。RISC架構的核心思想是：處理器的指令集如果十分簡單，一個時鐘周期運行一個指令，那么處理器的速度會十分快。RISC的核心思想有別于以X86為代表的CISC(復雜指令集計算機)，CISC的核心思想是采用復雜的多時鐘周期指令。
計算機專家們和Intel的競爭對手們曾經預言CISC會最終消亡?！澳谴_實是一個十分艱難的時期”，Gelsinger承認。確實，Intel很快開始開發(fā)自己的RISC工作站處理器i860。但是860或者其他RISC處理器最終都沒能改變X86的地位。
根據領導了80486開發(fā)的Gelsinger的說法，原因是這樣的：在486發(fā)布以前（1989年4月10日），已經有價值數百萬美元的軟件打算在486平臺上運行。雖然和RISC相比，x86(CISC)架構是有一點慢，但是當你花時間開發(fā)出適合RISC的軟件的時候，我們已經開始出更快的x86處理器。我們有巨大的經濟優(yōu)勢，因為我們已經有了一個良好的基礎，并且我們有龐大的開發(fā)團隊。RISC電腦不可能趕上我們。
具有諷刺意味的是，比80486和Pentium處理器性能更強的RISC處理器電腦由于缺少軟件，最終消亡了，包括Intel自己的i860處理器和其他的RISC處理器。打算推出RISC架構是一個錯誤，Intel后來承認。
RISC發(fā)明人之一，加州大學伯克利分校的計算機教授David Patterson說：“但是RISC激發(fā)了許多創(chuàng)新”。例如，電子設備集團的VAX架構能夠也是隨著RISC發(fā)展起來的，雖然最后也消亡了。但是Intel能夠吸收RISC的各種優(yōu)秀想法，依靠他們雄厚的軟件基礎，改進舊有的架構。同時，Intel的成功的另外一個原因是它的先進的制造技術。
浮點錯誤的災難
像RISC一樣讓人痛徹心脾的危機，發(fā)生于1994年夏天的夏天，當時Intel的測試工程師發(fā)現(xiàn)了在新Pentium處理器的浮點電路中存在微小的錯誤。錯誤發(fā)生的幾率很低，所以對于這些錯誤的影響，Intel僅僅對芯片修正后就重新進行生產，并且沒有召回有瑕疵的芯片。
但是幾個月后，弗吉尼亞州林奇堡學院的一位數學教授，就發(fā)現(xiàn)了這個缺陷。他無法找到Intel的任何人聽他申訴，因為Intel當時并不承認。所以他把他的發(fā)現(xiàn)公布在互聯(lián)網上。沒過多久，Intel就陷入了輿論風暴之中，并導致了巨大的公共關系危機，最終花費了4億7500萬美元召回這批芯片。
“這是一次痛苦的經歷，但是我們最終學會從消費者的角度出發(fā)”， 前Intel資深副總裁Albert Yu在他的著作《創(chuàng)造數字未來》中回憶說。
兼容并包
另外一個x86歷史上的標志性的事件發(fā)生在1995年?？▋然仿〈髮W計算機教授、Intel問題研究專家Todd Mowry這樣說。當時Intel推出了革命性的Pentium Pro微處理器，能夠預先考慮一串指令，并猜測那些需要不按照規(guī)則處理的指令。Pentium Pro還擁有一個全新的高速緩存，這一切保證了處理器能夠獲得大部分時間，并且在一些應用程序中表現(xiàn)出色。
“事情完全出乎意料”，Mowry說，：“他們使用了RISC的優(yōu)點，但并沒有改變指令集。他們把X86指令翻譯成更像RISC指令的微操作。所以你擁有的是x86電腦中的RISC電腦。并且這樣的做法彌補了X86原有的性能差距。
Mowry說Pentium Pro源于一個自上而下的設計處理?！八麄兿却蛩阍O計出一款高性能的電腦，再計算出怎樣使得X86滿足設計要求”，他說。
