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全歼对手!Intel x86处理器为什么不死?
2017年04月28日 09时37分 作者:ZOL 编辑: 杨玉斌

 

  相比x86,IBM的Power架构和Sun的SPARC架构都曾有着很明显的性能优势。但时至今日,已经接近40岁的x86架构占据了超过90%的服务器市场。根源来看,是由于封闭系统和企业属性不符,盲目的追求生态会让推第三方到竞争对手的怀抱。这也是更开放的x86架构如今枝繁叶茂的原因。

Power高处不胜寒

  1980年,IBM创新的推出了全球第一台基于RISC(精简指令集)架构的原型机,RISC对于CISC(复杂指令集)在高性能领域优势明显。而1994年,IBM基于此推出PowerPC604处理器,其强大的性能在当时处于全球领先地位。

  在高端领域,Power架构具备大规模SMP系统性能,其可以保障内存在访问任意一枚CPU时速度是一致的。而x86则是采用了NUMA结构,CPU和内存分区,这就意味着在访问自己部分的内存速度飞快,而其他部分内存速度要慢不少。也正是因此,4路以上的x86服务器相对较少。

  硬件方面,Power系统在可靠性、可用性和可维护性的方面的出色表现使得 IBM从芯片到系统所设计的整机方案有着独有的优势。Power架构的处理器在超算、大型企业的UNIX服务器等多个方面应用也十分成功。


IBM的Power架构 强大却不亲民

  在软件方面,其专用的AIX系统在稳定性、软件方案集成度和厂商技术支持能力方面都要更强。由于用户选一平台主要看软件需求,一般对数据保护和7*24小时不宕机等有所要求,power架构的稳定性和运维等方面相对更优。

  但是,Power系列的问题也十分明显,那就是价格太不亲民,技术也赶不上环境的变化。

  在云计算兴起后,随着分布式系统逐渐成熟,系统对小型机的依赖开始降低,改为依靠集群提供,性能也可实现分布式处理。而更为关键的是,IBM的全套服务尽管稳定性优秀,但却影响了Power架构对其他商家的吸引力。

Sparc:流水无情恋落花

  除了Power外另一个在Unix系统中表现极为活跃的架构就是SPARC(Scalable Processor ARChitecture,可扩展处理器架构)。同样在是上世纪80年代,Sun公司首先提出了RISC处理器体系架构SPARC。并且在1989年,Sun将采用了该架构的SPARC处理器应用于高性能工作站及服务器上。该架构的开放性和risc体系的特点很快让其成为了国际流行的架构。


SPARC有意 市场无情 

  为了扩大SPARC的影响力并作出进一步优化,1989年“SPARC International”组织成立,帮助进行SPARC架构标准管理,而该组织的会员包括了很多全球知名的公司和机构,比如如欧空局、欧比特、摩托罗拉、东芝、富士通、Aeroflex Gaisler等,以及2009年收购了Sun的Oracle。

  SPARC架构的成功和Sun旗下的Solaris系统有着分不开的关系。当计算机系统庞大、用户数量巨大增加时,基于Unix操作系统打造的 Solaris能更好地利用计算机资源,是所有商业版中最可靠最完善的版本。而依赖SPARC架构和Solaris系统的性能和可靠性,其占领了服务器高端市场。Sun的另一个更为知名的产品是Java,虽然在上世纪90年代为智能家电开发的Java并没有为其带来相应的回报,但已成为今天移动时代最重要的开发语言。

  如此强大的实力本应统领服务器市场,但遗憾的是,在微软和英特尔组成Wintel联盟之后,两者凭借自身在各自市场的规模效应,使得采用Wintel产品的服务器厂商可以通过低廉的价格大肆抢占中低端市场。而当Sun醒悟过来,通过开源等方式想要挽回败局时为时已晚。


Solaris系统已经被Oracle裁撤

  最终,市值曾超2000亿美元的Sun以74亿美元卖给了Oracle。表面上看,Oracle的各种软件和SPARC架构的完美兼容大可以让这一架构起死回生。可是事实并不尽如人意,Oracle在2010年放弃了开源项目OpenSolaris;去年年底,Oracle宣布Solaris操作系统将被裁撤,SPARC架构最大的优势仅剩下和Oracle软件的兼容性。

  而且Sun旗下产品线众多,SPARC架构仅仅依靠Oracle根本无法走远,而能够不计竞争关系合作研发的企业少之又少,SPARC架构如今的局面就变得十分尴尬。

x86依靠生态称霸市场

  与Power和SPARC在高性能领域的风生水起不同,x86架构是天生的小屌丝。1978年他出生的那年,英特尔还只是一个普通的科技公司。可是x86架构随同其cisc指令集却开启了一个新的时代。


x86架构在服务器领域本无优势

  尽管在最初的几年,x86并没有引发太大的震动,但是三年后,x86架构得到IBM PC的应用,并很快成为了全球个人计算机的标准平台,成为史上最成功的CPU架构,Intel 如今的地位很大程度上是借助x86架构帮助。

