X86决战ARM：Intel的东进与ARM的西征

    泡泡网CPU频道1月9日 对于Intel CEO欧德宁来说，2012年的冬天注定会是一个漫长的时节，冬令时的钟摆刚刚拨过，他就披上了过冬棉衣。虽然一众下属没有人敢于在他面前说出“寒冷”二字，但，全世界都已经知道，Intel 的未来绝非“阳光明媚”。

    世界之大，人之浮夸。还记得两年前，ARM CEO伊斯特到硅谷来显摆，随身掏出新鲜热辣的Cortex-A9和代号为Eagle的A15路线图，一副小人得志的样子。伊斯特的发布会与Intel的总部不过三五个街区的距离，硅谷一众大佬都去捧场了。当然，那时候的欧德宁还不以为然，毕竟在刚刚过去的三四年间里，Intel 彻底击溃了AMD（详情会在第三页“长平之战”里介绍），在PC和服务器处理器领域的市占率接近9成。欧德宁希望自己在接下来的几年里可以扭过身来，好好教训一下夸夸其谈的伊斯特，让他看看什么叫做真正的“天王七重境”！我Intel既不是“Hello，Moto”，更不是“Hello，Kitty”。

    至少在欧德宁眼里，基于ARM架构的CPU并不是什么神兵利器，它和其它那些被称作RISC（精简指令集）的CPU没有本质上的区别，而那些RISC们统统都是自己的手下败将。这一长串的败军之将名单上并不乏当世高手：DEC Alpha，Sun SPARC，IBM PowerPC，Moto 88000。ARM又能有什么翻天的能耐？不过是给自己的陈列室里多添加一份投降书而已。对于下游厂商而言，RISC is RISK，焉能与自己强大的“Intel硬塞（Inside）”相提并论？

    然而，不过是短短的两年，欧德宁就发现自己错了，错在太低估伊斯特的雄心。欧德宁原本的计划是依赖次世代的超级工艺，推出精简版低功耗的X86架构处理器Atom，从上网本领域杀入移动计算领域。之所以这样做，是因为有着凭此战胜AMD的成功经验可循。单就半导体制造工艺而言，试问，当今天下，还有谁能擢Intel之锋芒？

    这世界，有时候，并不是非要犯下错误才会导致覆灭。欧德宁的想法基本没有什么错误，Intel的工艺依然领先对手3年以上。可世道变了，在移动计算领域，已呈现出计算性能过剩的情形。简单说来，就是现下移动处理器的计算能力已经可以满足广大用户的需求了。无论是开发者，还是消费用户，都对移动处理器性能的提升并非十分渴求。尤其在台积电把28纳米制造工艺的良率提升到90%，ARM双核处理器主频得以升至1.5GHz的时候，这一点就显得更加清楚了。你Intel就算有着冠绝天下的“九韶定音剑”（14纳米工艺），可对于杀猪宰羊来说，用我很普通的“九耳连环刀”（28纳米工艺）就足够了。

    正所谓，“云点旌旗秋出塞，风传鼓角夜临关”。在Intel大举东进（进攻移动处理器领域）的时候，ARM也在厉兵秣马，为自己的西征（进攻PC和服务器领域）做准备。

    2012年11月初，在消灭掉MIPS之后（MIPS已被Imagination Technologies收购），ARM历经多年，终于完成了对移动处理器领域的统一。之后，ARM与十一家核心科技公司结盟，宣布推出64位Cortex-A57，面向服务器应用的低功耗高性能芯片。这十一家盟友中，有七家是芯片设计大厂，三家是智能手机的领导厂商，另外一家是软件霸主。它们的名字到也好记，首字母缩写为“mm’s santa bbq”（美眉的圣诞烧烤），分别为：Microsoft、Marvell、Samsung、ST、Apple、Nvidia、TI、AMD、Broadcom、Blackberry/RIM、Qualcomm。

