摩爾定律與奔騰的芯- INTEL 《浪潮之巔》讀書(shū)筆記

一笛质、正文


1西土、摩爾定理(Moore's Law)

關(guān)于比爾 - 蓋茨的故事讶舰,其中一個(gè)是他和通用汽車(chē)公司老板之間的對(duì)話。蓋茨說(shuō)需了,如果汽車(chē)工業(yè)能夠像計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一樣發(fā)展跳昼,那么今天,買(mǎi)一輛汽車(chē)只需要 25 美元肋乍,一升汽油能跑四百公里鹅颊。

最早看到這個(gè)現(xiàn)象的是英特爾公司的創(chuàng)始人戈登 - 摩爾( GordonMoore )博士。早在 1965 年住拭,他就提出挪略,在至少十年內(nèi),集成電路的集成度會(huì)每?jī)赡攴环显馈:髞?lái)杠娱,大家把這個(gè)周期縮短到十八個(gè)月。現(xiàn)在谱煤,每十八個(gè)月摊求,計(jì)算機(jī)等 IT 產(chǎn)品的性能會(huì)翻一番;或者說(shuō)相同性能的計(jì)算機(jī)等 IT 產(chǎn)品刘离,每十八個(gè)月價(jià)錢(qián)會(huì)降一半室叉。

在人類(lèi)的文明史上,沒(méi)有任何一個(gè)其它行業(yè)做到了這一點(diǎn)硫惕。

其中最關(guān)鍵的原因是茧痕,和任何其它商品相比,IT 產(chǎn)品的制造所需的原材料非常少恼除,成本幾乎是零踪旷。以半導(dǎo)體行業(yè)為例,一個(gè)英特爾的酷睿雙核處理器集成了二點(diǎn)九億個(gè)晶體管豁辉,三十年前的英特爾 8086 處理器僅有三萬(wàn)個(gè)晶體管令野。雖然二者的集成度相差近一萬(wàn)倍,但是所消耗的原材料差不太多徽级。

摩爾定理給所有的計(jì)算機(jī)消費(fèi)者帶來(lái)一個(gè)希望气破,如果我今天嫌計(jì)算機(jī)太貴買(mǎi)不起,那么我等十八個(gè)月就可以用一半的價(jià)錢(qián)來(lái)買(mǎi)餐抢。

在美國(guó)现使,主要 IT 市場(chǎng)大都只有一大一小兩個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)者低匙。比如,在計(jì)算機(jī)處理器芯片方面朴下,只有英特爾和 AMD 努咐;在高端系統(tǒng)和服務(wù)方面,只有 IBM 和太陽(yáng)殴胧;在個(gè)人電腦方面渗稍,是惠普和戴爾

2、安迪-比爾定理(Andyand Bill's Law)

雖然摩爾定律告訴我們半導(dǎo)體的迭代速度是如此迅猛团滥,那是什么動(dòng)力促使消費(fèi)者不斷地主動(dòng)去更新自己的硬件呢竿屹? IT 界把它總結(jié)成安迪 - 比爾定理,即比爾要拿走安迪所給的灸姊。

安迪是原英特爾公司 CEO 安迪 - 格魯夫( AndyGrove )拱燃,比爾就是微軟的創(chuàng)始人比爾 - 蓋茨

例如力惯,微軟的 Vista 相比前一個(gè)版本 XP 碗誉,也許多提供了 20% 的功能,但是它的內(nèi)存使用幾乎要翻兩番父晶, CPU 使用要翻一番哮缺。就這樣,在 IT 領(lǐng)域甲喝,各個(gè)硬件廠商恰恰是靠軟件開(kāi)發(fā)商用光自己提供的硬件資源得以生存尝苇。

操作系統(tǒng)和軟件榨取硬件資源大致有三種方式:

1、由于人工成本的提高埠胖,為了節(jié)省軟件工程師寫(xiě)程序和調(diào)程序的時(shí)間糠溜,編程的語(yǔ)言越來(lái)越好用,但同時(shí)效率卻越來(lái)越低

2直撤、軟件工程師做事情更講究自己的工作效率非竿,程序的規(guī)范化和可讀性等等,可維護(hù)性和效率之間天然會(huì)有沖突谋竖。

3汽馋、對(duì)某軟件運(yùn)行結(jié)果的時(shí)長(zhǎng)或?qū)τ螒蚋弋?huà)質(zhì)的追求。

目前衡量一個(gè)好游戲最重要的主流標(biāo)準(zhǔn)是畫(huà)質(zhì)夠不夠頂尖圈盔,而任天堂這種比較追求游戲性而畫(huà)質(zhì)退而求其次的公司,反而是我比較欣賞的悄雅,前者更感覺(jué)有利益集團(tuán)的推手導(dǎo)致的現(xiàn)如今的風(fēng)氣驱敲。

