迷人的芯片 - 财富中文网

但是，对这个因一条流经约塞米蒂谷的小河而得名的 Merced 芯片，人们却很少知道什么具体的情况。局外者只是听说，这种芯片有些像已经上市的其他几种 64 位的高挡芯片，而奔腾芯片是 32 位的。他们还知道这种芯片将在 90 年代末的某个时候大量上市。有意思的是，尽管关于 Merced 的消息是少而又少，但引起的轰动反应却非同一般，就是请史蒂夫•乔布斯（Steve Jobs）来为英特尔和惠普大造舆论，竭力促销，也未必能取得这样的效果。

每年在硅谷举行的微处理器论坛，吸引了微处理器主要生产商家前来与会。在去年 10 月中旬的大会上，人们对这种芯片表现出了热切的期盼之情。Merced 的主要设计者们终于透露了这种芯片将是多么的不同寻常──按照他们的说法，这种芯片具有革命性的意义。通常是专业人士参加的会议的请柬一下子成了城里最抢手的入场券。包括几十名记者在内的 1,200 多位与会者，挤在圣何塞－费尔蒙特饭店的宴会大厅里，就像内存条上集成的晶体管一样密密麻麻。另外还有数十个人被拒之门外。Merced 芯片的主要设计师──英特尔的约翰•克劳福德（John Crawford）和惠普的杰里•哈克（Jerry Huck）──向同行们作了深奥的说明，用大量的时间介绍了这种最先进的微处理器设计的奥秘，并着重谈了“储存器与处理器的等待时间”和“预测和推断”等问题。他们没有过多地透露普通的个人计算机用户所关心的内容，如芯片的价格定位、上面集成的晶体管数量、运行的速度等等。但是，人们都很清楚克劳福德和赫克的话外之音。英特尔的各个工厂总耗资 50 亿美元，当 1999 年它在某一处工厂里开始批量生产 Merced 芯片时，那将是微处理器设计技术发生重大突破的时刻。同样重要的是，如果 Merced 达到了预计的设计目标，英特尔将凭此赢得在利润丰厚的通用微处理器业务中所面临的激烈竞争。

英特尔早已坐稳头把交椅，占有个人计算机微处理器市场80% 以上的份额。它在市场上傲视群雄，是全世界获利最高的公司之一：在 1997 年前三个季度，它的销售额达 180 亿美元，纯利润达 50 亿美元，有迹象表明它在 1997 年全年的销售额将超过 250 亿美元。但是，由于奔腾芯片遇到了来自兼容产品的激烈竞争，最近几个季度来的利润有所下降；新型的高挡处理器的推出，将会扩大英特尔的市场份额，使之如虎添翼。

惠普过去一直是计算机行业的佼佼者，在世界五大个人计算机制造商排行榜上惠普必居其中。为了摘取 Unix 计算机市场的桂冠，惠普与太阳微电子公司展开了激烈的竞争。在截至1997年7月的九个月时间里，惠普的销售额达到310 亿美元，利润收入为 20 亿美元。然而，个人计算机市场上的竞争日益激烈。惠普希望能在 Merced 芯片商品化的过程中取得技术领先者的地位。

克劳福德和赫克用了一个恰如其分的词组来描述自己的设计思路，简称为 EPIC，意思是明显并行指令计算（Explicitly Parallel Instruction Computing）。仅仅一只 Merced 芯片就能像一大批处理器那样同时处理十多个运算指令，目前最高级的芯片也只能处理四个并行运算指令。设计中的这种芯片不仅能直接运行现在的 Windows 软件，还能运行专为惠普 Unix 计算机编写的程序，都无需进行任何修改。

尽管英特尔和惠普秘而不宣，但专家们认为，Merced 芯片的运行速度可能达到奔腾系列顶级芯片“时钟速度”的三倍，也就是说每秒运行近 9 亿次周期。到 2000 年，高速与并行处理技术相结合的结果，可以使现在最先进的计算机能够处理最难以应付的运算任务。英特尔首席执行官安迪•葛鲁夫（Andy Grove）说：“Merced 芯片就是要把微处理器革命引入企业运算这个庞大的领域里来。这是唯一一个还没有充分得到计算机技术带来的好处的领域。”换句话说，走着瞧，主机。

