第74章 ARM、MIPS和SPARC之
能不能与杰克.特拉梅尔联系，向他推销RISC处理器呢？点开杰克.特拉梅尔的个人履历，李怡炫很快就放弃了。 这个杰克.特拉梅尔性格很怪，不是一个好打交道的一个人，特别是他有严重的种族歧视倾向，还有他参过军，在朝鲜与志愿军打过仗，因此他骨子里非常的厌恶中国人，李怡炫找上门去只能是自取其辱。 他之所以进入个人电脑这一行，是他在76年参观参观了苹果公司推出的苹果1型电脑，当时乔布斯是极力劝说杰克.特拉梅尔买下苹果公司，可听到乔布斯喊出100万美元的报价把杰克.特拉梅尔给吓跑了，于是康懋达决定自己开发个人电脑。 而且还有更加重要的一点，就是康懋达有自己的半导体工厂——MOSTechnology,Inc，历史上大名鼎鼎的6502处理器就是这家公司生产的。 有自己的CPU，康懋达当然不会采购李怡炫的处理器，因此向杰克.特拉梅尔推销RISC处理器的想法，只能是异想天开。 找苹果，更不可能，这时候的AppleI电脑都已经出来了，AppleII也进入到了开发开发阶段，从谷歌上了解，AppleII都已经完成了一半，因此苹果公司也不可能购买RISC处理器。 这两家不行，那么剩下的公司呢？IBM、HP、DEC？也不可能，他们都有自己的半导体工厂，每家公司的计算机都是自成技术体系，以RISC处理器为核心的计算机与传统的CISC计算机相比，是两种完全不同的技术体系，如果他们生产RISC计算机，那么就会出现一个问题，那就是与他们以前生产计算机没有任何的共通性。 这一点非常的关键，80年代RISC处理器别看很流行，但这三家公司没有一家选用RISC，但RISC毕竟是未来发展的趋势，特别是高性能服务器上面，更加离不开RISC，于是在1991年，IBM联合APPLE和摩托罗拉搞出了个PowerPC。 因此这三家公司可以排除再外了。 那么除了这五家，难道就没有其他电脑公司了吗？有，还有唐迪电脑公司，这家公司以前也是生产电子计算器的，自计算器市场垮了之后，唐迪遍是陷入了严重的债务危机，后来在1977年，推出了TRS－80电脑才转危为安。 不过，这家公司好景不长，公司的创始人查克.佩德尔极度的刚愎自用，听不进任何人的意见，在事关公司的重大决策上，犯了一系列的重大失误，最终在1984年宣布破产，因此唐迪公司不是一个好的合作对象。 另外还有一家做个人电脑的公司，那就是MITS，这家公司在1974年推出了世界上第一个8位个人计算机——Altair8800，这家公司倒是可以试一试，不过现在是MITS最风光的时候，想必MITS的创始人爱德华.罗伯茨会不会选用RISC处理器还是个未知数。 可能大家要问了，既然这些公司都不会选择RISC处理器，那为什么RISC一诞生就在市场上快速流行了呢？说起来有点好笑，RISC之所以能流行起来，不是作为计算机CPU流行起来的，而是在嵌入式应用处理器市场流行起来的，最早采用RISC处理器的是美国的施乐公司，70年代中后期，施乐公司决定研发一款激光喷墨复印机，可一直找不到一款功能足够强大的处理器，直到世界第一款RISC处理器——MIPS公司R1000诞生后，激光喷墨复印机才被开发成功。 激光喷墨复印机一经发布，就在全球市场受到了热烈的欢迎，施乐公司一度卖断了货，直到这时RISC处理器才进入了计算机厂商的视线。 现在施乐公司正在为他的激光喷墨复印机找不到一款功能足够强大的CPU而痛苦万分吧，如果这个时候李怡炫把RISC给提前推出市场，想比施乐公司的激光喷墨复印机很有可能会提前七年诞生，有了施乐公司做榜样，那么后面一系列的推广也会方便很多。 嗯，就做RISC了，目标施乐！ 决定了做RISC，接下来就是选择哪款RISC处理器了，历史上RISC处理器有很多种，但基本上市场只流行三种RISC处理器，它们分别是MIPS的R系列，ARM公司的ARM系列和SUN公司的SPARC，除此之外，还有IBM、苹果和摩托罗拉联合推出的PowerPC，至于INETE公司推出的至强处理器，完全属于ARM范畴。 