迷人的芯片
????作者:Brent Schlender ????英特爾和惠普把它們合作開發的?Merced?微處理器稱作計算機技術上的下一個重大突破。這項技術還能夠永遠地吸引客戶并使他們對新產品鐘愛有加。 ????英特爾公司和惠普公司合作開發?Merced?微處理器的消息早已是人所共知的事了。這種加速微處理器的性能比目前無處不在的奔騰微處理器更勝一籌。早在?1994?年英特爾和惠普就不動聲色地透露了這個合作項目,而今,全硅谷的人都已耳熟能詳。? ????但是,對這個因一條流經約塞米蒂谷的小河而得名的?Merced?芯片,人們卻很少知道什么具體的情況。局外者只是聽說,這種芯片有些像已經上市的其他幾種?64?位的高擋芯片,而奔騰芯片是?32?位的。他們還知道這種芯片將在?90?年代末的某個時候大量上市。有意思的是,盡管關于?Merced?的消息是少而又少,但引起的轟動反應卻非同一般,就是請史蒂夫?喬布斯(Steve?Jobs)來為英特爾和惠普大造輿論,竭力促銷,也未必能取得這樣的效果。? ????每年在硅谷舉行的微處理器論壇,吸引了微處理器主要生產商家前來與會。在去年?10?月中旬的大會上,人們對這種芯片表現出了熱切的期盼之情。Merced?的主要設計者們終于透露了這種芯片將是多么的不同尋常──按照他們的說法,這種芯片具有革命性的意義。通常是專業人士參加的會議的請柬一下子成了城里最搶手的入場券。包括幾十名記者在內的?1,200?多位與會者,擠在圣何塞-費爾蒙特飯店的宴會大廳里,就像內存條上集成的晶體管一樣密密麻麻。另外還有數十個人被拒之門外。Merced?芯片的主要設計師──英特爾的約翰?克勞福德(John?Crawford)和惠普的杰里?哈克(Jerry?Huck)──向同行們作了深奧的說明,用大量的時間介紹了這種最先進的微處理器設計的奧秘,并著重談了“儲存器與處理器的等待時間”和“預測和推斷”等問題。他們沒有過多地透露普通的個人計算機用戶所關心的內容,如芯片的價格定位、上面集成的晶體管數量、運行的速度等等。但是,人們都很清楚克勞福德和赫克的話外之音。英特爾的各個工廠總耗資?50?億美元,當?1999?年它在某一處工廠里開始批量生產?Merced?芯片時,那將是微處理器設計技術發生重大突破的時刻。同樣重要的是,如果?Merced?達到了預計的設計目標,英特爾將憑此贏得在利潤豐厚的通用微處理器業務中所面臨的激烈競爭。? ????英特爾早已坐穩頭把交椅,占有個人計算機微處理器市場80%?以上的份額。它在市場上傲視群雄,是全世界獲利最高的公司之一:在?1997?年前三個季度,它的銷售額達?180?億美元,純利潤達?50?億美元,有跡象表明它在?1997?年全年的銷售額將超過?250?億美元。但是,由于奔騰芯片遇到了來自兼容產品的激烈競爭,最近幾個季度來的利潤有所下降;新型的高擋處理器的推出,將會擴大英特爾的市場份額,使之如虎添翼。? ????惠普過去一直是計算機行業的佼佼者,在世界五大個人計算機制造商排行榜上惠普必居其中。為了摘取?Unix?計算機市場的桂冠,惠普與太陽微電子公司展開了激烈的競爭。在截至1997年7月的九個月時間里,惠普的銷售額達到310?億美元,利潤收入為?20?億美元。然而,個人計算機市場上的競爭日益激烈。惠普希望能在?Merced?芯片商品化的過程中取得技術領先者的地位。? ????克勞福德和赫克用了一個恰如其分的詞組來描述自己的設計思路,簡稱為?EPIC,意思是明顯并行指令計算(Explicitly?Parallel?Instruction?Computing)。僅僅一只?Merced?芯片就能像一大批處理器那樣同時處理十多個運算指令,目前最高級的芯片也只能處理四個并行運算指令。設計中的這種芯片不僅能直接運行現在的?Windows?軟件,還能運行專為惠普?Unix?計算機編寫的程序,都無需進行任何修改。? ????