在过去一年半的时间里，开发 Merced 芯片的重要意义和紧迫程度都超过了英特尔的预料。这是因为互联网的兴起激发了市场上对网络服务器的需求，主要是 Unix 工作站或备有海量内存和超大容量硬盘的高级个人计算机。许多大公司已转向太阳微电子、数字设备、惠普或者 IBM 等公司制造的 Unix 服务器，主要因为这些服务器的微处理器一般要比英特尔最好的奔腾处理器有着更强的功能，而奔腾处理器就是个人计算机服务器的发动机。此外，客户们等不及给个人计算机服务器升级扩容，就纷纷转而使用 Unix 服务器，以此来完成公司内部繁重的运算业务。英特尔感到有必要向外界透露一些关于 Merced 的消息，这与其说是为了以其技术之威令世人注目，不如说是要让客户确信耐心等待这种芯片的问世是值得的。

撇开促销因素不谈，听一听克劳福德和赫克是怎么说的：自从英特尔的工程师们在 1971 年发明了小小的芯片以来，EPIC 可以说是微处理器历史上的第三大里程碑。第一代微处理器 ──奔腾就是它的后代──采用了 CISC（复合指令集计算）架构。CISC 芯片采用硬接线的方式在硅片上使用了多达200 个逻辑和数学运算，这样就可以处理最惊人的计算任务。（比较一下有200个按键、每一个按键代表一种功能的商用计算器。）

第二代微处理器产生于80年代中期，当时制造工作站的公司转而采用了 RISC（精简指令集计算）架构。正如其名，RISC 芯片的运算次数更少一些，放弃了程序设计者几乎不用的繁杂功能。（可比较的是，一只有十多个按键的计算器，上面的按键可以综合使用，有着广泛的功能。）这种相对精简的计算技术使 RISC 芯片易于设计，而且体积更小、生产费用更低。另外，这些芯片的运行速度比 CISC 芯片快得多，就芯片而言，速度就是力量。最著名的 RISC 芯片有太阳公司的 Sparc，惠普的 PA（精简架构）RISC，硅图公司的 MIPS，摩托罗拉和 IBM 的 PowerPC。

Merced 芯片将采用 CISC 和 RISC 的元件，另外再增加一些线路，使它能处理大量的并行运算。技术上的改进仅此而已。对 Merced 与其他 64 位芯片真正有所不同的地方，克劳福德和赫克没有过多宣扬：那就是英特尔强大的生产能力。由于英特尔改进了装配技术，它生产芯片用的晶体管比大多数对手所使用的要小得多。这就使工程师们能够把更多的晶体管挤在一个芯片上并以新的方式对它们进行排列。

克劳福德和赫克和他们的 Merced 开发班子，已经游刃有余地为这种具有巨大市场潜力的芯片打下了基础。Merced 能够运行微软和 Unix 程序──客户们在这些软件上投资了数十亿美元，而且他们的业务已经离不开这些软件了。为了同现在的 Windows 软件兼容，Merced 中专有一个单元用的是奔腾芯片的内芯。同样，为了确保能运行现在的 HP-Unix 软件，另外四分之一的单元将保留给 PA-RISC 线路。

Merced 上的其他区域将安装新型的 EPIC 线路，其中包括一组处理单元，每一个 64 位 RISC 元件都比本文排印的字更小。一旦编出了专为这种芯片开发的软件，就能使 Merced 进行并行运作。（英特尔及惠普没有说明在第一批 Merced 中含有多少个元件。）Merced 中的各个处理器将共享内置内存和控制线路。

