在硅谷的历史中,超威以其销售技巧和桑德斯的个性魅力在市场中占据了一席之地。尽管在技术实力上略逊于英特尔,但桑德斯的张扬个性和对财富的追求为硅谷带来了新的活力。1984年,超威的销售额达到了11亿美元,这是它最接近英特尔的一年。然而,随着日本廉价芯片的冲击,美国半导体行业陷入了危机,超威也面临了艰难的发展阶段。
1985年,英特尔成功推出了386处理器,它的推出将个人电脑从16位时代带入了32位时代,极大地扩展了PC机的应用领域,包括商业办公、科学计算、工程设计和多媒体处理等。
这一转型也让一些依赖英特尔技术支持的公司措手不及,尤其是超威半导体。超威半导体(AMD)在早期与英特尔有过合作,获得了x86架构的授权。这一授权允许AMD生产与英特尔x86架构兼容的处理器。
AMD的这一战略转型在当时是一个大胆的举措,因为英特尔在微处理器市场上已经占据了主导地位。但AMD通过推出与英特尔x86架构兼容的处理器,成功地在市场中找到了自己的位置。AMD的处理器在性能上与英特尔的处理器相当,但在价格上往往更具竞争力,这使得AMD在微处理器市场上逐渐占据了一席之地。
AMD的工程师们开始着手开发自己的386兼容处理器,即Am386处理器。这款处理器在设计上完全兼容当时的行业标准,即×86架构,这意味着它可以无缝运行为英特尔386处理器编写的所有软件。Am386的成功不仅在于它的兼容性,还在于它在能耗上的表现甚至优于英特尔的386芯片。这一点对于当时的计算机制造商来说是一个巨大的吸引力,因为能耗的降低意味着成本的节约和系统稳定性的提高。
在1984年,Intel为了巩固市场优势,内部决定不再与AMD提供产品信息,并最终拒绝向AMD提供80386处理器的技术细节。这迫使AMD开始自主研发×386及×486处理器,Am486的推出就是这一努力的结果。
(Am486)
尽管英特尔随后提起了侵权诉讼,试图保护其知识产权和市场地位,但AMD坚持自己的立场,并继续开发和生产兼容的处理器。这一时期的法律斗争,不仅是两家公司之间的竞争,也反映了当时整个半导体行业对于知识产权和市场竞争的复杂态度。
Am386处理器的推出,不仅挽救了AMD在微处理器市场上的地位,还改变了整个计算机行业的格局。它为AMD赢得了大量的市场份额,并为其后续的产品开发和市场竞争奠定了坚实的基础。Am386的成功证明了AMD在技术创新和产品开发上的能力,也展示了其在面对市场挑战时的韧性和应变能力。
Am486是AMD在1993年推出的,它不仅提供了与英特尔486处理器相当的性能,而且在价格上更具竞争力,这使得Am486在市场上获得了广泛的接受。
Am486处理器的推出,是AMD在微处理器市场上的一个重要转折点。这款处理器在性能上与英特尔的486处理器相当,但提供了更高的性价比。Am486的频率从25MHz开始,逐步提升到120MHz,其性能甚至接近英特尔早期的Pentium处理器。这一点对于当时的计算机制造商来说是一个巨大的吸引力,因为它们可以在不牺牲性能的情况下降低成本。康柏公司开始在它们的计算机中使用Am486处理器,这不仅为AMD赢得了市场份额,也为其后续的产品开发和市场竞争奠定了坚实的基础。
Am486的成功也得益于其在设计上的一些创新。它采用了0.35微米的制造工艺,拥有16KB的L1Cache,整体延续了性价比竞争的路线。
拥有16KB的L1Cache意味着CPU内部的第一级高速缓存容量为16KB。L1Cache是CPU中非常接近处理器核心的存储区域,它的作用是存储指令和数据,以便快速访问,从而减少对主内存的访问次数,提高整体的计算性能。
L1Cache通常被分为两个部分:指令缓存(I-Cache)和数据缓存(D-Cache)。指令缓存用于存储CPU即将执行的指令,而数据缓存用于存储CPU读取和写入的数据。这种分离的设计允许CPU同时处理指令和数据,提高了处理效率。在某些CPU架构中,如ARMCortex-M7,L1Cache被进一步细分为4路组相联的数据缓存和2路组相联的指令缓存,每个缓存行的大小通常为32字节。
拥有16KB的L1Cache对于处理器性能至关重要,因为它可以显著提高数据和指令的访问速度。例如,如果一个处理器的L1Cache容量为16KB,那么它可以存储大约256个缓存行,每行64字节。当处理器需要执行指令或访问数据时,它会首先在L1Cache中查找,如果找到了相应的数据(即缓存命中),则可以迅速执行或访问;如果没有找到(即缓存未命中),则需要从更慢的L2Cache或主内存中获取数据,这将花费更长的时间。
