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读半导体简史09Wintel

1.Intel1.1.Intel的创始人是八叛逆中的诺伊斯与摩尔1.1.1.诺伊斯凭借发明集成电路,即可青史留名,20世

1. Intel

1.1. Intel的创始人是八叛逆中的诺伊斯与摩尔

1.1.1. 诺伊斯凭借发明集成电路,即可青史留名,20世纪70年代末,已游离公司之外,摩尔与安迪·格鲁夫一道肩负公司重担

1.1.2. 安迪·格鲁夫是Intel的第一个员工,此时已成为Intel的第二号人物

1.2. 1971年11月15日,Intel 4004正式发布

1.2.1. 这款处理器由2300多个晶体管组成,尺寸为12mm^2,性能却与ENIAC计算机相当

1.2.2. 这款处理器可以在同一片集成电路中实现,而被称为微处理器

1.3. 1978年6月8日,Intel发布16位的8086微处理器

1.3.1. Intel的8086处理器在10MHz的主频下,执行效率仅为0.75MIPS

1.3.2. Intel已在半导体存储行业确立了地位,推出了多款微处理器,员工过万

1.3.3. 日本半导体厂商的强势崛起,此时的Intel是一个危机重重的半导体存储制造商

1.3.3.1. Intel没有因为竞争而消亡

1.3.3.2. Intel最终抛弃了存储器业务,进军处理器领域

1.4. 1979年,Intel推出更为廉价的8088微处理器

1.4.1. IBM使用这款处理器,制作出第一代个人计算机(Personal Computer,PC)

1.5. 在Intel开发的x86微处理器中,最为流行的操作系统是Gary Kildal开发的CP/M

1.5.1. IBM有意收购这款操作系统用于PC

1.5.2. 令这位巨人惊讶的是,对于这种恩赐,Kildal居然还敢讨价还价

1.6. Intel的主流产品是1982年便已发布的80286微处理器,不仅在技术上远远落后于在大型机中使用的处理器,甚至不能与摩托罗拉设计的68K系列处理器一较高下

1.7. 1989年,Intel推出80486处理器

1.8. 1993年,Intel发布了没有按照80x86进行命名的Pentium处理器。在拉丁文中,Penta代表5;“ium”后缀通常出现在元素周期表中

1.9. 1995年11月,Intel历史上具有里程碑意义的Pentium Pro处理器发布

1.9.1. 这颗处理器将程序中的CISC指令,翻译为被称为μops的RISC指令,之后进入流水线执行

1.9.2. 使得x86处理器在外面虽然使用CISC指令,但在内部执行时,完全基于RISC架构

1.9.3. Intel完成了蜕变,具备了挑战RISC联盟的技术资本

1.10. 从Intel发布4004微处理器的1971年,到推出Core 2处理器的2006年,在这30多年时间里,Intel在处理器架构领域,从未领先过IBM、SUN等公司研制的RISC处理器

1.10.1. 2001年,IBM的Power 4处理器已经支持双核结构

1.10.2. 2006年,SUN发布的UltraSPARC T1处理器可支持8个核

1.10.3. 2006年Intel的处理器依然在两个核上挣扎,还经常被AMD奚落为“假双核”。

1.11. 在半导体制作领域,Intel与其他制造商,包括AMD、英飞凌、德州仪器、IBM与台积电同时处于90nm工艺制程的起跑线上,并无明显优势

1.12. 困境中的Intel,对AMD进行全方位反击

1.12.1. 在处理器体系结构中,最重要的组成模块为处理器微架构(Microarchitecture),也简称为微架构

1.12.2. 微架构不等同于处理器,一颗处理器,除了包含微架构之外,还需要内存、网络、硬盘、声卡、显示控制器等与外部设备相关的控制逻辑

1.12.3. 而微架构仅包含处理器中的指令流水线与存储器层次结构(Memory Hierarchy)这些最为精华的组成部分

1.12.4. Intel交替打出了两张牌,一张叫作Tick,即引入新的半导体工艺制程;另一张叫作Tock,指微架构的升级

1.12.4.1. Intel将这两张牌组合在一起,称为Tick-Tock

2. Zilog公司

2.1. 4004、8008、8080微处理器的产品负责人Federico Faggin于1974年便已离开,创建了Zilog公司,并开发出兼容8080指令集的Z80微处理器