    看出来ARM的策略了吗？伊斯特带着64位CPU气势汹汹地杀奔过来，却并没有命令他龙精虎猛的勇士们向Intel的PC处理器市场发起进攻，而是选择了上攻高端服务器市场。他这么做，自有深意。如果把整个处理器市场形容为一字长蛇的话，那么低端的移动处理器就是这条长蛇的尾巴，高端的服务器处理器则是长蛇的头部，长蛇正中间的腹部才是PC处理器。伊斯特采用的策略便是攻打长蛇阵的惯用伎俩：取其首尾，腹阵自破。

    “部兵西楚最轻剽”。现下，伊斯特的风头，一时无两，简直像极了当年的大秦天王——苻坚，一统北方诸胡，眼前只差偏安江南的东晋了。而横亘在ARM与Intel之间的，便是服务器CPU这个表面上看来不甚起眼的市场。这里会成为ARM的“淝水”吗？欧德宁当然希望如此。

    好吧，就算这里有可能成为ARM的葬身之地，那么，欧德宁的谢玄又在何处？又有谁能为他舞动起震慑天下的“九韶定音剑”？Intel，这个庞大的芯片帝国，是走到了落幕的时刻？还是要掀起帝国反击战？

    战争刚刚开始，也许旷日持久，也许一剑封喉……

    精英团队并不能够保证公司的成功，这句话已经被MIPS演绎的淋漓尽致。

    “古来成败原关数，天下英雄大可知。”2012年11月，CPU领域的标杆式企业MIPS Technologies被英国公司Imagination Technologies（IMG）以六千万美元的“白捡”价格收购。我不知道当神州龙芯公司的董事长李国杰院士（中国处理器之父，我的偶像之一）看到这则新闻的时候，做何感想？难道没有些许遗憾？他本可以“趁火打劫”把这等便宜事儿捡到中国来的。

    斯坦福大学的第十任校长老约翰（John L. Hennessy），作为计算机体系结构领域里教父级的人物，于1984年利用学术休假的时间，一手创办了MIPS公司。因为老约翰在学术界里强大的号召力，在MIPS的创始团队里，真可谓集合了当时最优秀的一批精英。

    然而，在此后二十多年的时间里，MIPS虽然为RISC CPU（精简指令集处理器）的发展做出了卓越贡献，但就商业公司本身而言，却相当失败。MIPS历经两次上市，两次收购，终于以四分五裂式的被瓜分而宣告终结。而另外一家基于相同设计原理的英国CPU公司，尽管比MIPS的成立还晚了六年，但如今，却成为了煊赫一方的霸主，这便是ARM。

    上世纪八十年代，老约翰三十岁出头，正是“公瑾当年，雄姿英发”的年龄。他连续发表了一系列关于CPU架构的论文，矛头直指Intel CPU的架构缺陷，提出了有可能大幅度提高CPU性能并且减少功耗的新型RISC架构。学术界对于处理器架构的纷争持续了近二十年，最终基本上同意了老约翰关于RISC架构优越性的观点。然而，在另一端的商业战场上，“究竟谁能胜出”的复杂程度却要远远大于学术上的争论。

    在与Intel抗衡的道路上，老约翰选择了在处理器性能上挑战Intel CPU，这在后来被证明为一个错误的商业决断，由于Intel在制造工艺上无可匹敌的优势，使得MIPS CPU在架构上的些许优势完全被抹杀掉。相反，远在英伦的ARM公司却选择了在“降低处理器功耗”这条商业道路上前行，历经十几年的长征，终于守得云开见月明，乘着移动计算的大潮，脱颖而出，成为新派领袖。

    说起这次收购，看似IMG担当了主角，但其实ARM也获利颇丰。IMG只买到了MIPS的外壳，而以ARM公司为核心的Bridge Crossing协会获得了近五百项原本属于MIPS的专利。换句话说，这次MIPS的覆灭，彻底解除了ARM在移动处理器专利战场的后顾之忧。自此之后，“鸿沟天下只横分”，ARM可以全力迎战剩下的唯一敌手，巨无霸Intel。

