硬科技:究竟誰能威脅x86指令集的地位

2022.01.10 12:30PM
照片中提到了IBM、IBM,包含了ibm電腦、IBM個人電腦、IBM公司、IBM 個人電腦 XT、個人電腦

在1970年代末期,基於諸多商業考量,IBM在人類歷史上首台個人電腦,選擇了Intel的8088處理器 (8086的8位元外部匯流排版本),而不是公認更加優秀的Motorola 68000,以及作業系統優先搭載微軟的DOS (因開發CP/M作業系統的Digital Research,其創辦人Gary Kildall 不滿IBM的法務需求),奠定了80x86指令集與Windows作業系統的壟斷地位。

照片中提到了CADJ、SN74LS175N、18107,包含了patty mchuugh placa 基地、母板、內存、IBM個人電腦、IBM 個人電腦 XT

由AMD K5處理器總工程師Mike Johnson描述為「指令集架構設計毫無道理可尋」的x86指令集,更被公認是計算機工業史的 “The Great Dark Cloud”,x86在個人電腦市場的支配性地位,與其帶來的沈重包袱,不僅提高了產品開發驗證的門檻,讓今日實質上只剩下Intel和AMD兩間供應商,更嚴重耽誤了更低價、更多樣化的電腦應用。直到智慧型手機的廣泛普及,以及工業物聯網的快速演進,以ARM為首的嵌入式RISC指令集,才開始有了急起直追的機會。

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但很諷刺的是,當ARM成為手機市場的主宰者時,從1980年代末期開始主導伺服器市場的諸多RISC指令集,如MIPS、SPARCAlpha、PA-RISC,卻被x86體系蠶食鯨吞,上演了一場長達二十年的「RISC諸神的黃昏」,連Intel企圖用來取代自家x86的IA-64 (Itanium) 都死在自己的手上,嚴格說來僅剩IBM的Power碩果僅存,SPARC的前景依舊混沌不明 (尤其當Oracle擺明不玩、Fujitsu弄出A64FX後)。

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隨著雲端服務已是人類資訊生活不可或缺的一部分,以龐大的個人電腦為基礎,逐步往伺服器延展的x86處理器,已經征服了絕大多數的雲端資料中心。以Google為首的雲端巨頭們,也變相形同Intel和AMD的衣食父母,更是最重要的獲利來源,某種程度上,遠比個人電腦更加的舉足輕重。

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硬科技:做為x86伺服器象徵的Intel Xeon處理器:混亂期(2004-2006)

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最近因為Apple「總算」開始用自研ARM指令集相容系統單晶片,替換Mac的Intel x86處理器,搞得微軟也想蠢蠢欲動,加上雲端巨頭們也越來越傾向自行打造自用晶片,所以「x86即將滅亡」的論調再度塵囂甚上。不過,這可能性並沒有某些狂熱者想像的如此樂觀:

  • x86指令集的價值,起碼超過九成是建立在「Windows作業系統與應用程式的相容性 (Linux和FreeBSD等 ”i386 Unix” 也頗具貢獻)」,除非微軟自己想放棄x86,或著哪天連Linus Torvalds都喊他不想繼續玩x86了,才有可能出現那道穿透  “The Great Dark Cloud” 的曙光。但問題在於,丟掉行之有年的生態系統,一切砍掉重練,對他們一點好處也沒有。人家開公司是要賺錢對股東投資人負責的,不是做功德讓科技文青滿足幻想的。雖然Intel從2006年發動「x86義和團之亂」,最後仍無往而不失敗

  • 別的不講,光看一堆工業電腦可以用個10年或20年,上頭跑著滿滿的老舊應用程式,就知道要換掉x86處理器一點都不簡單,連Intel自己想做都做不到 (Itanium的血淋淋前車之鑑就擺在那邊)。以物聯網為中心的工業電腦與邊緣運算單元,動輒需要10年甚至15年以上的供貨期,請問除了長期耕耘工控與車載的大廠,如NXP (前Freescale) 之類的,扣除Intel和AMD,還能剩下幾間?像Intel將IoTG供貨年限從7年延長到15年、AMD也逐步加碼Embedded Ryzen,就不難想見x86雙雄也不是傻傻的躺著等死,反而不放過擴大自身優勢的任何機會。

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  • 講白了,Apple自己搞自己的「瓶中生態系」,對造成世界的影響其實很有限。就這樣。