在多核处理器系统中,L1Cache通常是每个核心私有的,这意味着每个CPU核心都有自己的L1Cache,这样可以减少核心之间的缓存争用,提高系统的并行处理能力。然而,这也带来了缓存一致性的问题,即当多个核心同时访问相同的数据时,需要确保每个核心的缓存中的数据是一致的。为了解决这个问题,处理器通常采用一些缓存一致性协议,如MESI协议,来确保数据的一致性。
值得一提的是,AMD与英特尔的诉讼在1996年结束,AMD获得了多年前的英特尔×386及×486微码的使用权,但并没有获得下一代处理器微码的使用权。AMD与Intel在微处理器市场上的竞争进入了一个新的阶段,AMD开始走上了自主研发微架构的道路。
Am486的推出,使得AMD在微处理器市场上的地位得到了进一步的巩固,并且为其后续的K5和K6系列处理器的开发积累了宝贵的经验。
K5是AMD在1996年3月推出的第一个独立生产的×86级CPU。尽管K5在开发上遇到了一些问题,导致其上市时间比英特尔的Pentium晚,性能上也存在一些不足,尤其是浮点运算能力远远比不上Pentium,但K5在价格上的优势使其成为吸引消费者的一个卖点。K5的推出虽然遇到了挑战,但它为AMD后续产品的开发积累了宝贵的经验。
AMD的K6处理器则是在收购私人半导体公司NexGen后,基于NexGen的Nx686处理器架构开发的,是K5的下一代产品。K6在设计上采用了RISC架构,最初由NexGen开发,并在AMD收购NexGen后进行了改良。K6的推出时间甚至早于英特尔的Pentium ll,AMD在市场竞争中取得了重要的时间优势。
K6系列中的K6-2是在1998年推出的,它在K6的基础上增加了21个新指令,称为“3D Now!”,这些指令旨在增强芯片的3D几何处理能力,使得K6-2在3D应用程序方面有了显著的提升。K6-2的推出,使得AMD在性能上能够与英特尔的Pentium II相抗衡,尤其是在一般计算任务上,K6-2的表现往往更为出色。
K6系列的最后一个阶段是K6-1l,这是所有Socket 7处理器中速度最快的,它在设计上简单但有效:在K6-2的基础上增加了一个二级缓存。K6-II的推出进一步巩固了AMD在市场上的地位,并且成为了当时市场上最快的x86处理器之一。
90年代的AMD通过不断地技术创新和产品迭代,成功地在微处理器市场上占据了一席之地。K5和K6系列处理器的推出,不仅在性能上与英特尔的产品形成了竞争,而且在价格上更具优势,这使得AMD的产品在市场上获得了广泛的接受和认可。这些成就为AMD后续的市场竞争和技术创新奠定了坚实的基础。
在20世纪80年代,微软的崛起确实改变了个人电脑市场的格局。比尔·盖茨和保罗·艾伦通过为Altair8800开发BASIC编程语言,展现了他们对个人电脑市场潜力的预见。1975年,两人在新墨西哥州的阿尔伯克基的一家旅馆房间里创建了微软公司,公司创立初期以修改BASIC程序为主要业务继续发展。
1980年,微软与IBM公司达成合作,为其新PC编写关键的操作系统软件。由于时间紧迫,微软以5万美元的价格从西雅图的程序编制者帕特森手中买下了一个操作系统的使用权,再把它改写为磁盘操作系统软件(MS-DOS)。MS-DOS成为了IBM-PC机的标配,随后在80年代成为PC机的标准操作系统。
1985年11月20日,微软发布了Windows 1.0,这是一款专为PC用户打造的独特软件,是MS-DOS系统的延伸,发布时附带了一系列组件,如计算器、日历、卡片文件等。随后,微软在1987年发布了Windows 2.0,增加了控制面板、桌面图标等功能。1990年5月22日,Windows 3.0正式发布,改善了系统外观,增加了虚拟内存和VxD功能,以及程序管理器、文件管理器和打印管理器,首销六个月内卖出了200多万份。
随着微软视窗操作系统的推出,它推动了硬件的进步,形成了以视窗为核心的软件生态。微软通过一系列措施促进了终端+硬件+软件的生态体系的形成,并与IBM、Intel一同引领了生态的繁荣。到1999年,微软的生态系统中已经涵盖了系统集成商、开发服务商、独立软件供应商、小型专业公司及各类经销商等多样的参与者,成功构建起了围绕“Wintel联盟”的庞大生态系统。