就這樣,安迪- 比爾定理把原本屬于耐用消費(fèi)品的電腦宽闲、手機(jī)等商品變成了消耗品众眨,刺激著整個(gè) IT 領(lǐng)域的發(fā)展握牧。

3、反摩爾定理(Reverse Moore's Law)

微軟永遠(yuǎn)離破產(chǎn)只有 18 個(gè)月娩梨。 —— 比爾·蓋茨

Google (谷歌)的 CEO 埃里克 - 施密特在一次采訪中指出沿腰,如果你反過(guò)來(lái)看摩爾定理,一個(gè) IT 公司如果今天和十八個(gè)月前賣(mài)掉同樣多的狈定、同樣的產(chǎn)品颂龙,它的營(yíng)業(yè)額就要降一半。 IT 界把它稱為反摩爾定理纽什。

反摩爾定理逼著所有的硬件設(shè)備公司必須趕上摩爾定理規(guī)定的更新速度措嵌。事實(shí)上,所有的硬件和設(shè)備生產(chǎn)廠活得都是非常辛苦的芦缰。一旦不能做到摩爾定理規(guī)定的發(fā)展速度企巢,它們的盈利情況就會(huì)一落千丈。

一個(gè)效應(yīng)的反作用也是很可怕的让蕾。

反摩爾定理積極的一面更為重要浪规,它促成科技領(lǐng)域質(zhì)的進(jìn)步。反摩爾定理使得IT 行業(yè)不可能像石油工業(yè)或者是飛機(jī)制造業(yè)那樣只追求量變探孝,而必須不斷尋找革命性的創(chuàng)造發(fā)明笋婿。

4、英特爾

在美國(guó)西海岸舊金山到圣荷西市( SanJose )之間再姑,圍繞著舊金山海灣有幾十公里長(zhǎng)萌抵,幾公里寬的峽谷,通常稱為硅谷元镀。(在圖中綠線圈出來(lái)的部分)那里之所以叫硅谷并不是因?yàn)樗a(chǎn)硅绍填,而是它有很多是使用硅的半導(dǎo)體公司,包括全世界最大的半導(dǎo)體公司英特爾公司

它給了每臺(tái)微機(jī)一個(gè)奔騰的芯栖疑。

1955 年讨永,“晶體管之父”威廉·肖克利離開(kāi)貝爾實(shí)驗(yàn)室,創(chuàng)建肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室遇革,并吸引許多有才華的年輕科學(xué)家加入卿闹。但很快,肖克利的管理方法和怪異行為引起員工的不滿萝快。

1957 年锻霎,被肖克利稱為“八叛逆”的羅伯特·諾伊斯、高登·摩爾揪漩、朱利亞斯·布蘭克旋恼、尤金·克萊爾、金·赫爾尼奄容、杰·拉斯特冰更、謝爾頓·羅伯茨和維克多·格里尼克聯(lián)合辭職产徊,并于 10 月共同創(chuàng)辦仙童半導(dǎo)體公司

1968 年 7 月蜀细,由于仙童半導(dǎo)體快速發(fā)展舟铜,導(dǎo)致內(nèi)部組織管理與產(chǎn)品問(wèn)題日益失衡。仙童半導(dǎo)體其中兩位共同創(chuàng)辦人羅伯特·諾伊斯奠衔、高登·摩爾請(qǐng)辭谆刨,并于同年 7 月 16 日以“集成電子”一名共同創(chuàng)辦英特爾公司。

一開(kāi)始涣觉,英特爾的產(chǎn)品被認(rèn)為是低性能痴荐、低價(jià)格。

1978 年官册,IBM 為了短平快地搞出 PC 生兆,也懶得自己設(shè)計(jì)處理器,拿來(lái)英特爾的 8086 就直接用上了膝宁。這一下子鸦难,英特爾一舉成名。

隨后员淫, 英特爾靠 80286 80386 80486 完成了對(duì) IBMPC 兼容機(jī)機(jī)市場(chǎng)一統(tǒng)江湖的偉業(yè)合蔽。