    这世上，永远都不是“最美丽的女子成为了皇后”。当MIPS殒灭的时候，我又不禁回想起昔日学习计算机体系结构这门课程时的情景，所用的教材，正是出自老约翰之手的圣经：《Computer Architecture: A Quantitative Approach》。时至今日，老约翰在书中所描绘的那般精妙万方的处理器世界，依然深深地震撼着我的心灵。

    在ARM努力统一移动处理器市场的时候，巨人Intel也为了完成对PC处理器市场的垄断，与AMD进行了一场长达数年的战争。这场战争耗费了Intel太多精力，以至于当它在PC处理器获胜的时候，才发现，芯片市场已然“换了人间”，自己竟然在移动处理器上落后太多了。

    在下一篇里，我将回顾Intel与AMD的那场“正确与错误”并行的PC处理器之战，芯片史称：“长平之战”。而对于那些敢于挑战巨人的勇士们，MIPS和AMD，我总是心怀敬意：纵然再锋利的刀尖，也曾是他们翩然起舞的楼台。

    从2003年到2008年，处理器双雄Intel和AMD在64位CPU领域展开了一场长达五年，极为惨烈的科技战争。此战双方均投入巨额研发资金，战事波及近千亿美元的半导体市场，其间更是风谲云诡，极尽各种商战权谋之术，令一众围观厂商大呼过瘾。这便是芯片史上赫赫有名的“长平之战”。

    话说时间走到了20世纪末期，32位CPU的4G内存限制已成明显缺陷，64位CPU则成为工业界的必然方向。这一次，向来以反应迟缓著称的Intel，倒是动作颇快，99年就大张旗鼓地推出了世界上第一款64位CPU安腾（Itanium）。真是天可怜见，这终于拉开了安腾那长达十年绚烂多姿的败家史。

    在PC产业上，两大巨头Intel和微软都曾推出过超级失败的产品，微软的是 Windows Vista，Intel的就是安腾处理器。这两款产品并称“绝代双跤”，着实令两大巨头狠狠地摔了两跤。Vista与安腾的失败原因也如出一辙，都是因为与前代产品的兼容性出了问题。安腾因为采用了全新IA-64 架构，而无法直接运行原来的32位X86程序，必须在虚拟器上跑。这样导致的结果就是老程序在上面运行的速度奇慢无比。

    市场给安腾处理器做出了残酷的判决：截止到 2010 年，安腾的出货量也就是每年二三十万片。如此的销售额还远远不及我们的民族品牌“安踏”！

    Intel的失误，给AMD提供了一个较好的机会。AMD在新千年凭借“雷鸟”（Thunderbird）处理器首先迈进1GHz大关，紧接着于2003年推出完全兼容X86架构的AMD64处理器“皓龙”（Opteron），性能卓越，价廉物美，就连当时的明日之星Google也开始大批量采购配有AMD64的服务器。这一年，AMD更是比较独特地抢下了近30%的市占率。

    “人生如戏，全靠演技。”接下来，Intel的高管们在长平之战里给这句话做出了美轮美奂的诠释。

    眼见AMD64大有横扫千军的气势，Intel时任董事长摩尔和时任CEO贝瑞特hold不住了，开始动用大批科研人员秘密研发兼容X86架构的64位处理器。当然，为了迷惑竞争对手，Intel还是在表面上撒下大把的宣传费用来鼓吹“烂”安腾。更加毒辣的是，为了抑制AMD，Intel从03年开始偷偷给PC厂商以巨额回扣，仅Dell公司就在5年里收了60亿美元的回扣。

    摩尔与贝瑞特倒是给这个毒辣的秘密项目取了个很土很亲民的名字“芋头山”（Yamhill）。芋头山其实就是波特兰附近一个小镇的名字，我不知道，是不是因为两个人一块在这里就餐时想到的。

    经过一年的卧薪尝胆，Intel终于开始收复失地。04年，新的64位CPU面世，开始叫做IA-32E，然后改名EM64T，最后干脆模仿AMD64直接叫Intel64。虽然很折腾，但还是成功了。

    风向从04年下半年开始转变，AMD的市占率稳步下降，到了06年的时候，AMD最后一搏，推出双核处理器，但很快被Intel后来居上的Core系列双核处理器给压了下去。事态已然不可避免地朝着AMD失败的方向发展了。