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  • 這些年來,”ARM Server” 被喊的殺聲震天,卻也絲毫未能動搖x86在資料中心的地位,畢竟開發高效能處理器的門檻只會越來越高,最終只能等待雲端巨頭們一個個自己跳下去玩,像Google和AWS的玩法,這也是踏出殲滅80x86第一步的唯一機會。只不過,這件事也沒那麼單純,按照Google過去的習性和邏輯,他們極度著重資料中心處理器的功能泛用性 (提高硬體佈署彈性) 與單執行緒效能 (縮短服務反應時間)。講的更極端一點,Google拼死拼活弄出一顆超高效能的RISC-V相容處理器,到底對他們有什麼好處,筆者還實在是看不出來。

總之,這30年來,筆者每次看到「RISC十字軍」把「消滅80x86」講的好像希特勒對德國人民解釋發動征俄戰役的必要性時,特別強調「一勞永逸的消滅布爾什維克主義的威脅,拯救西方文明使其免於被赤化,實乃德國的歷史使命」,但即使德國人民感覺到他們將要擔負重大犧牲,卻沒想到災情會慘重到俄國人攻佔柏林。同理可證,要徹底驅散那壟罩在計算機工業頭上的巨大暗雲,人類為此要付出的代價,恐怕也將昂貴到難以承受的程度。

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23 則回應

  • x86 指令集超沒效率,所以後來才會又出來一個 SIMD 子集,但跟 ARM 比起來仍然慘,但是架構不一樣老實說比起來也沒意思,說是這樣說啦,x86 指令集後來也開始拆解 RISC 化了。

    而且這篇文章有誤啊,Itanium 出台的目的不是用來取代 x86,新的 x86 CPU 指令集甚至是 IA64 分解出來的,相信有些同業的前輩當年也是為了拆暫存器忙得焦頭爛額吧 XDD

    至於現在的 RISC-V,先別想了吧…先別想了。
    2022-01-13
    • 每次看到這種回文就覺得不回不行。

      IA-64 (Itanium) 完全是以HP PA-RISC的VLIW化設計為基礎,整個砍掉重練的全新ISA,身為本文的作者,我也很好奇AMD在設計x86-64的時候,要怎麼從完全不同的ISA去「分解」出「新的x86指令集」。

      只要對x86和IA-64有點基礎認識,就知道這是完全不同的東西,你要怎麼從128個GPR和128位元指令編碼去扯上連8個GPR都沒有、指令編碼從1到17 Bytes都有可能的東西扯上關係?

      Itanium出現的目的本來就是為了徹底取代x86,這些在眾多文獻和某人的回憶錄都寫的清清楚楚,在1990年代末期經歷過這段歷史的人也都心知肚明,如果不懂,請參考本人這篇:

      www.cool3c.com/article/136685

      到現在還在扯「x86 指令集後來也開始拆解 RISC 」,真是令人搖頭。
      2022-01-14
  • 應該是指令集的重要性不再了
    2022-01-13
  • 應該是指令集的重要性不再了
    2022-01-13
  • 一個IBM董事發包給自家兒子創辦公司微軟的故事嗎?
    2022-01-12
  • X86的壯大是賈伯斯的錯誤決定造成的。
    2022-01-12
  • X86的問題不再效能瓶頸
    而是軟體/硬體
    沒一代最佳化過
    就硬體而言
    目前的主機板技術根本發揮不了四核心以上的效能
    就軟體而言
    其實每代OS都有分眾市場
    但卻被硬體廠商硬生生犧牲掉
    2022-01-11
    • 亂扯,主機板沒辦法發揮四核心以上的效能到底是什麼意思:)
      2022-01-12
  • 更早是6502
    2022-01-11
  • X86架構遲早會走到效能瓶頸
    以RISC透過VM去跑x86的東西
    應該會是趨勢主流
    2022-01-11
  • 484英特爾公關給很多才這樣擦脂抹粉?
    2022-01-11
  • 當初Ibm擔心供應鏈的廠商壯大或結合會威脅其地位
    2022-01-11
  • 幾年前,人們也覺得
    筆電沒有光碟機是不可能的
    不使用Flash是不可能的事情
    現在筆者覺得要消滅x86是不可能的事