1993 年,英特爾公司推出奔騰(Pentium)處理器介返。從奔騰起拴事,英特爾公司不再以數(shù)字命名它的產(chǎn)品了,但是在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界圣蝎,大家仍然習(xí)慣性地把英特爾的處理器稱為x86 系列刃宵。

2006 年,首批酷睿Core 2 處理器開(kāi)始發(fā)售徘公。

5牲证、英特爾與摩托羅拉

正如同羅馬帝國(guó)的崛起是通過(guò)在布匿戰(zhàn)爭(zhēng)中打敗原有的霸主迦太基而完成的,英特爾的崛起是靠擊敗老牌半導(dǎo)體公司摩托羅拉而實(shí)現(xiàn)的关面。

1979 年坦袍,摩托羅拉推出 68000,得到了很多高階產(chǎn)品的青睞等太。這個(gè)名字是以它集成的晶體管數(shù)目六萬(wàn)八千個(gè)而獲得的捂齐。它除了被用于主要的工作站上,后續(xù)的 68020 還并被蘋(píng)果選為麥金托什的處理器缩抡。不過(guò)隨著后來(lái)蘋(píng)果也開(kāi)始使用英特爾的處理器辛燥,摩托羅拉徹底推出了微機(jī)處理器市場(chǎng)。

摩托羅拉在資金、技術(shù)各方面都明顯強(qiáng)于英特爾挎塌。在很長(zhǎng)時(shí)間里,它的處理器從性能上講要優(yōu)于英特爾的同類(lèi)產(chǎn)品内边。摩托羅拉之?dāng)×穸迹蛴腥缦聨c(diǎn):

(1)首先是外界微軟的因素,即英特爾有了微軟這個(gè)沒(méi)有簽約的同盟軍漠其。有人甚至把 PC 機(jī)行業(yè)稱為英特爾 / 微軟體制嘴高。

(2)總部在美國(guó)中部伊利諾斯州的摩托羅拉雖然也是一個(gè)高技術(shù)公司,也經(jīng)歷了八十年代的信息革命和屎,但是它的作態(tài)完全還是五六十年代的傳統(tǒng)公司拴驮。比如,摩托羅拉公司由加爾文( Galvin )兄弟創(chuàng)辦柴信,公司六十年代傳到了兒子手里套啤,八九十年代傳到了孫子手里,是個(gè)典型的家族公司随常。而英特爾公司不一樣潜沦,是一個(gè)典型的硅谷公司

正如中日甲午戰(zhàn)爭(zhēng)绪氛,因?yàn)橐粋€(gè)在專(zhuān)制的農(nóng)業(yè)時(shí)代后期的軍隊(duì)很難打贏一個(gè)興起的工業(yè)化國(guó)家的軍隊(duì)唆鸡。

(3)在業(yè)務(wù)上,半導(dǎo)體只是摩托羅拉的一個(gè)部門(mén)枣察,而微機(jī)處理器又只是其半導(dǎo)體部門(mén)的一項(xiàng)業(yè)務(wù)争占,可是它對(duì)于英特爾來(lái)講卻是全部。英特爾公司做事情非常專(zhuān)注序目,直到今天臂痕,它一直集中精力于個(gè)人微機(jī)的處理器。

而業(yè)務(wù)多元化的摩托羅拉最后除了在微機(jī)處理器上敗給了英特爾宛琅,在手機(jī)上碰到了諾基亞刻蟹,在信號(hào)處理器( DSP )上又?jǐn)〗o了德州儀器( TI )

6嘿辟、復(fù)雜指令( CISC )和簡(jiǎn)單指令( RISC )集之爭(zhēng)

現(xiàn)如今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)指令集合分成復(fù)雜指令( CISC )簡(jiǎn)單指令( RISC )兩種舆瘪。

精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)只保留很少的常用指令并將一條復(fù)雜的指令用幾條簡(jiǎn)單的指令代替『炻祝基于精簡(jiǎn)指令集的設(shè)計(jì)思想是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一次革命英古,它使得計(jì)算機(jī)處理器的設(shè)計(jì)得到很大簡(jiǎn)化,同時(shí)由于精簡(jiǎn)指令集的處理器可以保證每條指令執(zhí)行時(shí)間相同昙读,處理器內(nèi)各部分可以很好地流水作業(yè)召调,處理器速度可以比同時(shí)期的基于復(fù)雜指令的處理器要來(lái)得快。

而且在學(xué)術(shù)界幾乎一邊倒地認(rèn)為復(fù)雜指令集的設(shè)計(jì)過(guò)時(shí)了,精簡(jiǎn)指令集是先進(jìn)的唠叛。尤其是美國(guó)所有大學(xué)計(jì)算機(jī)原理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩門(mén)課全是用軒尼詩(shī)和派特森合寫(xiě)的教科書(shū)只嚣。