  很快,x86架构处理器从桌面到笔记本、服务器、超级计算机和编写设备等多种平台得到发展,苹果在这期间就放弃了PowerPC专为使用x86架构。但是,X86 CPU采用的cisc指令集却有着自己的问题。

  CISC指令集的固有问题在于CPU执行大多数是在访问存储器中的数据,这拖慢了整个系统的速度。而RISC系统则往往具有很多个通用寄存器,采用重叠寄存器窗口和寄存器堆等技术让寄存器资源充分利用。X86架构计算机利用效率低,执行速度慢的缺点在高性能领域暴露无遗。

  再者,CISC指令采用顺序串行执行,每条指令中的操作也是按照顺序串行执行,其优点在于控制简单。问题在于如果遇到复杂的指令,那么整体运行速度较慢而且过程复杂。


CISC与RISC指令集对比

  今天的x86 CPU中已融入了解码的功能,其将长度不定的x86指令转换为长度固定的类似于RISC指令,然后将其交给RISC内核进行处理。解码包括了硬件解码和微解码两种,简单的x86指令采用硬件解码速度较快,而复杂的指令则需要微解码,将其分成若干条简单指令后才进行执行。目前,x86架构的最大优势在于单条指令功能强大,指令数少速度较快;而由于指令数少,高频率运行时也不需要很大的宽带占用往CPU传输指令。

x86的成功是因为英特尔不做服务器

  x86之所以可以赢得市场主要原因在于其是一个十分开放的架构。IBM和SUN当年都是从芯片到服务器到系统一手包办的公司。而英特尔则是一个十分纯粹的芯片厂商,其业务仅与AMD 等少数芯片生产者存在竞争,这就使得服务器厂商不用忌惮与之发生竞争关系。


SOC不弱 只怪三星太强

  就像今天的手机市场,尽管三星也有很强的芯片设计制造能力,但是除了魅族以外,没有一家手机商使用三星的SOC。英特尔与全球大多数的设备生产商的合作在保证了英特尔出货批量的同时,将良品率提升并降低成本从而进一步推高了x86架构在市场的占有率。

x86的成功是因为英特尔不做服务器

  单从性能来看,无论Power还是SPARC架构都可以击溃x86,可是最终能够赢下来的却偏偏是"最弱"的x86架构。这并非劣币淘汰良币,而是市场竞争的选择,根源上讲,x86的成功在于英特尔根本不碰服务器。

  IBM很强,这一点在英特尔还只是个普通小公司的时候就已经是事实了。可是强大的IBM大包大揽,无论大型机、小型机、芯片还是系统全都亲自上阵,这样做在安全和稳定性方面确实有自己的优势,而在金融领域也确实让大型机受益匪浅,可这么做无异于断了自己单个产品的生路。试问,小型机领域除了IBM有哪家服务器生产厂商愿意用Power架构芯片呢?那不就是相当于给竞争对手IBM的小型机送钱吗?


英特尔的成功在于知道什么不该碰

  而研发了SPARC架构的Sun也是犯了这个错误,Sun在最辉煌的时候不仅有SPARC和java,服务器、工作站、个人计算机等多种设备至今依然占据部分市场。可是SPARC架构想要发展必须依托于设备生产商的认可,可谁会买竞争对手的账呢?

克己复礼,天下归仁

  而英特尔的战术就非常的明确,专精于x86架构芯片,绝不碰设备生产。因此不论设备生产商、软件开发者或者系统开发者都可以与不存在利益竞争关系的英特尔合作。受益于此,x86架构的兼容性也越发强大,生态体系越发完善,这才成就了现如今市场占有率超过90%的一家独大局面,英特尔也借助x86架构一跃成为全球顶级的芯片提供商。


谷歌吃下了摩托罗拉 却赔的血本无归

  其他领域,正面典型如高通,专注芯片研发甚至连生产厂都不建,依靠专利和技术就成为顶级科技企业;反面如一心想推安卓的谷歌,125亿美元收购摩托罗拉,三年后以29亿美元卖给联想;微软50亿美元收购诺基亚欲在移动端推广Windows系统,可如今无奈诺基亚改投安卓旗下。

  克己复礼,天下归仁,孔子的话用在现如今的市场之中依然适用。Power和SPARC架构在战略上就已经决定了其必然会成为小众化的产物,而英特尔的x86架构战略则无比清晰,毕竟自己的产品永远不可能让竞争对手买单。




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