尋找非x86架構的優(yōu)點和缺點，這是x86取得進步的方法。Gelsinger說：“Pentium是一個巨大的架構進步，我們從微型機和中型機中尋找優(yōu)秀的想法，并且把這些想法在實踐中做得更好，因為我們有一個巨大畫布讓這些美麗的想法盡情揮灑——這個畫布的名字叫做硅。”
“中型機是把要處理的不同部分在機柜中的一個很廣闊的空間內傳遞。與中型機不同，微處理器設計者們則把所有的信息單元放在在單獨的、微小的、緊密集成的芯片上，這樣設計會更加有彈性，設計的產品更出色?！彼f。確實，這些年來，當由多種配件組成的電腦系統(tǒng)發(fā)展并不很快時，硅芯片取得了與摩爾定律所預測完全一致的驚人發(fā)展速度。
競爭愈演愈烈
Intel并沒能夠有避免競爭，哪怕是在自家的x86架構領域。例如，1987年創(chuàng)建于硅谷的臺灣威盛公司采用了x86的技術，銷售主板芯片組。威盛目前生產很廣的一系列產品，并且打算生產自己的x86架構低能耗移動處理器。
AMD公司，世界第二大芯片制造商，自從2000年以來，它已經成為了Intel的強有力的競爭對手。在整個20世紀80年代和90年代，AMD已經成為一個x86芯片的模仿者，并且?guī)缀鯇ntel產生重大影響。（Mercury咨詢：AMD仍然有占有15%的x86兼容臺式機和移動電腦市場份額）。
但是AMD出人意料的在2000年推出了64位的基于x86擴展指令集的處理器，并取得了良好的技術聲譽和市場效果。作為一個擴展集，它意味著新的x86架構的64位處理器能夠運行舊的32位軟件。
在那時，Intel的64位產品是安騰，由于Intel和HP開發(fā)，主要用于超標量執(zhí)行。該處理器在一個大鐵箱中，并且它不與x86架構的32位軟件兼容。Intel面對AMD的威脅，在2004年，推出了自己的64位x86指令擴展集，EM64T。事實表明，AMD已經在最重要的64位產品市場打敗了Intel。
“這是一個用x86指令集的靈活性對抗Intel的例子”，Patterson說，“所以盡管Intel統(tǒng)治著這個市場，其他公司也能夠改變x86的發(fā)展方向。”
挑戰(zhàn)極限
今天，Intel的x86在計算的極限領域微不足道。在4月28日，Intel宣布它將與Cray電腦公司一起，發(fā)展基于x86架構的超級計算機芯片。(Cray已經使用了AMD的基于x86的64位皓龍?zhí)幚砥鳌?
在4月2日，上海舉行的Intel全球發(fā)展論壇上，Intel宣布基于x86架構的Atom處理器，這是Intel目前的最小的處理器。它的能耗小于2.5瓦，而一款典型的桌面處理器的能耗為35瓦。就在這周，Intel將為小型臺式機和臺式機發(fā)布兩款新的Atom處理器。
所以，x86能夠再生存并繁榮30年么？在競爭的格局中，將有許多力量從根本上改變微處理器的設計，甚至就會發(fā)生就在近期發(fā)生。但是幾乎沒有人預測令人尊敬的x86架構會消亡?？▋然仿〈髮W的Mowry說道：“我們恐怕很難看到其他的指令集取代x86，因為有太多的有價值的軟件運行在x86架構上。”
“X86”是Intel和其他幾家公司處理器所支持的一組機器指令集，它大致確定了芯片的使用規(guī)范。從8086到80186、80286、80386、80486，再到后來的奔騰系列以及現(xiàn)在的多核技術，都是使用一脈相承的x86指令集，既不斷擴展又向后兼容。
在8086之后的30年間，x86家族橫跨了桌面、服務器、便攜式電腦，超級計算機等等。無數對手敗倒在了其腳下，甚至是一些看似已成定局的領域。例如近年來被x86所吞掉的蘋果電腦，原來一直使用的是PowerPC。