一位可能了解内情的竞争者说，Merced 的真正威力还在于它的三面性。英特尔奔腾小组的前任负责人、现任奔腾兼容产品的最大生产商 AMD 公司微处理器小组的负责人维诺德•达姆（Vinod Dham）说：“Merced 的真正成就和美妙之处并不在于它的并行运算能力，而在于它除此之外还能与现在的 Windows 和 HP-Unix 软件百分之百地兼容。我认为，用 MOTS 这个缩略语比用 EPIC 更准确，意思是｀不仅仅相同＇（More of the Same），我这么说绝无贬低之意。”

这并不是说 Merced 的内在并行能力不是一个突出的成就。有意思的是，EPIC 魔术般的能力中最关键的部分并不是在芯片上实现的，而是在安装程序之前就有了。当一个软件开发人员在编写软件时，必须要把程序“汇编”成“机器语言”，这是微处理器能够理解并执行的代码。（你买到的软件包均已经过汇编。）英特尔在 1999 年推出第一批 Merced 芯片的前几个月里，将向程序编写人员提供一套特殊的汇编软件。这种软件不仅可以把他们编写的程序译成 Merced 能够理解的机器代码，并且还能为程序添加语法说明，根据分支转移的结果，比较后得出各指令运行的先后顺序。这些“独立的指令”可以按尽可能的并行运算方式运行，而且，只要 Merced 芯片中有闲置的部分，无论哪一部分都可以执行这些指令。在某一个具体的程序中，有半数以上的指令都是独立运行的。

另外，Merced 是按照这样的意图设计的：让它来承担过去由数百个芯片来处理的大量的计算任务，如管理有关信用卡交易的庞大数据库和气象模型系统等，这些一直是主机和大型机的势力范围。有了 Merced 芯片，英特尔将有能力首次在计算领域里进行全方位的竞争。听起来令人印象深刻，事实也确实如此。但是，仍存在着这样的问题：假如英特尔财大气粗、拥有这么多的开发技术和明显的生产优势，那么为什么它还需要一个伙伴来共同开发 Merced 芯片呢？又为什么会选中惠普呢？

回答第一个问题，不由令人想起发生在 1994 年的往事。英特尔决定寻找一个伙伴，而世界头号个人计算机制造商 IBM 和第二大微处理器制造公司摩托罗拉已经联手，准备开发名为 PowerPC 的全新的 RISC 处理器。苹果公司是这种芯片的最初客户，但是，IBM 暗示说，这种 PowerPC 同时也是它自己的个人计算机发展计划的核心。PowerPC 能够迅速进入市场，在很大程度上是因为几家公司联合起来设计用于各种型号个人计算机的芯片、开发汇编程序和测试发挥其威力的软件。简而言之，PowerPC 有着极大的动力。

英特尔已经设计出了自己的 64 位芯片，但是它担心，如果得不到一家一向从事制造和销售个人计算机系统的公司的支持，它可能难以实现其目标。英特尔在设计通用的 RISC 芯片方面基本上没有经验，而在任何想要具有并行运算大量指令的芯片上都会用到 RISC 的特点。惠普似乎是一位当然的候选人。一方面，它同英特尔是硅谷的邻居。双方都以重视工艺和设计的企业文化而闻名于世。惠普最近还决定要在建立个人计算机生产商的地位方面有所作为，并且正在成为英特尔的一大客户。最重要的是，惠普还在生产自己的备受称誉的 PA 系列 RISC 处理器，而且在惠普实验室还有一批世界一流的微处理器设计权威。

同时，惠普的高级经理们在认真思考。虽然他们为自己生产的 PA 系列芯片感到自豪，但他们知道，生产新一代芯片高昂的成本将很快令人望而却步（1994 年，一座高档芯片厂的造价超过了10亿美元）。此外，惠普既生产 Unix 服务器也生产传统的个人计算机，这基于完全不同类型硬件设计的两条生产线的开支和复杂性令高级经理们忧心忡忡。当英特尔提出了很有吸引力的条件时，惠普不失良机：为什么不联手开发新一代的微处理器呢？这种微处理器既能运行 Unix 和 Windows 程序，而且将来还能利用惠普在实验室里的设计优势？