    2005年，当AMD获悉Intel用巨额回扣的办法收买电脑制造商时，便愤而提起诉讼。官司直到09年才结束，Intel败诉，被判赔偿12亿美元。但此时，AMD的市占率已经悲惨地只剩下百分之十几。2012年，随着宣布裁员15%和开发基于ARM架构的处理器，一代枭雄AMD正式走完了自己在X86处理器领域与Intel争雄的道路。

    在AMD独自硬撼巨人的时候，其它一众厂商围观的围观，互掐的互掐，只有两家公司却是闷头苦干，终于把握住了这十年难遇的发展良机。此两家公司便是，ARM（安谋）与 Qualcomm（高通）。

    战争结束了，可天下没有统一，反而更加分裂了。你嗅到了这时代变革的气息了吗？它的确，正扑面而来......

    “人生五十年，如梦亦如幻。有生斯有死，壮士何所憾？”之所以没有遗憾，是因为有了理想。

    公元1582年，日本战国时期最著名的霸主，织田信长，吟唱着这首诗歌，于烈火中逝去。织田虽死，却留下了一支精锐无敌的火枪兵队。几年后，其家臣，羽柴秀吉凭此统一日本全境。

    公元 2011 年，科技时代的盟主乔布斯离世。在他留下的宝藏里，以A字冠名的CPU成为移动领域里最强的利器。数月之后，苹果公司在新领袖库克的率领下，市值攀上世界的巅峰。

    可又有谁知道，在那些苍翠的路上，他们历遍了多少创伤？苹果对于掌控顶尖处理器的渴望由来已久，这种带着伤痕的渴望起源于自己在八十年代后期于PC战场上被Wintel联盟打得一败涂地。Windows抄袭了Mac的界面，乔布斯还可以用起诉来对付，但眼看着无论是采用摩托的68K处理器，还是采用IBM的PowerPC处理器，都被Intel的奔腾拉开了好几个档次。这个难题，可不是让律师们吵吵架就能解决掉的。

    1990年ARM公司在英国成立，苹果参股其中，正式拉开了进军移动处理器的大幕。虽然在2006年的时候，苹果宣布Mac电脑全线采用Intel的CPU，但千万不要低估了苹果在处理器上的壮志雄心。次年，苹果推出划时代的iPhone，在前三代里均采用三星设计的ARM处理器，但此时的苹果已经悄悄开始了自行设计处理器的计划。

    2008年，苹果收购PA Semi，并立刻购买ARM的架构级授权（Architecture License），开始着手设计一款拥有全新微架构（Microarchitecture）的 CPU。2010年，微架构的前端设计完毕。同年，苹果收购拥有丰富后端设计经验的公司Instrinsity，开始了长达一年的处理器后端设计。2012年iPhone5问世，冠绝天下，所使用的正是这款耗时四年，名字叫做A6的处理器。

    当一众黑客黑掉A6，看到其中的布线结构时，完全震精了：这简直是一款近乎“纯手工”打造的CPU！

    “纯手工”，这是一个怎样的概念？在如今这个集成度肆意飚升的年代里，单个芯片上集成数亿个晶体管早已屡见不鲜，靠手工来布线是个几乎不可能的任务，所有的设计都是在EDA（电子设计自动化）工具的辅助下完成。当然，在芯片设计的后端，设计师们也会再用手工做出布局上的少量调整，工作量一般在3~6个月。

    然而！然而！苹果竟耗费大量的设计师和大把的光阴来“纯手工”优化后端设计，仅在布线上就花了整整一年的时间！还请不要忘记，苹果的设计师们本已是以一当十的高手了。为了推出这款登峰造极的产品，真不知，乔布斯和他的苹果究竟有着多大的理想与雄心，而又付出了多少的辛苦与努力？

    时光仿佛回到了1953年，我正站在威斯敏斯特教堂里，看那加冕中的伊丽莎白女王，风采迷人，芳华绝代。而她的身上正披着一件由数名设计师，耗时16个月，纯手工制成的登基礼服。唯有如此，才配得上四个字：完美无缺。