2.2. 这颗芯片支持CP/M操作系统,成为Intel x86微处理器在低端应用领域的主要竞争对手

3. IBM

3.1. IBM不认为基于微处理器制作的PC,能够挑战大型机

3.1.1. 大型机的使用者是企业客户,更加关注应用系统的稳定性,而不刻意追求性能

3.2. 20世纪70年代,IBM提出RISC(Reduced Instruction Set Computing)设计理念,对应的处理器架构被称为RISC架构,即精简指令集架构

3.2.1. 与之相对的是CISC(Complex Instruction Set Computer),即复杂指令集架构

3.2.2. 在计算机发展初期,绝大多数公司选用CISC架构,包括Intel

3.3. 将RISC理念付诸实践并打磨成型的是IBM的John Cocke,他设计了第一台具有RISC架构的处理器—IBM 801,为此产业界将Cocke称为RISC之父

3.3.1. 1980年,16位的IBM 801处理器正式发布,并大获成功

3.3.2. 在15.15MHz的主频下,其执行效率可达15MIPS(Million Instructions Per Second),即每秒1500万条指令

3.4. 两种处理器性能间的巨大差距,使IBM可身处云端,俯视Intel设计的所有微处理器

3.4.1. 在IBM这个巨人的心中,所谓微处理器,不过是几个微小企业之间的游戏罢了

3.4.2. 在这种微处理器之上搭建的一切均不足为虑,包括操作系统

3.5. IBM没有忽视即将来临的PC时代,只是严重误判了PC行业在未来的演进趋势,认为掌控住PC的设计标准,便把握住了这个产业的命脉

3.5.1. 大型机时代的成功,使IBM惯性地认为,在一个计算机的硬件组成中,最关键的是主机本身

3.5.2. 在软件系统中,最重要的是深度捆绑企业客户的应用程序

3.6. 在即将来临的PC时代,主机与应用程序不过是处理器与操作系统的周边生态罢了,蓝色巨人进行的这些努力,不过是在不停地为他人做嫁衣裳

3.6.1. 在PC时代中,遇见了IT史册上最大的两个机会分子,微软的比尔·盖茨与Intel的安迪·格鲁夫

3.7. IBM先是扶植AMD制约Intel,之后与微软联合开发OS2操作系统,试图在成熟时,将DOS替换

3.7.1. OS2操作系统源于UNIX

3.8. 康柏快速推出基于80286与80386处理器的PC兼容机,在PC销售份额上一举超过IBM

3.8.1. IBM逐步沦为PC的一个普通生产厂商,最后黯然退出了这一领域

4. AMD

4.1. AMD的起家也是制作半导体存储器

4.2. 在微处理器领域,AMD在很长的一段时间都在采用跟随战术,Intel做什么AMD就复制什么

4.3. 1969年5月1日,Sanders与其他7位来自仙童的员工创建AMD

4.3.1. 与Intel的两位创始人不同,Sanders是被仙童解雇被迫离开的

4.4. 1975年,这家公司通过逆向工程的方法,复制了Intel 8080微处理器,还在名字上压了Intel一头叫作AM908

4.5. 1982年,AMD在IBM的强力干预下,从Intel手中获得x86指令集的授权,Intel对此始终如芒在背

4.5.1. IBM给Intel树立的对手

4.6. 诉讼于1995年1月结束,AMD大获全胜

4.6.1. 对于AMD来说,最大的胜利不是获得了x86指令的使用权,而是每天都在死亡线边缘徘徊的绝境中,终于明白了求人不如求己

4.6.2. AMD发起诉讼的初衷是希望获得x86产品的授权,在诉讼结束后,AMD通过自身努力,独立开发出基于x86指令的处理器,不再需要依赖Intel

5. 微软

5.1. 微软早期的主业是BASIC语言解释器,并无操作系统相关经验

5.2. 比尔·盖茨,他花费了7.5万美金,从一个小公司手中购买了QDOS(Quick and Dirty Operating System),将其改名为MS-DOS,转手授权给了IBM