IBM作为个人电脑时代的先驱,曾经在商业计算机市场占据着无可匹敌的地位。1981年8月12日,IBM发布了历史上第一台个人电脑IBM PC。IBMPC采用了Intel8088处理器,并搭载了Microsoft提供的MS-DOS操作系统,它的问世不仅定义了个人电脑的标准,也推动了整个行业的发展。
然而,IBM在个人电脑市场上的领导地位开始受到挑战。1987年,IBM推出了PersonalSystem/2(PS/2)系列电脑,这是IBM为了重新夺回市场控制权而做出的努力。PS/2系列拥有专用的扩展总线、操作系统和BIOS,IBM希望通过这些专有技术重新确立其在PC市场的领导地位
。但是,由于PC兼容机制造商已经建立了自己的市场地位,并且能够以更低的价格提供性能相当的产品,IBM的这一努力并未能成功夺回市场份额。到了1986年,IBM的市场份额已经下降到了26%,而这一趋势在PS/2推出后也并未得到有效逆转”。
IBM还推出了OS/2操作系统,以对抗微软的Windows。OS/2是一个多任务单用户操作系统,最初由IBM和Microsoft联合开发,旨在作为DOS的继承者。然而,由于微软在1991年终止了合作,转而全力开发Windows,IBM不得不自行继续开发OS/2。
尽管OS/2在技术上具有一些优势,但由于市场已经形成了以Wintel联盟(Windows和Intel的联盟)为核心的软件生态,IBM的努力未能成功。微软的Windows操作系统凭借其广泛的软件兼容性和不断增长的生态系统,逐渐确立了其在操作系统领域的垄断地位。
随着个人电脑成为家庭和办公室的必需品,IBM逐渐失去了在个人电脑市场的技术优势。到了1990年代,像康柏这样的公司取代了IBM成为美国最大的个人PC生产商。
在20世纪80年代至90年代,处理器架构领域发生了一场重要的技术竞争,即精简指令集计算机(RISC)与复杂指令集计算机(CISC)之间的较量。这场竞争的核心在于处理器设计的理念和效率。
CISC架构,如英特尔的x86系列,拥有丰富的指令集,旨在通过硬件实现更多的功能来减少编程的复杂性。x86架构的特点是向后兼容,支持大量的软件生态系统,这使得它在个人电脑市场占据了主导地位。然而,CISC架构的处理器通常更为复杂,制造成本较高,且功耗较大。
RISC架构,如MIPS、SPARC和后来的ARM,推崇简单性,每个指令通常在一个时钟周期内完成,这使得处理器可以以更高的频率运行,从而提高性能。RISC处理器的设计目标是提高指令吞吐量,通过简化指令集来提高处理器的效率和响应速度。RISC架构的处理器通常具有较低的功耗和更高的性能密度,这使得它们在移动和嵌入式设备市场非常受欢迎。
尽管学术界和一些市场观察者普遍认为RISC是未来的趋势,但英特尔依然坚持CISC技术,并对其进行了持续的优化和创新。英特尔通过引入新的微架构,如Pentium Pro的超标量架构和后来的Core架构,显著提高了处理器的性能和效率。这些改进包括增加更多的缓存、提高流水线的效率、引入超线程技术以及采用更先进的制造工艺。
英特尔还通过不断的技术创新,如引入高速缓存、更大的晶体管和pipelining技术,来提高CISC处理器的性能。这些技术的发展和应用,使得CISC处理器在性能上能够与RISC处理器相媲美,同时保持了与现有软件生态系统的兼容性。
最终,英特尔在这场技术较量中取得了胜利,巩固了其在处理器市场的领导地位。这得益于英特尔在CISC架构上的持续创新,以及对市场需求的深刻理解。英特尔的处理器在个人电脑、服务器和数据中心等领域继续保持着广泛的应用,而RISC架构则在移动设备和特定的高性能计算领域发挥着重要作用。这场CISC与RISC的竞争,推动了整个处理器行业的技术进步和创新,为今天的计算设备提供了多样化的选择。
尽管英特尔决定退出传统的内存业务,专注于微处理器的开发和生产。然而,这一决策并不意味着英特尔完全退出了存储器领域。通过与美光科技(Micron)的合作,英特尔在存储器产业中仍然保持着重要的影响力。
英特尔和美光的合作可以追溯到20世纪90年代,当时两家公司共同研发了相变存储器(PCM)技术,这是一种新型的非易失性存储器技术。这种技术利用材料在不同相态之间的转变来存储数据,具有高速写入、低功耗和高耐用性的特点。通过这种合作,英特尔和美光共同推动了存储器技术的发展,并在这一领域保持了竞争力。
此外,英特尔在存储器领域的专利技术也为其带来了可观的专利授权收入。这些专利涵盖了存储器材料、存储单元结构、存储阵列等多个关键技术领域,显示了英特尔在存储器产业中的创新能力和技术积累。