读半导体简史09Wintel

1. Intel

1.1. Intel的创始人是八叛逆中的诺伊斯与摩尔

• 1.1.1. 诺伊斯凭借发明集成电路，即可青史留名，20世纪70年代末，已游离公司之外，摩尔与安迪·格鲁夫一道肩负公司重担

• 1.1.2. 安迪·格鲁夫是Intel的第一个员工，此时已成为Intel的第二号人物

1.2. 1971年11月15日，Intel 4004正式发布

• 1.2.1. 这款处理器由2300多个晶体管组成，尺寸为12mm^2，性能却与ENIAC计算机相当

• 1.2.2. 这款处理器可以在同一片集成电路中实现，而被称为微处理器

1.3. 1978年6月8日，Intel发布16位的8086微处理器

• 1.3.1. Intel的8086处理器在10MHz的主频下，执行效率仅为0.75MIPS

• 1.3.2. Intel已在半导体存储行业确立了地位，推出了多款微处理器，员工过万

• 1.3.3. 日本半导体厂商的强势崛起，此时的Intel是一个危机重重的半导体存储制造商

• 1.3.3.1. Intel没有因为竞争而消亡

• 1.3.3.2. Intel最终抛弃了存储器业务，进军处理器领域

1.4. 1979年，Intel推出更为廉价的8088微处理器

• 1.4.1. IBM使用这款处理器，制作出第一代个人计算机(Personal Computer，PC)

1.5. 在Intel开发的x86微处理器中，最为流行的操作系统是Gary Kildal开发的CP/M

• 1.5.1. IBM有意收购这款操作系统用于PC

• 1.5.2. 令这位巨人惊讶的是，对于这种恩赐，Kildal居然还敢讨价还价

1.6. Intel的主流产品是1982年便已发布的80286微处理器，不仅在技术上远远落后于在大型机中使用的处理器，甚至不能与摩托罗拉设计的68K系列处理器一较高下

1.7. 1989年，Intel推出80486处理器

1.8. 1993年，Intel发布了没有按照80x86进行命名的Pentium处理器。在拉丁文中，Penta代表5；​“ium”后缀通常出现在元素周期表中

1.9. 1995年11月，Intel历史上具有里程碑意义的Pentium Pro处理器发布

• 1.9.1. 这颗处理器将程序中的CISC指令，翻译为被称为μops的RISC指令，之后进入流水线执行

• 1.9.2. 使得x86处理器在外面虽然使用CISC指令，但在内部执行时，完全基于RISC架构

• 1.9.3. Intel完成了蜕变，具备了挑战RISC联盟的技术资本

1.10. 从Intel发布4004微处理器的1971年，到推出Core 2处理器的2006年，在这30多年时间里，Intel在处理器架构领域，从未领先过IBM、SUN等公司研制的RISC处理器

• 1.10.1. 2001年，IBM的Power 4处理器已经支持双核结构

• 1.10.2. 2006年，SUN发布的UltraSPARC T1处理器可支持8个核

• 1.10.3. 2006年Intel的处理器依然在两个核上挣扎，还经常被AMD奚落为“假双核”​。

1.11. 在半导体制作领域，Intel与其他制造商，包括AMD、英飞凌、德州仪器、IBM与台积电同时处于90nm工艺制程的起跑线上，并无明显优势

1.12. 困境中的Intel，对AMD进行全方位反击

• 1.12.1. 在处理器体系结构中，最重要的组成模块为处理器微架构(Microarchitecture)，也简称为微架构

• 1.12.2. 微架构不等同于处理器，一颗处理器，除了包含微架构之外，还需要内存、网络、硬盘、声卡、显示控制器等与外部设备相关的控制逻辑

• 1.12.3. 而微架构仅包含处理器中的指令流水线与存储器层次结构(Memory Hierarchy)这些最为精华的组成部分

• 1.12.4. Intel交替打出了两张牌，一张叫作Tick，即引入新的半导体工艺制程；另一张叫作Tock，指微架构的升级

• 1.12.4.1. Intel将这两张牌组合在一起，称为Tick-Tock

2. Zilog公司

2.1. 4004、8008、8080微处理器的产品负责人Federico Faggin于1974年便已离开，创建了Zilog公司，并开发出兼容8080指令集的Z80微处理器