    乔布斯的理想也是如此的完美无缺，因其追索求达之艰难，才成为亘古永恒的不朽。当我们这些俗人，慢慢长大，习惯了唱着“背弃理想，谁人都可以”的时候，又是否会在某个夜晚倏然醒来，仰望那片没有了理想的星空，而轻轻哭泣。

    繁华又算得了什么，不过是星尘的崩碎，那一抹青青的灰。公元79年，意大利维苏威火山喷发，已然兴盛了600年的庞贝古城被完全湮没。历史只在瞬间，便把那无尽的繁华刻入了冷峭的火山岩石里。

    现如今，发展了近20年的数字电视也正处在繁华的巅峰，然而在这繁华的底部，却有一个被称作“智慧电视”（SmartTV）的“火山”蓄势待发。我们倒不必过于惊讶，就像庞贝古城的覆灭一样，或许只在明天，数字电视就会被彻底崩碎，湮灭于智慧电视的青灰之下。

    近日，苹果CEO库克接受NBC专访，大谈电视业务，这无疑笃定了人们关于苹果智慧电视（iTV）的猜想，甚至于更乐观地估计在2013年10月就能一睹真容。姑且不去谈论智慧电视如何改进交互技术，以及整个生态系统又怎样构建，我只想先从智慧电视的内核芯片处说起。

    智慧电视的系统芯片里包含有CPU与GPU（Graphic Processing Unit，图形处理单元），这一点与智慧手机和平板电脑是相同的。然而不同的是，除了CPU与GPU，智慧电视里还有另外一个非常重要的处理单元，叫做VPU（Video Processing Unit，视频处理单元）。在电视芯片里，VPU的复杂程度丝毫不逊于GPU，甚至在整个芯片里占有更大的面积。VPU的功能主要包括：视频解码，三维处理，画质增强，图像内容识别，基于运动补偿的帧频转换。

    GPU负责在内存里画出菜单或游戏画面，最终则由VPU把它们与视频信号融合，并显示出来。如果从软件编程的角度看，GPU较为“通用”，VPU则更像是个固化了特定功能的专用模块，留给程序员的余地并不多。当然，我不知道在未来，会不会有哪个大牛横空出世，把VPU完全“通用化”，从而给予程序员足够多的编程自由度。

    电视芯片里的CPU部分，也至关重要。CPU负责对整个系统资源的调度，既要满足GPU与VPU的巨大带宽需求，又要提供游戏、网络、文字处理等所需的计算任务。Intel虽然也曾在电视领域里努力地扑腾了一阵，甚至联合谷歌与索尼推出第一代的Google TV，但最终它还是选择了战略性放弃。而当另一个处理器厂商MIPS也萎靡不振的时候，ARM再次把握住了机会，将自己在移动领域里的优势肆无忌惮地蔓延到智慧电视里来。

    时光虽不能倒流，但历史随时准备重演。一年前，在Intel宣布退出智慧电视市场的同时，高通却砸出六千万美元收购了IDT公司的电视芯片部门。两大巨头的一出一进会不会重演六年前移动领域的戏份？这不仅要看高通是否能把视频处理单元与骁龙（Snapdragon Processor）完美结合起来，还要看智慧电视市场什么时候才能喷薄而出？而这后一点，则完全取决于苹果何时可以推出那改变世界的iTV了。

    在线高清，无限回放，语音控制，体感交互，分享影片，虚拟现实，等等，你尽管把所能想到的一切都加到智慧电视里来。总之，当智慧真正降临到电视上的时候，我们将会获得无以复加的完美体验。这一切的体验都是基于天衣无缝的交互方式：你或许会全身心地沉浸在虚拟世界里，自己担当着男主角，而与社群里另一个并不认识的女主角，共同欣赏完一部多线索多结局的影片。

    智慧电视就像是一个大窗口，我们推窗而望，便立刻置身于一个全新的奇幻世界。这里动静相宜，风景如画，只有当触感信号从外部传来的时候，我们才发现，原来自己早已离开了窗口，正身处于亚伦的 LC神画里。