那么Intel的架構是怎么統(tǒng)治了電腦世界這么多年？讓我們一起來看看。
最初
在1971年，Intel為一家日本計算器廠制造了Intel歷史上的第一塊處理器——4位的4004。很快，在1975年，Intel又推出了8位的處理器8008和8080。8080處理器為Altair8800 PC所采用。順便說一句，Altair8800 PC是一臺郵件訂單處理計算機。比爾·蓋茨和保羅·艾倫建立微軟公司的時候，就曾把Basic賣給Altair8800 PC。
3年以后，16位的8086初次登場。在80年代初，IBM公司選擇了8086的衍生產品8088作為IBM PC的處理器。IBM的這一行為給X86帶來了巨大發(fā)展，并且?guī)椭蔀榱诵袠I(yè)標準——一直到今天。
Intel執(zhí)行副總裁Patrick Gelsinger說：“PC行業(yè)發(fā)展的革命性轉折點是1985年32位處理器80386的推出，它推動了整個行業(yè)的發(fā)展。當時，X86需要從早期的16位尋址空間進行升級。”人們問我們：“32位是什么？”我們說：“它是給微型計算機和中型計算機用的?！蹦菚r人們總會嘲笑們說這太浪費了，這些是沒必要的事情。
當時IBM拋棄了386，因為當時沒有32位的軟件發(fā)揮出它的性能。IBM自己也開發(fā)了16位的操作系統(tǒng)叫做OS/2。
當時擔任386設計小組成員的Patrick Gelsinger說：“IBM當時擁有自己的整個架構。它們有它們自己的應用程序，操作系統(tǒng)和硬件設計。當IBM開發(fā)下一代產品時，他們將是唯一能夠給提供全套解決方案的，只是并不能保證下一代過渡的兼容性?！?nbsp;
“當386到來時候，所以的一切變了，”Gelsinger說，：“我們從一個垂直的行業(yè)到一個水平的行業(yè)，而且我們真的打開了新世界之門?！?nbsp;
386之后，1989年486誕生了。由于當時數字不能作為商標，Intel從1993年開始改變了產品命名方法。第五代處理器被命名為Pentium而不是586。數字命名產品轉變?yōu)镻entium命名（比如Pentium Pro, Pentium II and Pentium D）。從那時開始，Intel在X86體系中，增加了低端的賽揚系列和高端的雙核系列產品。
所有的基于X86架構的芯片，開始于8086，一直延續(xù)到今天。當然他們的命名發(fā)生了變化，運算速度也有了驚人的提升。
成功的秘方
為什么X86能一直成功，擊退甚至完全打敗其他的處理器架構？從一開始來說，X86的誕生就是在一個很恰當的時間點。1978年的時候，計算從巨大、昂貴的中型計算機轉變?yōu)樾⌒?、便宜的微型計算機已經有幾年了。臺式電腦成為變革的前沿。
更重要的是，X86證明了戈登·摩爾在1965年提出的一個定律。戈登.摩爾在后來成為Intel的主席和CEO。摩爾說，在成本不變的前提下，微處理每過2年其運算速度會翻一番。他的預言，后來被成為摩爾定律，被證實是正確的。X86的發(fā)展道路越走越寬。X86處理器也從數據處理中心走向辦公室和千家萬戶。
并且8086以及它的后續(xù)產品一直與電腦行業(yè)兩個大名鼎鼎的名字緊緊聯(lián)系在一起。在1972年，比爾·蓋茨和保羅·艾倫就嘗試用性能很弱的8008開發(fā)Basic編程語言，雖然后來失敗了。但是他們最終在性能強勁一些的8080處理器上開發(fā)出了Basic語言，并在1975年把Basic語言應用到Altair8800 PC。