这几款处理器各有优点，也各有缺点，ARM公司的RISC处理器是为了提高处理器运行速度而设计的芯片体系，它的关键技术在于流水线cao作即在一个时钟周期里完成多条指令。 相较复杂指令集CISC而言，以RISC为架构体系的ARM指令集的指令格式统一、种类少、寻址方式少，简单的指令意味着相应硬件线路可以尽量做到最佳化，从而提高执行速率。因为指令集的精简，所以许多工作必须组合简单的指令，而针对复杂组合的工作便需要由编译程序来执行。 因此ARM处理器的特点是体积小、低功耗、低成本、高性能；二是大量使用寄存器且大多数数据cao作都在寄存器中完成，指令执行速度更快；三是寻址方式灵活简单，执行效率高;四是指令长度固定，可通过多流水线方式提高处理效率。 但ARM缺点也很明显，它只适合移动终端的嵌入式CPU解决方案，如果要作为服务器CPU，它充其量也只能算是个中低端CPU，比如说INTEL的至强处理器就是这种类型。 相比之下，MIPS和SPARC就不同了。 MIPS是超高效精简指令集计算机体系结构中的一种，与当前商业化最成功的ARM架构相比，MIPS的优势主要有五点：一是早于ARM支持64bit指令和cao作，像MIPS面向高中低端市场先后发布了P5600系列、I6400系列和M5100系列64位处理器架构，其中P5600、I6400单核性能分别达到3.5和3.0DMIPS/MHz，即单核每秒可处理350万条和300万条指令，超过ARMCortex－A53230万条/秒的处理速度。 二是MIPS有专门的除法器，可以执行除法指令；三是MIPS的内核寄存器比ARM多一倍，在同样的性能下MIPS的功耗会比ARM更低，同样功耗下性能比ARM更高；四是MIPS指令比ARM稍微多一些，执行部分运算更为灵活，更主要的是MIPS的指令集源代码相比于ARM来说，中国人更加容易理解，不像ARM和SPARC，只适合西方人，不适合东方人，中国人看到它，有时候会崩溃。 五是MIPS在架构授权方面更为开放，允许授权商自行更改设计，如更多核的设计。 同时，MIPS架构也存在一些不足之处：一是MIPS的内存地址起始有问题，这导致了MIPS在内存和CACHE的支持方面都有限制，即MIPS单内核无法面对高容量内存配置；二是MIPS技术演进方向是并行线程，类似INTEL的超线程，而ARM未来的发展方向是物理多核，从目前核心移动设备的发展趋势来看物理多核占据了上风。 三是MIPS虽然结构更加简单，但是到现在还是顺序单/双发射，ARM则已经进化到了乱序双/三发射，执行指令流水线周期远不如ARM高效。 从以上几点可以看出，MIPS相比ARM具有更大的优势和更大的发展潜力，MIPS的应用范围比ARM更加地广阔，MIPS不但可以作为服务器的高端CPU，由于MIPS比ARM拥有更多的寄存器，使得MIPS比ARM更加省电和节能（比ARM节能25%)，因此它比ARM更加适合作为移动终端的嵌入式CPU方案。 而且MIPS结构是所有RISC处理器中最简单的，因此CPU设计师在设计时，因为它构架简单，因此它的设计周期很短，可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。 更加重要的是，MIPS是所有RISC处理器中是兼容性和通用性最好的处理器，他不但具有向下兼容能力，甚至还有良好的向上兼容能力，通用性也一点不比X86差，因此它完全可以作为桌面电脑的处理器。 事实上历史上RISC与CISC之争，其实就是MIPS与X86之争。 既然MIPS被你说得那么好，那为什么MIPS在与ARM竞争中，反而是ARM最终赢得了胜利，以至于MIPS呢？最后反而还被ARM给收购了呢？ 其实MIPS失败，不是失败在技术上，而是失败在商业上，因为MIPS是几个大学教授搞出来的，因此MIPS身上有着浓厚的学院派发展风格，众所周知让教授搞研究可以，但要让教授搞商业，我只能呵呵了……当然不排除教授里面有极高商业天赋的，但显然这几位教授不在这个范围之内。 