结果，PowerPC 就不再是令英特尔害怕的致命威胁了。尽管英特尔和惠普在合作初期出现了一些摩擦，但是，双方合作得越多，这种伙伴关系的意义越突出。惠普的赫克回忆说：“英特尔与我们相比更加咄咄逼人，我们已经慢慢习惯了。但总之，我们相互取长补短，配合得很默契。”

惠普从中受益是很明显的。就在个人计算机行业从垄断专利体制向软硬件标准过渡时，惠普同这位头号微处理器制造商建立了密切的关系。这种关系对于惠普与其他伙伴的战略联盟是一个很好的补充。1997年年初，惠普和微软宣布建立联盟关系，惠普将向微软的一些大型企业客户提供服务和支持是协议的内容之一。此外，本来惠普可能准备缩小战线，把精力放在运行 Windows 的个人计算机方面，如今 Merced 又可以重振惠普每年60亿美元的 Unix 个人计算机业务了。

英特尔也获得了不同程度的好处。惠普帮助它生产出一种真正改进微处理器设计艺术的芯片。单纯从性能上来说，这种芯片能够在操作方面超出所有计算机。此外，英特尔最终将在 Unix 服务器和工作站业务领域站稳脚跟。而这些领域在计算机行业非常棘手，不仅有众多稳定的客户，而且多年来不断地推出优质微处理器和超强的计算能力。把 Merced 芯片推向市场，作为相对薄弱的奔腾芯片的高端补充，英特尔将拥有完整系列的芯片，能够为从最低级的便携式个人计算机到超级计算机提供动力──克劳福德说，英特尔计划生产至少六种版本的奔腾芯片，使之能在今后十年中继续发挥作用。Merced 芯片终将在主流台式个人计算机和便携式个人计算机产品上取代奔腾芯片。葛鲁夫预料，在 2004 年以前不可能出现大量更新换代，但 Merced 芯片使英特尔有资格作一些更长远的考虑。AMD 公司的达姆半开玩笑半认真地说：“Merced 芯片将确保英特尔在今后 50 年内居于微处理器的领先地位。”

Merced 对于同它竞争的芯片有何影响？一些竞争产品的地位似乎在削弱，而 Merced 甚至还没有生产呢。随着苹果公司的衰落，PowerPC 也衰落了。MIPS 和硅图公司的命运亦然如此。英特尔正在决定是否应接管数字设备公司的阿尔法微处理器，作为解决一宗法律纠纷的一部分。甚至太阳微电子公司也计划推出其 Unix 操作系统软件 Solaris 新版本以支持 Merced 芯片，尽管这家独立生产 Sparc 芯片的公司正同个人计算机行业两巨头（即微软和英特尔）中的一家（即微软公司）发生严重的分歧。首席执行官斯科特•麦克尼利（Scott McNealy）不排除采用这种芯片的可能性。他指出，NCR 已经宣布它将生产基于 Merced 芯片、运行 Solaris 软件的系统。

计算机行业的情形大体如此，当然，困难总是存在的。英特尔上次推出一种主流微处理器是在 1985 年，当时它研制出 80386 芯片，这是该公司推出的第一种 32 位处理器，是奔腾芯片的前身。386 总的特点就是为 IBM 和微软提供了先进的32位操作系统的平台，使这种芯片的威力得以充分发挥。微软是什么时候才推出能完全发挥出这种32位芯片优点的软件？整个十年后微软才推出 Windows 95。

格罗夫和克劳福德说，这一次不会再发生这类事件了：微软多年来一直在为 Merced 芯片开发64位版本的 Windows NT，并且开始变得愈益成熟。你大可不必紧张。众所周知，编制软件实非易事。假如在 Merced 个人计算机问世的时候，微软真的能够推出一套专门编制的 Windows NT 版本，那么，这将是一场真正的革命性的事件。

译者：温新年