盡管英特爾和惠普秘而不宣,但專家們認為,Merced?芯片的運行速度可能達到奔騰系列頂級芯片“時鐘速度”的三倍,也就是說每秒運行近?9?億次周期。到?2000?年,高速與并行處理技術相結合的結果,可以使現在最先進的計算機能夠處理最難以應付的運算任務。英特爾首席執行官安迪?葛魯夫(Andy?Grove)說:“Merced?芯片就是要把微處理器革命引入企業運算這個龐大的領域里來。這是唯一一個還沒有充分得到計算機技術帶來的好處的領域。”換句話說,走著瞧,主機。? ????在過去一年半的時間里,開發?Merced?芯片的重要意義和緊迫程度都超過了英特爾的預料。這是因為互聯網的興起激發了市場上對網絡服務器的需求,主要是?Unix?工作站或備有海量內存和超大容量硬盤的高級個人計算機。許多大公司已轉向太陽微電子、數字設備、惠普或者?IBM?等公司制造的?Unix?服務器,主要因為這些服務器的微處理器一般要比英特爾最好的奔騰處理器有著更強的功能,而奔騰處理器就是個人計算機服務器的發動機。此外,客戶們等不及給個人計算機服務器升級擴容,就紛紛轉而使用?Unix?服務器,以此來完成公司內部繁重的運算業務。英特爾感到有必要向外界透露一些關于?Merced?的消息,這與其說是為了以其技術之威令世人注目,不如說是要讓客戶確信耐心等待這種芯片的問世是值得的。? ????撇開促銷因素不談,聽一聽克勞福德和赫克是怎么說的:自從英特爾的工程師們在?1971?年發明了小小的芯片以來,EPIC?可以說是微處理器歷史上的第三大里程碑。第一代微處理器?──奔騰就是它的后代──采用了?CISC(復合指令集計算)架構。CISC?芯片采用硬接線的方式在硅片上使用了多達200?個邏輯和數學運算,這樣就可以處理最驚人的計算任務。(比較一下有200個按鍵、每一個按鍵代表一種功能的商用計算器。)? ????第二代微處理器產生于80年代中期,當時制造工作站的公司轉而采用了?RISC(精簡指令集計算)架構。正如其名,RISC?芯片的運算次數更少一些,放棄了程序設計者幾乎不用的繁雜功能。(可比較的是,一只有十多個按鍵的計算器,上面的按鍵可以綜合使用,有著廣泛的功能。)這種相對精簡的計算技術使?RISC?芯片易于設計,而且體積更小、生產費用更低。另外,這些芯片的運行速度比?CISC?芯片快得多,就芯片而言,速度就是力量。最著名的?RISC?芯片有太陽公司的?Sparc,惠普的?PA(精簡架構)RISC,硅圖公司的?MIPS,摩托羅拉和?IBM?的?PowerPC。? ????Merced?芯片將采用?CISC?和?RISC?的元件,另外再增加一些線路,使它能處理大量的并行運算。技術上的改進僅此而已。對?Merced?與其他?64?位芯片真正有所不同的地方,克勞福德和赫克沒有過多宣揚:那就是英特爾強大的生產能力。由于英特爾改進了裝配技術,它生產芯片用的晶體管比大多數對手所使用的要小得多。這就使工程師們能夠把更多的晶體管擠在一個芯片上并以新的方式對它們進行排列。? ????克勞福德和赫克和他們的?Merced?開發班子,已經游刃有余地為這種具有巨大市場潛力的芯片打下了基礎。Merced?能夠運行微軟和?Unix?程序──客戶們在這些軟件上投資了數十億美元,而且他們的業務已經離不開這些軟件了。為了同現在的?Windows?軟件兼容,Merced?中專有一個單元用的是奔騰芯片的內芯。同樣,為了確保能運行現在的?HP-Unix?軟件,另外四分之一的單元將保留給?PA-RISC?線路。? ????Merced?上的其他區域將安裝新型的?EPIC?線路,其中包括一組處理單元,每一個?64?位?RISC?元件都比本文排印的字更小。一旦編出了專為這種芯片開發的軟件,就能使?Merced?進行并行運作。(英特爾及惠普沒有說明在第一批?Merced?中含有多少個元件。)