5.2.1. 据说创建微软的比尔·盖茨的母亲在IBM董事会中有不小的影响力

5.2.2. IBM在这个操作系统的基础上,开发出具有字符界面的PC-DOS

5.2.3. QDOS的设计思想源于CP/M操作系统,这使得Gary Kildal坚持认为微软的DOS抄袭了CP/M

5.2.4. QDOS并不等同于CP/M,后人通过对两者在源代码级别上的比较,验证了这个事实

5.2.5. 以比尔·盖茨的精明,想必在购买QDOS之前,便已得悉了这些信息

5.3. 在轻易解决了MS-DOS与CP/M之间的法律纠纷之后,比尔·盖茨试图说服IBM让微软保留MS-DOS操作系统,与IBM PC独立销售而无须捆绑

5.4. 无论是DOS还是后来出现的Windows,在技术层面上甚至无法与苹果推出的Macintosh操作系统相比,更不用说在大型机中已经非常成熟的UNIX操作系统

5.5. 1978年,当23岁的比尔与42岁的老安迪第一次见面时,微软刚刚成立三年,仅有11名员工,还没有开发出操作系统

5.6. 1990年微软发布Windows 3.0操作系统

5.7. 1993年7月,微软发布Windows NT

5.7.1. Windows NT与OS2操作系统源出同门,但从命名上与IBM完全厘清了界限

5.7.2. 主体源于OS2的Windows NT,自然也可以运行在与x86竞争的处理器中

5.7.3. Intel迎来了自创建以来的第二次危机

5.7.4. 在Windows NT环境中,始终无法凑齐足够多的应用程序,以进入PC世界击败Intel,无法进入PC世界意味着无法进一步获得应用

5.8. 1995年,微软发布了一个划时代的产品Windows 95,这个产品仅支持x86处理器

5.9. 微软陆续发布的Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Windows 7、包括今日正在使用的Windows 10操作系统,与x86处理器依然不离不弃

6. Wintel

6.1. 80486处理器与Windows 3.0的组合堪称完美,Windows与Intel的名字因此紧密联系在一起,形成了一个专门的词汇“Wintel”

6.2. Wintel泛指使用x86处理器并运行Windows的生态环境,同时也是微软与Intel这一联盟的简称

6.3. 在PC领域中,Wintel组合打遍天下无敌手,创建了令所有对手望而生畏的时代,一个只属于他们的时代,Wintel帝国时代

6.4. 在联盟中,Intel负责底层硬件平台的搭建;微软提供操作系统和上层软件

6.5. Intel的外围有许多PC制造商,微软的周边也有许多应用程序提供商,这些厂商以Wintel为中心,组成了PC的生态环境

6.6. 这是一段属于PC的美好时光。Wintel联盟相互间存在的依赖,相互成就了对方的事实,维持着Wintel帝国的稳定

6.7. 在帝国中,Intel是PC处理器最重要的供货商,AMD占据着一些市场份额

6.8. PC处理器主要使用Windows操作系统,1994年出现的Linux操作系统没有给帝国制造过多的麻烦

6.9. 面对这个由芸芸众生共同维护的Wintel生态,SUN、DEC无能为力,Apple、IBM与摩托罗拉的联盟也无能为力,处理器世界的一代传奇DEC第一个倒下

6.9.1. 投靠AMD的几个工程师研制的K7和K8处理器,几乎给Intel带来灭顶之灾

7. RISC联盟

7.1. DEC的Alpha处理器,Apple、IBM与摩托罗拉联合开发的PowerPC处理器,SUN的UltraSPARC处理器和MIPS处理器组成了一个强大的微处理器联盟

7.2. 这个联盟的处理器全部基于RISC架构,因此也被称为RISC联盟

7.3. 在技术层面,Intel没有任何与其抗衡的优势

7.3.1. Intel是复杂指令集架构CISC的拥护者,始终坚守着指令集向后兼容(Backward-Compatibility)的理念,很难立即掉头加入RISC阵营

7.4. 今天,我们几乎在任何应用场景中,都找不到基于CISC架构的处理器,即便是Intel的x86处理器最终也被RISC架构同化,今天的x86处理器虽然披着“CISC指令集”的外衣,但其内部实现已经完全RISC化

7.5. 技术上领先的RISC联盟,没有任何机会在PC市场中战胜Intel,只能在服务器市场中苟存,然后眼睁睁地看着Intel在PC生态的保护伞下,逐步完善处理器技术,渗入服务器市场,最后战胜他们

7.6. Windows NT与RISC联盟,依然无法击败x86处理器的事实,使PC帝国的两个成员重回蜜月