加入星计划,您可以享受以下权益:

  • 创作内容快速变现
  • 行业影响力扩散
  • 作品版权保护
  • 300W+ 专业用户
  • 1.5W+ 优质创作者
  • 5000+ 长期合作伙伴
立即加入
  • 正文
  • 推荐器件
  • 相关推荐
  • 电子产业图谱
申请入驻 产业图谱

POWER架构伺机崛起,X86架构所向披靡

2016/05/13
8
  • 1评论
阅读需 31 分钟
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

 

小编语:X86 架构是一个神奇的架构,它撑起了 PC 的高速发展,当然你可以说是 PC 的发展成就了它的辉煌。很多公司试图改变 X86 独霸的格局,可惜到目前为止还是没有谁能拿出亮剑。移动设备的爆发式发展给了 ARM 构架一丝机会,但是想在服务器市场争得一席之地也是难上加难。我们紧接上文《CPU 两大阵营对擂,X86 构架让英特尔如日中天 》。


2、x86 指令集
X86 指令集,是美国 Intel 公司为其第一块 16 位 CPU(i8086)专门开发的。


美国 IBM 公司 1981 年推出的世界第一台 PC 机中的 CPU--i8088(i8086 简化版)使用的也是 X86 指令,同时电脑中为提高浮点数据处理能力,而增加的 X87 芯片系列数学协处理器则另外使用 X87 指令,以后就将 X86 指令集和 X87 指令集统称为 X86 指令集。


虽然随着 CPU 技术的不断发展,Intel 陆续研制出更新型的 i80386、i80486 直到今天的 Pentium 4(以下简为 P4)系列,但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以 Intel 公司所生产的所有 CPU 仍然继续使用 X86 指令集,所以它的 CPU 仍属于 X86 系列。


另外除 Intel 公司之外,AMD 和 Cyrix 等厂家也相继生产出能使用 X86 指令集的 CPU。由于这些 CPU 能运行所有的为 Intel CPU 所开发的各种软件,所以电脑业内人士就将这些 CPU 列为 Intel 的 CPU 兼容产品。由于 Intel X86 系列及其兼容 CPU 都使用 X86 指令集,所以就形成了今天庞大的 X86 系列及兼容 CPU 阵容。当然在台式、便携式电脑中并不都是使用 X86 系列 CPU,部分服务器和苹果(Macintosh)机中还使用美国 DIGITAL(数字)公司的 Alpha 61164 和 PowerPC 604e 系列 CPU。


Intel 从 8086 开始,286、386、486、586、P1、P2、P3、P4 都用的同一种 CPU 架构,统称 X86。


3、X86=永恒?
随着 X86 架构的不断成熟,人们逐步开始认识到其本身的限制和不足,但是巨大的商业利益和强劲的软硬件的支持,使得 x86 的架构难以动摇。尽管在 x86 的发展历程中,也有不少的体系设计用于代替 x86 架构,但是它们都因为得不到广泛的支持,最终以失败告终。其中,影响较大的是以下 3 次“x86 革命”。


第一次革命:MIPS/ACE 联盟
1991 年 4 月,Compaq,Microsoft,DEC,MIPS 和一些小型的计算机公司成立了高级计算环境(ACE)小组,他们的目的在于使用基于 RISC 处理器的 MIPS 架构来取来现有的 x86/IBM 个人电脑。


但是由于 MPU 上市日期的延迟,ACE 小组的内部竞争,以及利益分成的问题,使得 ACE 小组的发展举步为艰,最后以失败而告终。


第二次革命:Apple/IBM/Motorola (AIM) 联盟
同样在 1994 年 4 月底,Apple Computer,IBM 和 Motorola 组成了 AIM 联盟,目的在于把 RISC 处理器用于个人电脑系统。


Motorola 和 IBM 联手对 POWER 架构进行重新设计,用于取代原先 Macintosh 系统中逐渐衰落的 680X0 CISC 处理器。POWER 架构给 Mac 系统带来了巨大的成功,它的性能要比原先的 Mac 大大提高。但是 x86 架构的发展始终要快于 PowerPC ,而且 PowerPC 没有任何的性价比优势,因此不多久,Mac 机就在 x86 架构面前败下阵来。在 Intel 和 Microsoft 巨大的压力下,1994 年 8.3%的市场占有率也紧缩到目前的 3%。

 


第三次革命:DEC/Samsung
1996 年年底, DEC 的芯片制造部门发布了 21164PC。它是原先高性能处理器 21164A(EV56)的 PC 版,因此价格较低,并且使用了微软的 Windows NT 操作系统。
由于缺少相应的软件支持,DEC 开发了 FX!32 模拟器,它能够把原先 X86 的软件无缝的应用到 21164PC 平台。尽管 CPU 的价格低廉,但是支持 21164PC 的主板却非常昂贵。而且在当时,人们对 NT 操作系统并没有表现出多大的兴趣,因此,21164PC 慢慢的在 X86 架构发展中退出了历史舞台。


上述例子中的 MPU 制造商失败的主要原因就是跟不上 Intel CPU 的发展速度。Intel 不断进行着新型的 CPU 设计,并且以价格来争取市场;上述的三种新型 CPU 架构都是被 Intel 强大的马力所拖垮。其中,MIPS/ACE 联盟主要是资金的问题,而 AIM 联盟的失败归咎于 CPU 的设计跟不上 Intel 的发展速度。


4、Intel 的远见与革新
历史的发胀,展示了这样的事实:

一、在当今,几乎不可能有其他的 MPU 制造商使用其他的系统结构,来挑战 Intel 时下兼容的 X86 平台;
二、其他的芯片制造商也没有雄厚的资金和实力来和 Intel 公司进行抗衡。

