從IDF2009看服務(wù)器市場風(fēng)云變幻（二）

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挑戰(zhàn)者

然而，早在Pentium Pro（1995年——Nehalem-EP被稱為服務(wù)器處理器15年來的大躍進；當(dāng)時筆者還在讀初中，就已經(jīng)感受到了Pentium Pro的威力：侵入服務(wù)器和工作站市場）的時候，x86處理器內(nèi)部就已經(jīng)實現(xiàn)了類似RISC的架構(gòu)，通過將x86指令轉(zhuǎn)換成uops這樣的類RISC指令集，x86處理器實際上融合了RISC架構(gòu)的部分優(yōu)勢。

Tick-Tock戰(zhàn)略

并且，x86處理器的研發(fā)也非常迅猛——從Tick-Tock戰(zhàn)略上可以得到很直觀的認識——最新的Nehalem-EP具有著直聯(lián)架構(gòu)、超線程技術(shù)等眾多特性，x86架構(gòu)持續(xù)不斷提升的效能讓占據(jù)高端服務(wù)器市場的RISC處理器感受到了非常大的壓力。實際上，同為x86處理器的AMD Operton壓力和Intel自家的IA64－Itanium壓力也很大。大概是由于專心于Nehalem架構(gòu)的緣故，近年Itanium的開發(fā)有些延遲，Tukwila Itanium 2不停地延期。這或許還跟Tukwila類似Nehalem這樣的架構(gòu)大變化有關(guān)：Tukwila使用了QPI總線，未來可能會出現(xiàn)Nehalem-EX與Tukwila并存的異構(gòu)系統(tǒng)。

Tukwila內(nèi)核

獨特的x86指令集

包括筆者接觸的一些編輯在內(nèi)，偏向于“學(xué)術(shù)”的業(yè)界人士對x86指令集大概都不會有好感，包括x87，甚至包括IA64指令集在內(nèi)，Intel創(chuàng)造出的典型的CISC指令集都不能稱之為一個“優(yōu)美”的設(shè)計，例如x86指令集采用的堆疊指令：

為什么直聯(lián)架構(gòu)可以很明顯地提升性能？這要先從x86架構(gòu)的存儲體系說起。在很久很久以前，在一個記憶體短缺的時代——不僅僅處理器外面記憶體很少，處理器里面也是。使用了CISC架構(gòu)的x86處理器里面只有8個GPR通用寄存器（一般的RISC處理器有32個以上的通用寄存器，現(xiàn)在的x86-64有16個通用寄存器），由于通用寄存器數(shù)量上的短缺，因此不像RISC處理器那樣，CISC的x86處理器使用了堆疊運算指令。堆疊運算也就是將運算結(jié)果保存在源寄存器上的，如ADD AX, BX指令會將AX寄存器與BX寄存器的內(nèi)容相加，并將結(jié)果保存到AX上——這樣對比于使用三個寄存器做同一運算的非堆疊指令RISC架構(gòu)就節(jié)約了一個寄存器，然而相應(yīng)地源寄存器的內(nèi)存就銷毀了。x86架構(gòu)需要執(zhí)行大量的Load/Store微指令（Pentium Pro開始具備）來進行寄存器-寄存器或寄存器-內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)搬運操作。RISC處理器當(dāng)中，Load/Store操作也很頻繁。

現(xiàn)在來看這樣的設(shè)計簡直是無法想象，不過這樣腦殘的設(shè)計不僅僅用到了今天，而且還加速到了一個不可思議的境界……在與各種RISC架構(gòu)處理器的交鋒也不落下風(fēng)……回到架構(gòu)上，由于x86架構(gòu)實際上是通過耗費寄存器帶寬及緩存-內(nèi)存帶寬來節(jié)約處理器內(nèi)部寄存器數(shù)量，大量的Load/Store操作（Load操作占據(jù)了x86 uops當(dāng)中的約30%），對緩存乃至內(nèi)存的性能非常依賴。

不幸地，或者幸運地，x86/x87/ia64這些奇怪的指令集架構(gòu)不僅僅活得很好，并且對“優(yōu)美”的RISC架構(gòu)造成了越來越大的威脅，為什么呢？

經(jīng)濟性原理

按理來說，一種指令集架構(gòu)應(yīng)該具有長遠的考量，作為實際的處理器產(chǎn)品，應(yīng)該服從于指令集的大架構(gòu)才對，然而在實際上，x86指令集從出現(xiàn)開始就很詭異，并不斷地在新的處理器當(dāng)中進行更新，并且提供的指令集有些匪夷所思，每次推出新指令集擴展后，都會讓人感到：這個指令挺好，為什么不在上一次更新中和其有關(guān)聯(lián)的指令一起推出呢？等等。

其實，這些都是為了利于生產(chǎn)制造而導(dǎo)致的。從經(jīng)濟性原理上說，及早推出產(chǎn)品、加大出貨量才是正途，這些哪些的缺點可以留待下一代產(chǎn)品來完成。如果沒有“量”，活不到下一代，那么空有完美的架構(gòu)也無濟于事。很多架構(gòu)優(yōu)秀的商用處理器廠商就是制造不力這樣倒下了。

反過來說，既然有了量，那么就有了研發(fā)費用，因此Intel每推出一代新的產(chǎn)品，確實會具有這樣那樣的更新，至于其它廠商們，能不能順利出新產(chǎn)品還是一個問題。（IT168）