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(jìn)；當(dāng)時(shí)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(shí)候，x86處理器內(nèi)部就已經(jīng)實(shí)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(shí)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(rèn)識(shí)——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(shí)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(huì)出現(xiàn)Nehalem-EX與Tukwila并存的異構(gòu)系統(tǒng)。

Tukwila內(nèi)核

獨(dú)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(duì)x86指令集大概都不會(huì)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(gè)“優(yōu)美”的設(shè)計(jì)，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(chǔ)體系說起。在很久很久以前，在一個(gè)記憶體短缺的時(shí)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(gè)GPR通用寄存器（一般的RISC處理器有32個(gè)以上的通用寄存器，現(xiàn)在的x86-64有16個(gè)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(yùn)算指令。堆疊運(yùn)算也就是將運(yùn)算結(jié)果保存在源寄存器上的，如ADD AX, BX指令會(huì)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(duì)比于使用三個(gè)寄存器做同一運(yùn)算的非堆疊指令RISC架構(gòu)就節(jié)約了一個(gè)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(jìn)行寄存器-寄存器或寄存器-內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)搬運(yùn)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(jì)簡直是無法想象，不過這樣腦殘的設(shè)計(jì)不僅僅用到了今天，而且還加速到了一個(gè)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(shí)際上是通過耗費(fèi)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(duì)緩存乃至內(nèi)存的性能非常依賴。

不幸地，或者幸運(yùn)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(duì)“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(jì)性原理

按理來說，一種指令集架構(gòu)應(yīng)該具有長遠(yuǎn)的考量，作為實(shí)際的處理器產(chǎn)品，應(yīng)該服從于指令集的大架構(gòu)才對(duì)，然而在實(shí)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(jìn)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(kuò)展后，都會(huì)讓人感到：這個(gè)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(shí)，這些都是為了利于生產(chǎn)制造而導(dǎo)致的。從經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(jì)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(fèi)用，因此Intel每推出一代新的產(chǎn)品，確實(shí)會(huì)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(gè)問題。（IT168）