2.2. 这颗芯片支持CP/M操作系统，成为Intel x86微处理器在低端应用领域的主要竞争对手

3. IBM

3.1. IBM不认为基于微处理器制作的PC，能够挑战大型机

• 3.1.1. 大型机的使用者是企业客户，更加关注应用系统的稳定性，而不刻意追求性能

3.2. 20世纪70年代，IBM提出RISC(Reduced Instruction Set Computing)设计理念，对应的处理器架构被称为RISC架构，即精简指令集架构

• 3.2.1. 与之相对的是CISC(Complex Instruction Set Computer)，即复杂指令集架构

• 3.2.2. 在计算机发展初期，绝大多数公司选用CISC架构，包括Intel

3.3. 将RISC理念付诸实践并打磨成型的是IBM的John Cocke，他设计了第一台具有RISC架构的处理器—IBM 801，为此产业界将Cocke称为RISC之父

• 3.3.1. 1980年，16位的IBM 801处理器正式发布，并大获成功

• 3.3.2. 在15.15MHz的主频下，其执行效率可达15MIPS(Million Instructions Per Second)，即每秒1500万条指令

3.4. 两种处理器性能间的巨大差距，使IBM可身处云端，俯视Intel设计的所有微处理器

• 3.4.1. 在IBM这个巨人的心中，所谓微处理器，不过是几个微小企业之间的游戏罢了

• 3.4.2. 在这种微处理器之上搭建的一切均不足为虑，包括操作系统

3.5. IBM没有忽视即将来临的PC时代，只是严重误判了PC行业在未来的演进趋势，认为掌控住PC的设计标准，便把握住了这个产业的命脉

• 3.5.1. 大型机时代的成功，使IBM惯性地认为，在一个计算机的硬件组成中，最关键的是主机本身

• 3.5.2. 在软件系统中，最重要的是深度捆绑企业客户的应用程序

3.6. 在即将来临的PC时代，主机与应用程序不过是处理器与操作系统的周边生态罢了，蓝色巨人进行的这些努力，不过是在不停地为他人做嫁衣裳

• 3.6.1. 在PC时代中，遇见了IT史册上最大的两个机会分子，微软的比尔·盖茨与Intel的安迪·格鲁夫

3.7. IBM先是扶植AMD制约Intel，之后与微软联合开发OS2操作系统，试图在成熟时，将DOS替换

• 3.7.1. OS2操作系统源于UNIX

3.8. 康柏快速推出基于80286与80386处理器的PC兼容机，在PC销售份额上一举超过IBM

• 3.8.1. IBM逐步沦为PC的一个普通生产厂商，最后黯然退出了这一领域

4. AMD

4.1. AMD的起家也是制作半导体存储器

4.2. 在微处理器领域，AMD在很长的一段时间都在采用跟随战术，Intel做什么AMD就复制什么

4.3. 1969年5月1日，Sanders与其他7位来自仙童的员工创建AMD

• 4.3.1. 与Intel的两位创始人不同，Sanders是被仙童解雇被迫离开的

4.4. 1975年，这家公司通过逆向工程的方法，复制了Intel 8080微处理器，还在名字上压了Intel一头叫作AM908

4.5. 1982年，AMD在IBM的强力干预下，从Intel手中获得x86指令集的授权，Intel对此始终如芒在背

• 4.5.1. IBM给Intel树立的对手

4.6. 诉讼于1995年1月结束，AMD大获全胜

• 4.6.1. 对于AMD来说，最大的胜利不是获得了x86指令的使用权，而是每天都在死亡线边缘徘徊的绝境中，终于明白了求人不如求己

• 4.6.2. AMD发起诉讼的初衷是希望获得x86产品的授权，在诉讼结束后，AMD通过自身努力，独立开发出基于x86指令的处理器，不再需要依赖Intel

5. 微软

5.1. 微软早期的主业是BASIC语言解释器，并无操作系统相关经验

5.2. 比尔·盖茨，他花费了7.5万美金，从一个小公司手中购买了QDOS(Quick and Dirty Operating System)，将其改名为MS-DOS，转手授权给了IBM