英特爾在推出過(guò)渡型復(fù)雜指令集的處理器 80486 的同時(shí),推出了基于精簡(jiǎn)指令集的 80860 艺沼。這個(gè)產(chǎn)品事實(shí)證明不很成功册舞,顯然,市場(chǎng)的傾向說(shuō)明了用戶對(duì)兼容性的要求比性能更重要障般。因此调鲸,英特爾在精簡(jiǎn)指令上推出 80960 后,就停止了這方面的工作挽荡,而專(zhuān)心做 " 技術(shù)落后 " 的復(fù)雜指令系列藐石。在整個(gè)九十年代,工業(yè)界只有英特爾一家堅(jiān)持開(kāi)發(fā)復(fù)雜指令集的處理器定拟,對(duì)抗著整個(gè)處理器工業(yè)于微。

一個(gè)酷睿處理器如果晝夜不停使用,一年的耗電量已經(jīng)等同于它的價(jià)格办素。因此角雷,今后處理器設(shè)計(jì)必須考慮能耗。

而英特爾復(fù)雜指令的芯片不如精簡(jiǎn)指令的處理器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單性穿,相對(duì)比較難做到低能耗勺三。

它可以在每個(gè)處理器的開(kāi)發(fā)上投入比任何一種精簡(jiǎn)指令處理器多的多的研發(fā)經(jīng)費(fèi)和人力,這樣需曾,英特爾通過(guò)高強(qiáng)度的投入吗坚,保證了它處理器性能提升得比精簡(jiǎn)指令還要快。

英特爾經(jīng)過(guò)十年努力終于打贏了對(duì)精簡(jiǎn)指令集的處理器之戰(zhàn)呆万。需要強(qiáng)調(diào)的是商源,英特爾不是靠技術(shù),而是靠市場(chǎng)打贏的此戰(zhàn)谋减。

7牡彻、英特爾和 AMD

英特爾和 AMD 的關(guān)系基本上是既聯(lián)合又斗爭(zhēng)。

聯(lián)合之處在于:

(1)AMD 從血緣來(lái)講應(yīng)該是英特爾的族弟出爹,因?yàn)樗彩菑南赏雽?dǎo)體分出來(lái)的庄吼,也在硅谷,只比英特爾晚幾年严就。

(2)它們?cè)陂_(kāi)拓 x86 市場(chǎng)总寻,對(duì)抗精簡(jiǎn)指令集的工作站芯片方面利益是一致的。因此它們?cè)谑袌?chǎng)上的依存要多于競(jìng)爭(zhēng)梢为。

(3)英特爾并沒(méi)有想徹底把 AMD 打死渐行。因?yàn)榱糁?AMD 對(duì)它利大于弊轰坊。它避免了反壟斷的很多麻煩。盡管今天 AMD 的股值只有英特爾的 5%祟印,構(gòu)成不了多大威脅肴沫。

斗爭(zhēng)之處在于:

(1)AMD 總是不斷推出和英特爾兼容的、更便宜的替代品旁理。

(2)AMD 有時(shí)會(huì)主動(dòng)出擊樊零。比如利用自己提早開(kāi)發(fā)出 64 位處理器的優(yōu)勢(shì),率先在高端市場(chǎng)挑戰(zhàn)英特爾孽文,并一舉拿下了服務(wù)器市場(chǎng)的不少份額,最高甚至達(dá)到了 40%夺艰。但在接下來(lái)的一年里芋哭,英特爾千呼萬(wàn)喚始出來(lái)的酷睿雙核處理器卻面世了。

8郁副、游戲主機(jī)市場(chǎng)

Sony 和微軟游戲主機(jī)的處理器用的是 AMD减牺,而任天堂最新的 switch 用的是 Nvidia 的 Tegra 處理器。

二存谎、總結(jié)教訓(xùn):


大家都說(shuō)英特爾是一個(gè)專(zhuān)注的公司拔疚,只專(zhuān)注做好 PC 的處理器市場(chǎng),我覺(jué)得有誤既荚,他也嘗試去做了服務(wù)器乃至手機(jī)的處理器稚失,可惜卻不是很理想。現(xiàn)今科技公司的大公司病不是好治的恰聘,這也是 IT 行業(yè)江山代有人才出句各,獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷僅幾十年的有意思之處了。

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