Merced?中的各個處理器將共享內置內存和控制線路。? ????一位可能了解內情的競爭者說,Merced?的真正威力還在于它的三面性。英特爾奔騰小組的前任負責人、現任奔騰兼容產品的最大生產商?AMD?公司微處理器小組的負責人維諾德?達姆(Vinod?Dham)說:“Merced?的真正成就和美妙之處并不在于它的并行運算能力,而在于它除此之外還能與現在的?Windows?和?HP-Unix?軟件百分之百地兼容。我認為,用?MOTS?這個縮略語比用?EPIC?更準確,意思是`不僅僅相同'(More?of?the?Same),我這么說絕無貶低之意。”? ????這并不是說?Merced?的內在并行能力不是一個突出的成就。有意思的是,EPIC?魔術般的能力中最關鍵的部分并不是在芯片上實現的,而是在安裝程序之前就有了。當一個軟件開發人員在編寫軟件時,必須要把程序“匯編”成“機器語言”,這是微處理器能夠理解并執行的代碼。(你買到的軟件包均已經過匯編。)英特爾在?1999?年推出第一批?Merced?芯片的前幾個月里,將向程序編寫人員提供一套特殊的匯編軟件。這種軟件不僅可以把他們編寫的程序譯成?Merced?能夠理解的機器代碼,并且還能為程序添加語法說明,根據分支轉移的結果,比較后得出各指令運行的先后順序。這些“獨立的指令”可以按盡可能的并行運算方式運行,而且,只要?Merced?芯片中有閑置的部分,無論哪一部分都可以執行這些指令。在某一個具體的程序中,有半數以上的指令都是獨立運行的。? ????另外,Merced?是按照這樣的意圖設計的:讓它來承擔過去由數百個芯片來處理的大量的計算任務,如管理有關信用卡交易的龐大數據庫和氣象模型系統等,這些一直是主機和大型機的勢力范圍。有了?Merced?芯片,英特爾將有能力首次在計算領域里進行全方位的競爭。?聽起來令人印象深刻,事實也確實如此。但是,仍存在著這樣的問題:假如英特爾財大氣粗、擁有這么多的開發技術和明顯的生產優勢,那么為什么它還需要一個伙伴來共同開發?Merced?芯片呢?又為什么會選中惠普呢?? ????回答第一個問題,不由令人想起發生在?1994?年的往事。英特爾決定尋找一個伙伴,而世界頭號個人計算機制造商?IBM?和第二大微處理器制造公司摩托羅拉已經聯手,準備開發名為?PowerPC?的全新的?RISC?處理器。蘋果公司是這種芯片的最初客戶,但是,IBM?暗示說,這種?PowerPC?同時也是它自己的個人計算機發展計劃的核心。PowerPC?能夠迅速進入市場,在很大程度上是因為幾家公司聯合起來設計用于各種型號個人計算機的芯片、開發匯編程序和測試發揮其威力的軟件。簡而言之,PowerPC?有著極大的動力。? ????英特爾已經設計出了自己的?64?位芯片,但是它擔心,如果得不到一家一向從事制造和銷售個人計算機系統的公司的支持,它可能難以實現其目標。英特爾在設計通用的?RISC?芯片方面基本上沒有經驗,而在任何想要具有并行運算大量指令的芯片上都會用到?RISC?的特點。?惠普似乎是一位當然的候選人。一方面,它同英特爾是硅谷的鄰居。雙方都以重視工藝和設計的企業文化而聞名于世。惠普最近還決定要在建立個人計算機生產商的地位方面有所作為,并且正在成為英特爾的一大客戶。最重要的是,惠普還在生產自己的備受稱譽的?PA?系列?RISC?處理器,而且在惠普實驗室還有一批世界一流的微處理器設計權威。? ????同時,惠普的高級經理們在認真思考。雖然他們為自己生產的?PA?系列芯片感到自豪,但他們知道,生產新一代芯片高昂的成本將很快令人望而卻步(1994?年,一座高檔芯片廠的造價超過了10億美元)。此外,惠普既生產?Unix?服務器也生產傳統的個人計算機,這基于完全不同類型硬件設計的兩條生產線的開支和復雜性令高級經理們憂心忡忡。當英特爾提出了很有吸引力的條件時,惠普不失良機:為什么不聯手開發新一代的微處理器呢?