由于教授不会搞商业，这就导致其MIPS的商业进程远远滞后于ARM，当ARM与高通、苹果、NVIDIA等芯片设计公司合作大举进攻移动终端的时候，MIPS还停留在高清盒子、打印机等小众市场产品中。MI商业进程的远远滞后，从而又导致自身系统的软件平台也相对落后，应用软件与ARM体系相比要少很多的连锁式反应。 除了ARM和MIPS外，还有第三种RISC处理器，那就是赫赫有名的SPARC。 SPARC全称ScalableProcessorARChitecture即“可扩充处理器”构架，他是专业的服务器CPU。 为什么用专业这个词？这么说吧，如果把ARM比喻为普通的大众车，MIPS是奔驰迈巴赫的话，那么SPARC就是劳斯莱斯幻影或者就是布加迪威龙，它是CPU中战斗机，是CPU中的苏－35，是CPU里的F－22。 SPARC就是这么牛X，它是超级计算机最理想的处理器，是超级计算机最顶级的处理器，SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性，就好比一台航空发动机加了加力燃烧室，一下子就让CPU的性能大幅提高。 没错！可扩展性，就是我们通常所说的超频！不过我们一般所用的超频处理器，是X86构架的CISC处理器，但CISC处理器的超频非常有限，真正能把超频技术发挥至极致的还要数RISC。 而SPARC就是这么一款处理器，它所有的设计都是围绕可扩展来设计的，由于SPARC特殊的设计构架，使得SPARC在同等技术，同等制成工艺下，就因为它的扩展，使得SPARC的性能一下次比给提升了好几倍，这就导致SPARC非常的耗电。 由于SPARC是定位于服务器和超级计算机最顶级的专业处理器，因此这就对SPARC的可靠性和稳定性，以及极端环境的适应性上提出了非常苛刻的要求，要求之高远非MIPS和ARM能比的。 这也是为什么在航空航天领域，以及军用计算机领域，会把SPARC作为首选。 SPARC如此优秀，起缺点也是同样明显，它的缺点正是由SPARC的超高性能所带来的，SPARC太高大上了，这就导致SPARC的设计难度，是所有处理器中最难设计的，不管是RISC还是CISC。 同时，SPARC也是所有处理器中制造成本最高的处理器，它的研发成本也是巨大，SUN公司在后来之所以破产就是因为他们在SPARC的开发上投入了太多的金钱而导致。 SUN投入了多少？说出来吓死你。 2008年，SUN公司研制决定研制新一代的SPARC处理器“Rock”，该处理器采用45纳米工艺，处理器有16个核心，每个核心具备16个线程，每个处理器的线程数量将达到惊人的256个。 16个核心又被分成四个部分，每4个核心构成一个“簇”，4个核心共享一个I－cache、2个FPU和2个数据缓存。每个核心支持2个线程，总共支持32个线程，同时Rock还具备“Scout预取”功能，实现指令的预取，提升处理器性能。 除了这些以外，由于SPARC特殊的使用环境，因此你还要保证它的高可靠性和高稳定性，想想这难度会有多大！ Sun对这款高端处理器寄以厚望，经历5年的研发时间并投入了六十多亿美元的研发资金，不过遗憾的是，我们今后可能根本看不到这款处理器的身影。 在研发过程中“Rock”出现了比较严重的性能问题，并没有达到当初Sun的预期，并且连续的财政赤字让Sun无力再继续负担高昂的研发费用…… 2013年4月，SUN被甲骨文公司收购，这个新东家也似乎不打算支持这个耗资巨大的项目，6月中旬，纽约时报披露“Rock”已经被Sun废止，这个投入大量时间和资金的处理器最终出师未捷。 最让人遗憾的是，甲骨文将会彻底放弃SUN的硬件业务，从而把目光转向软件领域，因此，除中国还在继续发展SPARC外，我们以后再也看不到SUN公司性能超高的的SPARC处理器了。 至于中国版的SPARC？不提也罢，那只不过是超级简化版本的SPARC，其综合性能不要说跟SUN公司的比，甚至还比不上同时期的MIPS和ARM，唯一可比的只有可靠性和稳定性完全不输于SUN原版。