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nnm11111(好ID:5690169)   发表于 2017-03-02 15:46:20     
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當搭載驍龍820的筆記本電腦打開Photoshop運行的時候,台下的人群爆發出陣陣掌聲,是的,RISC架構處理器將再一次進攻個人電腦市場。

與大部分人認為個人電腦一直採用x86架構所不同,26年前的1991年,由蘋果、IBM和摩托羅拉組成的AIM聯盟就曾用RISC架構向當時以及今天的個人電腦芯片霸主英特爾發起了挑戰,而這個故事要從40年前開始說起。

RISC架構大戰CISC架構

在上世紀70年代末的時候,IBM以及其他企業的從業人員發現如果按照現在指令集發展的方向繼續發展的話,也就是CISC(複雜指令集計算機)架構,那麼現有的指令集系統會越來越複雜,雖然指令集越來越複雜但是編譯器卻很少使用這麼多複雜的指令集,這個時候RISC(精簡指令集計算機)誕生了,而為了區分,傳統的架構才有了CISC這個名字。

憑藉著高效的運算能力,RISC一出現就開始大放異彩,幾乎是一邊倒的支持,那個時期的IEEE(美國電氣工程師協會)的期刊上各種為RISC叫好論文,甚至大學的相關教材都是以RISC為基礎,服務器市場更是不在話下。而兩者最大的區別可以用一個簡單的例子來形容,比如做乘法5乘5。
x86危險!Intel、高通短兵相接:芯片大戰再升級


搭載Power處理器的蘋果電腦

CISC一條乘法指令搞定,到了RISC這邊就是5+5+5+5+5。指令多意味著在處理複雜運算的效率高,指令少則意味著靈活, 但是靈活的背後則是對數據帶寬的巨大需求,而CISC則不需要。實際上兩者的設計思路差異非常的複雜,可以說是各有千秋,沒有絕對的好與壞。

1978那年6月8日,那時候還名不見經傳的Intel發布了CISC架構的16位微處理器“8086”,也就是首款X86處理器,在之後的30多年曆史裡, 尤其是從80年代後期到90年代 RISC架構同CISC架構為了爭奪個人電腦市場交手過很多次。

其中最為矚目的莫過於由蘋果、IBM和摩托羅拉三劍客組成的AIM聯盟在1991年到2005年在桌面市場對x86架構Wintel聯盟發起的第一次挑戰以及從80年代中期到90年代末服務器市場上以SUN,SGI,MIPS,阿波羅,惠普,DEC和IBM組成的UNIX七雄與Wintel聯盟的大戰。

但遺憾的是,不論是AIM聯盟還是UNIX七雄,最終都敗在Wintel聯盟手下。就在全世界認為x86要一統天下的時候,沒想到與x86架構發布的同一年誕生的小公司Acorn,也就是如今大名鼎鼎的ARM公司則在30年後的今天幫助RISC成功上演復仇記。

桌面移動全面開戰

ARM架構和X86架構的發展可以說是彼此借鑒和共同創新的,有點類似於今天的iOS和Android。例如X86架構開始引入RISC的一些設計例如一級緩存和微指令,而RISC也開始搭載一些複雜的指令集。

X86架構的優勢在於複雜的指令集所帶來的高性能,與此對應的則是芯片的複雜度和面積提升所帶來的高功耗,而ARM架構的優勢則是高效,靈活的指令集搭配所帶來的低功耗便利性,缺點則是執行複雜程序時性能上要明顯弱於X86和對帶寬的高要求。

從名字:Advanced RISC Machine——高級RISC機就可以看出ARM自誕生以來就是RISC陣營的忠實擁護者。而ARM與Intel的恩怨糾葛由來已久,由於同處一個時代,在面對神一般的對手英特爾時,早期的ARM只能用生不逢時這四個字來形容。

那時的ARM知道如果正面對抗英特爾只能用找死倆字形容,因此希望與Intel合作並向Intel申請286處理器樣片,但不幸的是,遭到了Intel無情地拒絕,被迫轉向RISC架構的懷抱,開始憑藉: 低成本、低功耗、高效率的優勢在移動市場尋找生機。

此時的RISC陣營在失去了個人電腦市場,慢慢丟失服務器市場的同時,衍生的ARM架構在移動平台還算風生水起,例如便攜遊戲機GBA,PSP,NDS等等都是採用ARM架構的代表產品,最終智能手機的發展讓ARM走上巔峰。