人们考虑:是否 Intel 公司自己会提出一种全新的架构;或者 Intel 是否会脱离 IBM 的 x86 标准来发展自身的 Wintel 体系架构。


与此同时,Intel 意识到这一点:同 486 相比,Pentium 向前迈进了一大步, 而 PⅡ的前进步伐则没有这么大了,X86 CPU 的发展似乎已到了尽头。


接下来怎么办?巨人在思考。


Intel 非常清楚,是 X86 指令集限制了 CPU 性能的进一步提高,因此,在 2001 年,推出了一款新的架构 -- IA-64 。


其实 IA-64 的历史早于 x86-64,最初由 Intel 和惠普于 1990 年联合推出。由于 IA-64 不与 32 位兼容,所以没有受到重视。而后为了日益扩张的计算需求,Intel 重新将 IA-64 拿出来,发布了安腾系列服务器 CPU。


IA-64 是一种崭新的系统,和 x86 架构完全没有相似性,基于 IA-64 处理器架构的服务器具有 64 位运算能力、64 位寻址空间和 64 位数据通路,突破了传统 IA-32 架构的许多限制,在数据的处理能力,系统的稳定性、安全性、可用性、可管理性等方面获得了突破性的提高。它是 Intel 自推出 32 位微处理器以来,在高性能计算机领域的又一座里程碑。

 


IA-64 架构体系的优点是:拥有 64 位内存寻址能力,能够支持更大的内存寻址空间,并且由于架构的改变,性能比起 x64 的 64 位兼容模式更高更强。所以,IA-64 操作系统也是比较少见的,由于只能在 Intel 安腾系列处理器及 AMD 部分服务器处理器运行,因此主流市场并不常见。而且,这些 IA-64 架构处理器也不能够使用 x64 操作系统。而 x64 处理器则可以自由选择 x86 或是 x64 操作系统。


然而,凡是有一利必有一弊,IA-64 也是如此。


作为微处理器,最大的缺陷是:它们缺乏与 x86 的兼容,而 Intel 为了 IA-64 处理器能够更好地运行两个朝代的软件,它在 IA-64 处理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了 x86-to-IA-64 的解码器,这样就能够把 x86 指令翻译为 IA-64 指令。


这个解码器并不是最有效率的解码器,也不是运行 x86 代码的最好途径 ,因此 Itanium 和 Itanium2 在运行 x86 应用程序时候的性能非常糟糕。这也成为 X86-64 产生的根本原因。


5、结论:革命尚未成功,同志仍需努力
Intel 致力研究的 Itanium(安腾)处理器(IPF Itanium Processor Family)似乎有取代 x86 的趋势。Intel 也宣布,Itanium 会首先使用在服务器上,然后过渡到 PC 平台,最终在移动平台上实现。


“说要比做的容易。”


随着 IPF 技术的成熟,32 位 x86 架构缺陷的不断出现,IPF 取代 x86 架构势在必行。但是一旦真正的进行“改革”。IPF(或者其他架构)必定会受到来自各方面的压力和阻碍。
在 PC 发展历程中,正是这些一次又一次的阵痛,不断推动着整个 IT 界发展,使 IT 界保持旺盛的发展力。也许这些阵痛可能会带来难产,使得婴儿死于襁褓之中;但是每一次成功的诞生,都会给 IT 界带来一个全新的世界。不管 X86 架构未来如何,我们都期待着会有一个崭新的明天。

与非网原创内容,谢绝转载!

系列汇总:

之一:第一款处理器之谜

之二:处理器的春秋战国时代:8 位处理器的恩怨与纷争(上)

之三:处理器的春秋战国时代:8 位处理器的恩怨与纷争(下)

之四:处理器的三国时代:苹果搅动 MCU 江湖

之五:处理器的三国时代:DR 公司盛气凌人,IBM 转身成就微软

之六:32 位处理器的攻“芯”计:英特尔如何称霸 PC 江湖?

之七:AMD 称霸 PC 处理器市场的“昙花一现”

之八:CPU 两大阵营对擂,X86 构架让英特尔如日中天

推荐器件

更多器件
器件型号 数量 器件厂商 器件描述 数据手册 ECAD模型 风险等级 参考价格 更多信息
USB2514BI-AEZG 1 Microchip Technology Inc UNIVERSAL SERIAL BUS CONTROLLER, QCC36, 6 X 6 MM, 0.50 MM PITCH, ROHS COMPLIANT, QFN-36

ECAD模型

下载ECAD模型
$3.89 查看
STM32F030C8T6 1 STMicroelectronics Mainstream Arm Cortex-M0 Value line MCU with 64 Kbytes of Flash memory, 48 MHz CPU

ECAD模型

下载ECAD模型
$3.22 查看
ATXMEGA128A4U-MHR 1 Atmel Corporation RISC Microcontroller, 16-Bit, FLASH, AVR RISC CPU, 32MHz, CMOS, PQCC44, 7 X 7 MM, 1 MM HEIGHT, 0.50 MM PITCH, GREEN, PLASTIC, MO-220VKKD-3, VQFN-44
$4.48 查看
英特尔

英特尔

英特尔在云计算、数据中心、物联网和电脑解决方案方面的创新,为我们所生活的智能互连的数字世界提供支持。

英特尔在云计算、数据中心、物联网和电脑解决方案方面的创新,为我们所生活的智能互连的数字世界提供支持。收起

查看更多

相关推荐

电子产业图谱

1996毕业于华东理工大学自控系,同年7月进入某大型国企担任电气员。2000年转行从事硬件研发相关工作;后从事RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理;2012年至今,就职于沈阳工学院,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术。已经出版教材《自动识别技术概论》,职场故事《51的蜕变 》。