硬科技：x86在伺服器的地位是怎麼來的技術篇 (167798)

照片中包含了舒巴斯酒館、電子機架、服務器、2019 Codemotion - 米蘭、電腦

這張照片應該是Dell的PowerEdge系列伺服器，如果猜錯了各位科科也請不要打我。

經過超過25年的努力，Intel和AMD攜手建立了x86指令集相容處理器，在今日資料中心與伺服器的主宰地位，也成為各位科科習以為常的基本常識，更成為x86雙雄最重視的長期獲利來源。但昔日難登大雅之堂、只能屈居個人電腦的吳下阿蒙，突破眾多「RISC諸神 (MIPS, SPARC, PA-RISC, Power, Alpha)」建立的馬奇諾防線，並讓「諸神的黃昏」成為眾多計算機組機結構正統教義派和RISC十字軍不願面對的現實，背後的因素一點都不簡單。筆者就分別以「技術」和「商業」的角度，剖析為何x86可以走到這一步，然後未來又將面對哪些挑戰。

x86處理器在伺服器市場最重要的一天？

1995年11月1日，Intel發表P6微架構的Pentium Pro。如同第五世代戰鬥機追求的4S：匿蹤 (Stealth)、超機動性 (Super Maneuverability)、超音速巡航 (Supercruise)、超戰場感知力 (Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness)，在1990年開始萌芽的當代高效能處理器微架構，也同樣有4S：超純量 (Superscalar)、超管線 (Superpipeline)、多處理器延展性 (Scalability)、系統管理能力 (System Management)。以4S角度與「優先權」去評析1990年代所有x86處理器的設計，是非常有趣的主題，但筆者不保證何時寫出來就是了。

Pentium Pro是當時x86處理器中，唯一兼顧4S者，同期的Cyrix與AMD均望其項背，而且Pentium Pro的整數運算效能，足以跟同期高階RISC處理器分庭抗禮。至於浮點運算全面性超車RISC，嚴格說來，是SSE2指令集誕生後的事情了。

硬科技：淺談x86的SIMD指令擴張史(上)：MMX到SSE
硬科技：淺談x86的SIMD指令擴張史(中)：SSE2到SSE4
硬科技：淺談x86的SIMD指令擴張史(下)：AVX到AVX-512

講的明確一點，Pentium Pro到底厲害在哪裡？

結合高效率系統匯流排、改良後的內建式可程式化中斷控制器 (APIC)、絲毫不會浪費系統匯流排頻寬的獨立第二階快取記憶體，與處理器核心具備非循序記憶體存取能力，Pentium Pro替x86敲開了伺服器天堂的大門，圖中描繪的P6系統架構，讓Intel爽了近7年，直到被宿敵AMD用「K8大榔頭（Hammer）」狠狠敲昏為止。

奠定x86處理器在伺服器市場不動地位又是那一天？

在1998年6月29日問世的Xeon品牌，從此成為x86伺服器的象徵，以及Intel最重要的現金母牛 (Cash Cow)。

Intel在1990年代的既定戰略，伺服器的大旗應由Itanium一肩扛起，那為何失敗了呢？

因為Intel一連串的策略失誤，加上缺乏對高階伺服器市場的基本認知 (即使理論上有HP的豐富經驗加持)，讓「真命天子」IA-64指令集和Itanium處理器，不得不消失在歷史的洪流，也結束了Intel企圖消滅80x86的野心。現在看來這「歷史使命」似乎落在ARM陣營的肩上了？

回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium（上）
回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium（中）
回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium（下）

那AMD又是如何踏入伺服器市場的？

在2002年4月24日被發布的Opteron品牌，「剛剛好」微軟也在同一天宣佈即將推出x86-64版本的Windows作業系統，一切都是「套招」套好的。

硬科技：做為AMD全盛時期象徵的Opteron處理器：全盛期(2003-2007)
硬科技：做為AMD全盛時期象徵的Opteron處理器：逆轉期(2007-2010)
硬科技：做為AMD全盛時期象徵的Opteron處理器：崩潰期(2010-2017)
硬科技：回顧AMD Zen微架構和EPYC (上)
硬科技：回顧AMD Zen微架構和EPYC (中)
硬科技：回顧AMD Zen微架構和EPYC (下)

AMD又厲害在哪些地方？

講白了，AMD K8從內到外的每個環節，都比照高階RISC系統辦理，假若把K7看成「x86世界的Alpha 21264」，那K8就是「窮人版的Alpha 21364」。

AMD K8微架構與Opteron的Hyper-Transport點對點系統匯流排、處理器整合記憶體控制器、更先進的MOSEI快取資料一致性協定、直奔雙核心版本、強大的RAS、與諸多節能特色等優勢，為x86伺服器帶來前所未有的多處理器及多核心延展能力，毋須價高量少的特殊伺服器晶片組，任何一家伺服器廠商都可輕鬆打造「八處理器的x86伺服器」，這在過去，根本讓人無法想像。更重要的，AMD K8帶領x86進入了64位元的世界，徹底摧毀了中低階RISC/Unix伺服器僅存的那一層脆弱保護傘。

K8激增了AMD的技術能力和市場影響力，讓AMD在先進x86處理器技術領域，擁有足以和Intel平起平坐的地位。Xeon與Opteron雙日爭輝、各自努力的擴大x86在伺服器世界的版圖。

那為何RISC諸神就從此一蹶不振？只剩下IBM Power碩果僅存？

這其實商業和市場的因素比較舉足輕重，就留待下一篇分曉。科科。