    一过了2012年，我便可以肆无忌惮地做各种预测了，反正连“世界末日”这种最不靠谱的预测都敢有，我又何必担心自己预测的对错呢？既然要预测，就要预测的够狠够辣够偏颇。我今年的预测如下：由于PC市场大幅萎缩，兼之在移动市场惨败，Intel开始战略性放弃消费类电子，从而转型为企业级的方案提供商。

    在消费类电子方面，有所谓的“四屏”概念（SmartPhone、Tablet、PC、SmartTV），但其实它们并不会长久共存下去。四屏里的最小屏SmartPhone和最大屏SmartTV所代表的移动与会客厅市场是不会在短时间内消失的，但Tablet和PC的界限却越来越模糊。按照目前的趋势，Tablet极有可能把PC从消费类电子市场里给踢出去。对于Intel来说，这绝对是个无法承受的结果，要知道这三个领域的总值达$5200亿美元（$1500亿/SmartPhone，$2600亿/PC+Tablet，$1100亿/SmartTV），而在SmartPhone，Tablet，和SmartTV这三个市场里，CPU几乎被ARM垄断。

    Intel岂甘束手待毙？2013年即将面世的新一代Haswell系列处理器将肩负起芯片巨人能否扭转乾坤的重任。从技术的角度看，Intel与ARM的这场争斗颇有点儿像《笑傲江湖》里华山派的气宗与剑宗之争。Intel是“气宗”，走深练内功的路子，无论是14纳米制程、3D“鱼翅”晶体管（FinFet），还是正在秘密研究的新型电池材料，这其中，每一项突破都绝非易事，但一俟成功，则威力无穷。

    而“剑宗”ARM则有点取巧，反正自己没有搞基础研究的实力，不如把“架构与算法”做到最精，无论是本身的RISC架构，还是各种低功耗优化算法，都堪称招术精妙，且又不用大费周章。至于基础性的芯片制程，则有赖于同盟伙伴台积电去研究了。

    “谁无痼疾难相笑？各有风流两不如”。大家都是聪明人，都知道自己的长短处，所以，近些年来Intel与ARM也相互借鉴了不少。比如，Intel的X86架构也基本快成为一个CISC指令解码+变种RISC微架构，ARM架构也学了Intel的多级流水线，乱序执行和DVS技术。根据AnandTech评测的结果，Intel最新的CloverTrail Atom与Qualcomm 28纳米制程的Krait相比，在性能与功耗上已经不相上下。当然Intel也别高兴，你还有两个很大的短板，在短时间内几乎无法弥补：一个是生态系统太差，另一个是无线通信芯片太差。

    ARM固然“剑术”精妙，但远未达到“无招胜有招”的化境。也或许，这世上根本就没有什么“无招制胜”的独孤九剑。大家还是得好好地内修力气，外练招术，才是正道。在修炼“内力”上，ARM已经与台积电、Qualcomm开始了深度合作，目的是为了确保台积电最新的材料与制程可以被迅速应用到 ARM 的优异处理器上来。

    “人来绝域原拼命”。在移动与嵌入式领域里，Intel已被逼入绝境，是到了要拼命的时候；而在高端服务器市场，ARM也算深入险境，没有“我佛慈悲的大无畏精神”是不足以击败Intel的。至于最终的结果，谁为阶下之囚？谁去五湖泛舟？我们不妨袖手旁观，有空打打酱油吧。

    Intel与ARM的系列暂告一段落，接下来我会扯到硅谷里其它的“老魔小丑”们，总之都还是有关硬科技战争的事情：服务器之争，GPU的杀人游戏SmartTV的会客厅之战，涉及IBM、Oracle、Sun、HP、Nvidia，ATI、3dfx、Imagination、SGI、Trident、S3、NXP、Sony、Samsung、Apple，等等。这其中的公司，有些正值巅峰，而有些已是“风流总被雨打风吹去”了。

    在下期里，首先登场的将是，硅谷里大名鼎鼎的三个半“恶人”......（未完待续）<