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科技

ARM 狂潮,x86 黄昏將至?(一)x86 處理器的資料中心、伺服器霸權起點何在

科技新報

更新於 01月02日07:48 • 發布於 01月02日08:30

繼 AWS、Google 和 Meta 後,微軟也擠身自研 Arm 處理器,自力研發量身訂做的自家晶片,蔚然成為雲端巨頭的共識,這對從 20 世紀末期至今,靠雲端資料中心崛起賺取大量利潤的 x86 雙雄(或總算 Arm 伺服器站穩腳跟的 Ampere),不啻是天大的壞消息。

但背後究竟暗藏哪些弦外之音,就有待透過幾個「大哉問」,翻箱倒櫃,推敲琢磨,抽絲剝繭,一窺全貌。先追溯到上個世紀末,假若在 1980 年代到 1990 年代前期,跟人講「x86指令集相容處理器=高效能」這種今日約定俗成的刻板印象,大概有 87% 機會遭贈彷彿看著爛蘋果的眼神。在那 RISC 體系統治工作站和伺服器的古老年代,「精簡指令集電腦」是不可質疑的「政治正確」,論高效能,哪裡輪得到難登大雅之堂的 x86?

▲ 以 1995 年 Pentium Pro 和 1998 年問世的 Xeon 品牌為起點,x86 成為伺服器 CPU 的象徵,以及英特爾最重要的現金母牛(Cash Cow)。英特爾就此統治多數伺服器市場和資料中心,超過 20 年歲月,賺取極度豐厚的利潤。

結果世人就在英特爾 Pentium Pro 橫空出世後的 15 年內,親眼見證伺服器市場上演「RISC 版諸神黃昏」,受害者名單包括英特爾自家 IA-64 指令集與 Itanium 處理器。

如此違反常識的歪理,為何成為血淋淋的現實?答案只有一個:1990 年代急速成長的個人電腦,巨大出貨量與市場規模,免費奉送以英特爾為首的諸多 x86 處理器廠商(雖然多數如流星稍縱即逝),大塊技術領域快速進步的沃土(英特爾和 AMD 當時製程技術優勢也是這樣來的)。

首功者,說穿了,還是微軟。若無 Windows 95和 Office,我們絕對看不到英特爾 Xeon 和 AMD Opteron。講更白點,x86 指令集相容性的價值,多數都建立在 Windows 作業系統之上。

▲ 英特爾有支撐獲利的伺服器產品線 Xeon,2003~2017 年 AMD 也擁有過 Opteron,更曾在 2003~2008 年伺服器市場極盛一時,象徵 AMD 最輝煌的黃金歲月。

智慧手機普及後才開始資訊生活的人,可能很難想像那時處理器演化節奏,以今天標準是如何慢到令人髮指。x86 史上首款超純量(Superscalar)處理器 Pentium(P5, 0.80 µm BiCMOS,時脈 60MHz),可從 1993 年 3 月 22 日慢慢走到 1998 年 1 月 7 日 Mobile Pentium MMX(P55, 0.25 µm CMOS,時脈 300MHz),以 Pentium Pro 為首的 P6 家族,更從 1995 年 11 月 1 日,一路爬到 2003 年 4 月 16 日,還沒記入 Pentium M 和 Core 這延續壽命至 Sandy Bridge 的旁枝。

▲ 1995 年 11 月 1 日,英特爾發表 P6 微架構 Pentium Pro,替 x86 處理器打開「伺服器天堂的大門」,是公司史上最重要的晶片,沒有之一。

道理也很簡單,那時不像今日隨時隨地跳出某個「新興應用」,市場需求單純,和個人電腦市場的巨大動能,掩飾了高效能 x86 處理器因「指令集缺乏標準」和「毫無道理可循」造成動輒四五年漫長研發時程與高昂的開發經費。x86 處理器的當代資料中心霸權,都是奠基於個人電腦市場的巨大需求,攤平伺服器處理器的平均成本,但這「地基」卻早就不穩。

(首圖來源:Image by Freepik

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