這成為Intel和微軟親密關系的開始。微軟從那開始，創(chuàng)造了一個巨大的軟件帝國，并推動了整個行業(yè)的發(fā)展。在X86架構成功的過程中，可能沒有比RISC 處理器的影響更巨大的了。
RISC的風險
在20世紀80年代晚期和90年代早期，X86的一個巨大威脅產生了——RISC(精簡指令集計算機)。采用RISC架構的處理器有Sun Sparc、IBM/蘋果/摩托羅拉的PowerPC，以及MIPS處理器。RISC架構的核心思想是：處理器的指令集如果十分簡單，一個時鐘周期運行一個指令，那么處理器的速度會十分快。RISC的核心思想有別于以X86為代表的CISC(復雜指令集計算機)，CISC的核心思想是采用復雜的多時鐘周期指令。
計算機專家們和Intel的競爭對手們曾經預言CISC會最終消亡?！澳谴_實是一個十分艱難的時期”，Gelsinger承認。確實，Intel很快開始開發(fā)自己的RISC工作站處理器i860。但是860或者其他RISC處理器最終都沒能改變X86的地位。
根據領導了80486開發(fā)的Gelsinger的說法，原因是這樣的：在486發(fā)布以前（1989年4月10日），已經有價值數百萬美元的軟件打算在486平臺上運行。雖然和RISC相比，x86(CISC)架構是有一點慢，但是當你花時間開發(fā)出適合RISC的軟件的時候，我們已經開始出更快的x86處理器。我們有巨大的經濟優(yōu)勢，因為我們已經有了一個良好的基礎，并且我們有龐大的開發(fā)團隊。RISC電腦不可能趕上我們。
具有諷刺意味的是，比80486和Pentium處理器性能更強的RISC處理器電腦由于缺少軟件，最終消亡了，包括Intel自己的i860處理器和其他的RISC處理器。打算推出RISC架構是一個錯誤，Intel后來承認。
RISC發(fā)明人之一，加州大學伯克利分校的計算機教授David Patterson說：“但是RISC激發(fā)了許多創(chuàng)新”。例如，電子設備集團的VAX架構能夠也是隨著RISC發(fā)展起來的，雖然最后也消亡了。但是Intel能夠吸收RISC的各種優(yōu)秀想法，依靠他們雄厚的軟件基礎，改進舊有的架構。同時，Intel的成功的另外一個原因是它的先進的制造技術。
浮點錯誤的災難
像RISC一樣讓人痛徹心脾的危機，發(fā)生于1994年夏天的夏天，當時Intel的測試工程師發(fā)現(xiàn)了在新Pentium處理器的浮點電路中存在微小的錯誤。錯誤發(fā)生的幾率很低，所以對于這些錯誤的影響，Intel僅僅對芯片修正后就重新進行生產，并且沒有召回有瑕疵的芯片。
但是幾個月后，弗吉尼亞州林奇堡學院的一位數學教授，就發(fā)現(xiàn)了這個缺陷。他無法找到Intel的任何人聽他申訴，因為Intel當時并不承認。所以他把他的發(fā)現(xiàn)公布在互聯(lián)網上。沒過多久，Intel就陷入了輿論風暴之中，并導致了巨大的公共關系危機，最終花費了4億7500萬美元召回這批芯片。
“這是一次痛苦的經歷，但是我們最終學會從消費者的角度出發(fā)”， 前Intel資深副總裁Albert Yu在他的著作《創(chuàng)造數字未來》中回憶說。
兼容并包
另外一個x86歷史上的標志性的事件發(fā)生在1995年?？▋然仿〈髮W計算機教授、Intel問題研究專家Todd Mowry這樣說。當時Intel推出了革命性的Pentium Pro微處理器，能夠預先考慮一串指令，并猜測那些需要不按照規(guī)則處理的指令。Pentium Pro還擁有一個全新的高速緩存，這一切保證了處理器能夠獲得大部分時間，并且在一些應用程序中表現(xiàn)出色。