• 5.2.1. 据说创建微软的比尔·盖茨的母亲在IBM董事会中有不小的影响力

• 5.2.2. IBM在这个操作系统的基础上，开发出具有字符界面的PC-DOS

• 5.2.3. QDOS的设计思想源于CP/M操作系统，这使得Gary Kildal坚持认为微软的DOS抄袭了CP/M

• 5.2.4. QDOS并不等同于CP/M，后人通过对两者在源代码级别上的比较，验证了这个事实

• 5.2.5. 以比尔·盖茨的精明，想必在购买QDOS之前，便已得悉了这些信息

5.3. 在轻易解决了MS-DOS与CP/M之间的法律纠纷之后，比尔·盖茨试图说服IBM让微软保留MS-DOS操作系统，与IBM PC独立销售而无须捆绑

5.4. 无论是DOS还是后来出现的Windows，在技术层面上甚至无法与苹果推出的Macintosh操作系统相比，更不用说在大型机中已经非常成熟的UNIX操作系统

5.5. 1978年，当23岁的比尔与42岁的老安迪第一次见面时，微软刚刚成立三年，仅有11名员工，还没有开发出操作系统

5.6. 1990年微软发布Windows 3.0操作系统

5.7. 1993年7月，微软发布Windows NT

• 5.7.1. Windows NT与OS2操作系统源出同门，但从命名上与IBM完全厘清了界限

• 5.7.2. 主体源于OS2的Windows NT，自然也可以运行在与x86竞争的处理器中

• 5.7.3. Intel迎来了自创建以来的第二次危机

• 5.7.4. 在Windows NT环境中，始终无法凑齐足够多的应用程序，以进入PC世界击败Intel，无法进入PC世界意味着无法进一步获得应用

5.8. 1995年，微软发布了一个划时代的产品Windows 95，这个产品仅支持x86处理器

5.9. 微软陆续发布的Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Windows 7、包括今日正在使用的Windows 10操作系统，与x86处理器依然不离不弃

6. Wintel

6.1. 80486处理器与Windows 3.0的组合堪称完美，Windows与Intel的名字因此紧密联系在一起，形成了一个专门的词汇“Wintel”​

6.2. Wintel泛指使用x86处理器并运行Windows的生态环境，同时也是微软与Intel这一联盟的简称

6.3. 在PC领域中，Wintel组合打遍天下无敌手，创建了令所有对手望而生畏的时代，一个只属于他们的时代，Wintel帝国时代

6.4. 在联盟中，Intel负责底层硬件平台的搭建；微软提供操作系统和上层软件

6.5. Intel的外围有许多PC制造商，微软的周边也有许多应用程序提供商，这些厂商以Wintel为中心，组成了PC的生态环境

6.6. 这是一段属于PC的美好时光。Wintel联盟相互间存在的依赖，相互成就了对方的事实，维持着Wintel帝国的稳定

6.7. 在帝国中，Intel是PC处理器最重要的供货商，AMD占据着一些市场份额

6.8. PC处理器主要使用Windows操作系统，1994年出现的Linux操作系统没有给帝国制造过多的麻烦

6.9. 面对这个由芸芸众生共同维护的Wintel生态，SUN、DEC无能为力，Apple、IBM与摩托罗拉的联盟也无能为力，处理器世界的一代传奇DEC第一个倒下

• 6.9.1. 投靠AMD的几个工程师研制的K7和K8处理器，几乎给Intel带来灭顶之灾

7. RISC联盟

7.1. DEC的Alpha处理器，Apple、IBM与摩托罗拉联合开发的PowerPC处理器，SUN的UltraSPARC处理器和MIPS处理器组成了一个强大的微处理器联盟

7.2. 这个联盟的处理器全部基于RISC架构，因此也被称为RISC联盟

7.3. 在技术层面，Intel没有任何与其抗衡的优势

• 7.3.1. Intel是复杂指令集架构CISC的拥护者，始终坚守着指令集向后兼容(Backward-Compatibility)的理念，很难立即掉头加入RISC阵营

7.4. 今天，我们几乎在任何应用场景中，都找不到基于CISC架构的处理器，即便是Intel的x86处理器最终也被RISC架构同化，今天的x86处理器虽然披着“CISC指令集”的外衣，但其内部实现已经完全RISC化

7.5. 技术上领先的RISC联盟，没有任何机会在PC市场中战胜Intel，只能在服务器市场中苟存，然后眼睁睁地看着Intel在PC生态的保护伞下，逐步完善处理器技术，渗入服务器市场，最后战胜他们

7.6. Windows NT与RISC联盟，依然无法击败x86处理器的事实，使PC帝国的两个成员重回蜜月