智能手機的飛速發展打了老牌巨頭英特爾一個措手不及,在各大半導體公司例如德州儀器、博通、三星、高通等紛紛投靠ARM陣營同時,x86架構的親媽英特爾顯得頗為尷尬。倉促之下妄圖使用修改過的低功耗Atom牽手谷歌安卓來進入移動市場。但是理想很豐滿,現實很殘酷。

由於此時的安卓生態圈已成為ARM軟件的天下,Atom遇到了因為兼容性帶來的嚴重水土不服的問題。除此之外,儘管英特爾為了降低x86架構的功耗投入巨大的人力,精力和財力,但依然無法同ARM進行抗衡,最終被迫退守桌面市場。畢竟低功耗可是ARM的看家本領啊。

相比英特爾進軍移動市場的不順,ARM架構進攻桌面市場也並不是那麼的一帆風順,平板電腦就是最好的例子。而ARM所面臨的問題同英特爾幾乎一樣,那就是兼容性。由於近30年來所有的大型軟件都隸屬於Wintel聯盟的生態圈,因此如果微軟不作為的話,ARM同樣無法運行x86版本的軟件。

但相比之前的屢戰屢敗,這一次幸運女神的天平傾向了ARM,在得到了微軟的全力支持之後,ARM終於獲得了一次與x86架構進行相對“公平”決鬥的大好機會,能否代表RISC陣營一雪前恥就要看ARM如何去做了。

服務器市場戰火再起

前文提到的 CISC與RISC在80年代末90年代初大戰時最後的重要戰場就是服務器市場。而英特爾之所以能最終取得勝利,跟IBM的誤判有很大關係。由於IBM在早期認為RISC架構由於性能卓越用在民用電腦市場上完全是浪費,再加上服務器市場利潤豐厚,於是讓Intel和AMD代工生產民用電腦的CPU,自己主動放棄RISC架構的民用電腦市場使得這兩家尤其是Intel迅速發展並成為自己在服務器市場上最強大的對手,而CISC架構的代表Intel憑藉自身的強大技術和微軟的系統在個人電腦市場上一直以來全力支持,更是讓RISC架構的CPU與個人電腦市場saybye-bye。

在90年代中期的服務器市場, RISC架構的小型機代言組合UNIX七雄和X86架構的服務器分別占據了78%和22%的市場,憑著Intel和AMD的努力,到了2010年,RISC和X86的市場份額已經發生了對調變成29%對63%。丟失市場份額的代價則是UNIX七雄中的六雄非死即傷退出服務器市場,如果不是藍色巨人IBM憑藉高端處理器Power系列獨領風騷,也許X86架構真的要一統江山。

只是讓所有人都沒想到的時,在移動時代x86架構被徹底邊緣化,將市場拱手讓給RISC接班人ARM。而於此同時,ARM在服務器市場也是虎視眈眈,蓄勢待發。2014年,隨著x86陣營中的AMD推出其首款ARM處理器皓龍,讓服務器芯片市場再次硝煙四起。而2017年下半年,高通首款款10nm ARM架構服務器處理器Centriq 2400就要正式登陸服務器市場,而這也意味著RISC陣營正式吹響了反攻的號角。

得生態者得天下 有規模者定乾坤

回顧30多年得芯片大戰史,我們可以從中總結處兩個影響最終結果的重要因素。首先第一就是規模。半導體行業非常講究規模傚應,銷量百萬片和千萬片不論是成本還是良品率都完全不同。早年蘋果最終放棄Power處理器最重要的原因就是由於IBM Power的生產規模遠遠比不上英特爾,因此造成成本極其高昂最
終使得蘋果倒向x86架構。

其次就是生態圈,如果英特爾當年沒有微軟這個好基友統領了桌面系統,使得大型軟件開發商紛紛針對英特爾進行優化處理,英特爾也無法在PC時代獨領風騷。就目前來看,ARM依靠著獨特的授權模式使得其整體規模與x86不相上下。決勝的關鍵點就看生態圈,一旦ARM完全克服掉兼容性問題,那麼英特爾將陷入被動局面。

移動時代的到來打破了移動與桌面市場近20年的平衡,讓芯片大戰的戰火再次燒起且愈演愈烈。




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