“事情完全出乎意料”，Mowry說，：“他們使用了RISC的優(yōu)點，但并沒有改變指令集。他們把X86指令翻譯成更像RISC指令的微操作。所以你擁有的是x86電腦中的RISC電腦。并且這樣的做法彌補了X86原有的性能差距。
Mowry說Pentium Pro源于一個自上而下的設計處理?！八麄兿却蛩阍O計出一款高性能的電腦，再計算出怎樣使得X86滿足設計要求”，他說。
尋找非x86架構的優(yōu)點和缺點，這是x86取得進步的方法。Gelsinger說：“Pentium是一個巨大的架構進步，我們從微型機和中型機中尋找優(yōu)秀的想法，并且把這些想法在實踐中做得更好，因為我們有一個巨大畫布讓這些美麗的想法盡情揮灑——這個畫布的名字叫做硅。”
“中型機是把要處理的不同部分在機柜中的一個很廣闊的空間內傳遞。與中型機不同，微處理器設計者們則把所有的信息單元放在在單獨的、微小的、緊密集成的芯片上，這樣設計會更加有彈性，設計的產品更出色?！彼f。確實，這些年來，當由多種配件組成的電腦系統(tǒng)發(fā)展并不很快時，硅芯片取得了與摩爾定律所預測完全一致的驚人發(fā)展速度。
競爭愈演愈烈
Intel并沒能夠有避免競爭，哪怕是在自家的x86架構領域。例如，1987年創(chuàng)建于硅谷的臺灣威盛公司采用了x86的技術，銷售主板芯片組。威盛目前生產很廣的一系列產品，并且打算生產自己的x86架構低能耗移動處理器。
AMD公司，世界第二大芯片制造商，自從2000年以來，它已經成為了Intel的強有力的競爭對手。在整個20世紀80年代和90年代，AMD已經成為一個x86芯片的模仿者，并且?guī)缀鯇ntel產生重大影響。（Mercury咨詢：AMD仍然有占有15%的x86兼容臺式機和移動電腦市場份額）。
但是AMD出人意料的在2000年推出了64位的基于x86擴展指令集的處理器，并取得了良好的技術聲譽和市場效果。作為一個擴展集，它意味著新的x86架構的64位處理器能夠運行舊的32位軟件。
在那時，Intel的64位產品是安騰，由于Intel和HP開發(fā)，主要用于超標量執(zhí)行。該處理器在一個大鐵箱中，并且它不與x86架構的32位軟件兼容。Intel面對AMD的威脅，在2004年，推出了自己的64位x86指令擴展集，EM64T。事實表明，AMD已經在最重要的64位產品市場打敗了Intel。
“這是一個用x86指令集的靈活性對抗Intel的例子”，Patterson說，“所以盡管Intel統(tǒng)治著這個市場，其他公司也能夠改變x86的發(fā)展方向。”
挑戰(zhàn)極限
今天，Intel的x86在計算的極限領域微不足道。在4月28日，Intel宣布它將與Cray電腦公司一起，發(fā)展基于x86架構的超級計算機芯片。(Cray已經使用了AMD的基于x86的64位皓龍?zhí)幚砥鳌?
在4月2日，上海舉行的Intel全球發(fā)展論壇上，Intel宣布基于x86架構的Atom處理器，這是Intel目前的最小的處理器。它的能耗小于2.5瓦，而一款典型的桌面處理器的能耗為35瓦。就在這周，Intel將為小型臺式機和臺式機發(fā)布兩款新的Atom處理器。
所以，x86能夠再生存并繁榮30年么？在競爭的格局中，將有許多力量從根本上改變微處理器的設計，甚至就會發(fā)生就在近期發(fā)生。但是幾乎沒有人預測令人尊敬的x86架構會消亡?？▋然仿〈髮W的Mowry說道：“我們恐怕很難看到其他的指令集取代x86，因為有太多的有價值的軟件運行在x86架構上。”
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