這種微處理器既能運行?Unix?和?Windows?程序,而且將來還能利用惠普在實驗室里的設計優勢?? ????結果,PowerPC?就不再是令英特爾害怕的致命威脅了。盡管英特爾和惠普在合作初期出現了一些摩擦,但是,雙方合作得越多,這種伙伴關系的意義越突出。惠普的赫克回憶說:“英特爾與我們相比更加咄咄逼人,我們已經慢慢習慣了。但總之,我們相互取長補短,配合得很默契。”? ????惠普從中受益是很明顯的。就在個人計算機行業從壟斷專利體制向軟硬件標準過渡時,惠普同這位頭號微處理器制造商建立了密切的關系。這種關系對于惠普與其他伙伴的戰略聯盟是一個很好的補充。1997年年初,惠普和微軟宣布建立聯盟關系,惠普將向微軟的一些大型企業客戶提供服務和支持是協議的內容之一。此外,本來惠普可能準備縮小戰線,把精力放在運行?Windows?的個人計算機方面,如今?Merced?又可以重振惠普每年60億美元的?Unix?個人計算機業務了。? ????英特爾也獲得了不同程度的好處。惠普幫助它生產出一種真正改進微處理器設計藝術的芯片。單純從性能上來說,這種芯片能夠在操作方面超出所有計算機。此外,英特爾最終將在?Unix?服務器和工作站業務領域站穩腳跟。而這些領域在計算機行業非常棘手,不僅有眾多穩定的客戶,而且多年來不斷地推出優質微處理器和超強的計算能力。把?Merced?芯片推向市場,作為相對薄弱的奔騰芯片的高端補充,英特爾將擁有完整系列的芯片,能夠為從最低級的便攜式個人計算機到超級計算機提供動力──克勞福德說,英特爾計劃生產至少六種版本的奔騰芯片,使之能在今后十年中繼續發揮作用。Merced?芯片終將在主流臺式個人計算機和便攜式個人計算機產品上取代奔騰芯片。葛魯夫預料,在?2004?年以前不可能出現大量更新換代,但?Merced?芯片使英特爾有資格作一些更長遠的考慮。AMD?公司的達姆半開玩笑半認真地說:“Merced?芯片將確保英特爾在今后?50?年內居于微處理器的領先地位。”? ????Merced?對于同它競爭的芯片有何影響?一些競爭產品的地位似乎在削弱,而?Merced?甚至還沒有生產呢。隨著蘋果公司的衰落,PowerPC?也衰落了。MIPS?和硅圖公司的命運亦然如此。英特爾正在決定是否應接管數字設備公司的阿爾法微處理器,作為解決一宗法律糾紛的一部分。甚至太陽微電子公司也計劃推出其?Unix?操作系統軟件?Solaris?新版本以支持?Merced?芯片,盡管這家獨立生產?Sparc?芯片的公司正同個人計算機行業兩巨頭(即微軟和英特爾)中的一家(即微軟公司)發生嚴重的分歧。首席執行官斯科特?麥克尼利(Scott?McNealy)不排除采用這種芯片的可能性。他指出,NCR?已經宣布它將生產基于?Merced?芯片、運行?Solaris?軟件的系統。? ????計算機行業的情形大體如此,當然,困難總是存在的。英特爾上次推出一種主流微處理器是在?1985?年,當時它研制出?80386?芯片,這是該公司推出的第一種?32?位處理器,是奔騰芯片的前身。386?總的特點就是為?IBM?和微軟提供了先進的32位操作系統的平臺,使這種芯片的威力得以充分發揮。微軟是什么時候才推出能完全發揮出這種32位芯片優點的軟件?整個十年后微軟才推出?Windows?95。? ????格羅夫和克勞福德說,這一次不會再發生這類事件了:微軟多年來一直在為?Merced?芯片開發64位版本的?Windows?NT,并且開始變得愈益成熟。你大可不必緊張。眾所周知,編制軟件實非易事。假如在?Merced?個人計算機問世的時候,微軟真的能夠推出一套專門編制的?Windows?NT?版本,那么,這將是一場真正的革命性的事件。 ????譯者:溫新年 相關稿件
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