    後來我們都會發現,
    好像真的沒有也不會怎樣耶
    怎麼都實現了 XDDD
    2022-01-11
  • 幾年前,人們也覺得
    筆電沒有光碟機是不可能的
    不使用Flash是不可能的事情
    現在筆者覺得要消滅x86是不可能的事

    後來我們都會發現,
    好像真的沒有也不會怎樣耶
    怎麼都實現了 XDDD
    2022-01-11
  • 其實作者想表達的重點只有最後一句吧😂
    2022-01-11
  • 要消滅x86是不可能的事情的,因為生活上太多程式還是以x86為基礎做出來的。
    2022-01-11
  • 我不太同意本文
    現代編譯技術已經比過去發達許多
    x86的軟體護城河因此並不如過去
    看看 Apple arm 才一年 包含office Photoshop 等都已經有原生支援

    當然這個在windows上可能不會如此順利
    但這個行動裝置時代一般使用者真正用到的軟體其實也有限
    甚至除了工作之外可以根本不需要個人電腦

    而x86的功耗效率問題無法與RISC比擬 新的裝置一定都是優先採用後者

    因此在我看來x86雖然不會消失 但只會逐漸凋零
    2022-01-11
    • apple軟體生態目前不算大,但其實也不小
      軟體廠商原生支援arm只是因為不用跟錢過不去而已
      不過也只有規模比較大的廠商願意這樣做

      還有x86的功耗效率問題,你會這樣說就表示你一知半解
      只能說你別鬧了
      現在討論不同指令集架構之間的功耗效率問題根本一點意義都沒有
      處理器經過這幾十年的演化,risc跟cisc間的差異早就模糊了,沒有誰效率高誰功耗大的差異
      只要你是為了高效能而打造的微架構,功耗自然就不會多好看
      這就是為什麼把12900k關掉兩個p core並降頻把功耗控制在35w去跟m1 max做r23跑分對比
      兩者功耗接近,效能差距也不大的原因
      更別提m1 max用的還是台積電5nm,12900k這邊只是自家10nm(大約是台積電7nm)
      功耗相近的前提下,效能也接近,但蘋果用的製程反而較為先進
      可見得蘋果設計的微架構並沒有把每個電晶體預算發揮到最大效益,但這部分卻是intel最擅長的

      另外一提,其實痴漢水球的眼光算是很精準的
      蘋果再怎樣吹捧自家的晶片,終究只是個瓶中生態,難以對外界造成實質衝擊
      而且,根據市調機構Canalys分析21Q3和20Q3個人電腦出貨量比較
      mac雖然銷售量提高,但只是因為疫情因素導致遠端需求上升才提高銷量
      但在出貨市佔率中反而蘋果下降了,去年的個人電腦出貨成長大部分來自台灣的雙A和DLH (dell,hp,lenovo)
      這個事實反映一件事,因不再相容x86的mac而拋棄蘋果筆電的假果粉比踏入mac陣營的使用者要來得多
      finance.ettoday.net/news/2030525

      總歸一句話,x86陣營瓦解?凋零?
      這種話可以當笑話看看就好
      2022-01-11
  • IBM 當時並不知道 個人電腦和軟體的重要性。

    而眼下 MOTOROLA 才是可能的敵人。

    事後諸葛很容易。
    2022-01-10
  • 時代的眼淚 沒什麽好留戀的
    2022-01-10
  • 雖然很主觀,但很完整的敘述
    滾動了這麼多年也還持續再滾動
    許多許多的東西還在舊的基礎上運作

    拿語言來說就好了
    世界之大語言之多
    也都持續存在與發展
    如此多元到複雜與深意甚至是古老到詞窮淪為淘汰

    就讓這些繼續滾動吧,別戰了,優點缺點都有
    2022-01-10
  • 這篇真的太深奧了
    2022-01-10
  • RISC 跟X86 各有各優點,兩者都想crossover 到對方,但intel 手機x86 cpu失敗了,apple arm cpu 只是自家封閉系統下玩,這有比x86 半開放系統好?x86 也不止intel 跟amd ,像台灣via 也有x86 大多指令的使用專利,只是設計技術追不上(中國好像也有1~2間公司有使用專利權,分別受權自amd 跟via, 但設計出來都是垃圾級cpu) 。而且RISC 現在也是ARM 一家獨大,放棄X86 真有比較好?還是從兩家獨大的x86 生態變成arm 一統天下的獨大?
    2022-01-10