摩爾定律與奔騰的芯- INTEL 《浪潮之巔》讀書筆記

一、正文
1、摩爾定理(Moore's Law)
關於比爾 - 蓋茨的故事,其中一個是他和通用汽車公司老闆之間的對話。蓋茨說, 如果汽車工業能夠像計算機領域一樣發展,那麼今天,買一輛汽車只需要 25 美元,一升汽油能跑四百公里 。
最早看到這個現象的是英特爾公司的創始人 戈登 - 摩爾
( GordonMoore )博士。早在 1965 年,他就提出,在至少十年內,積體電路的整合度會每兩年翻一番。後來,大家把這個週期縮短到十八個月。現在, 每十八個月,計算機等 IT 產品的效能會翻一番;或者說相同效能的計算機等 IT 產品,每十八個月價錢會降一半 。
在人類的文明史上,沒有任何一個其它行業做到了這一點。
其中最關鍵的原因是,和任何其它商品相比, IT 產品的製造所需的原材料非常少,成本幾乎是零 。以半導體行業為例, 一個英特爾的酷睿雙核處理器集成了二點九億個電晶體,三十年前的英特爾 8086 處理器僅有三萬個電晶體。雖然二者的整合度相差近一萬倍,但是所消耗的原材料差不太多 。
摩爾定理
給所有的計算機消費者帶來一個希望,如果我今天嫌計算機太貴買不起,那麼我等十八個月就可以用一半的價錢來買。
在美國,主要 IT 市場大都只有一大一小兩個主要競爭者。比如,在計算機處理器晶片方面,只有英特爾和 AMD ;在高端系統和服務方面,只有 IBM 和太陽;在個人電腦方面,是惠普和戴爾
2、安迪-比爾定理(Andyand Bill's Law)
雖然摩爾定律告訴我們半導體的迭代速度是如此迅猛,那是什麼動力促使消費者不斷地主動去更新自己的硬體呢? IT 界把它總結成 安迪 - 比爾定理
,即比爾要拿走安迪所給的。
安迪是原英特爾公司 CEO 安迪 - 格魯夫
( AndyGrove ),比爾就是微軟的創始人 比爾 - 蓋茨
。
例如, 微軟的 Vista 相比前一個版本 XP ,也許多提供了 20% 的功能,但是它的記憶體使用幾乎要翻兩番, CPU 使用要翻一番 。就這樣,在 IT 領域,各個硬體廠商恰恰是靠軟體開發商用光自己提供的硬體資源得以生存。
作業系統和軟體榨取硬體資源大致有三種方式:
1、由於人工成本的提高,為了節省軟體工程師寫程式和調程式的時間,程式設計的語言越來越好用,但同時效率卻越來越低
2、軟體工程師做事情更講究自己的工作效率,程式的規範化和可讀性等等,可維護性和效率之間天然會有衝突。
3、對某軟體執行結果的時長或對遊戲更高畫質的追求。
目前衡量一個好遊戲最重要的主流標準是畫質夠不夠頂尖,而任天堂這種比較追求遊戲性而畫質退而求其次的公司,反而是我比較欣賞的,前者更感覺有利益集團的推手導致的現如今的風氣。
就這樣,安迪- 比爾定理把原本屬於 耐用消費品 的電腦、手機等商品變成了 消耗品 ,刺激著整個 IT 領域的發展。
3、反摩爾定理(Reverse Moore's Law)
微軟永遠離破產只有 18 個月。 —— 比爾·蓋茨
Google (谷歌)的 CEO 埃裡克 - 施密特
在一次採訪中指出,如果你反過來看摩爾定理,一個 IT 公司如果今天和十八個月前賣掉同樣多的、同樣的產品,它的營業額就要降一半。 IT 界把它稱為 反摩爾定理
。
反摩爾定理逼著所有的硬體裝置公司必須趕上摩爾定理規定的更新速度。事實上,所有的硬體和裝置生產廠活得都是非常辛苦的。一旦不能做到摩爾定理規定的發展速度,它們的盈利情況就會一落千丈。
一個效應的反作用也是很可怕的。
反摩爾定理積極的一面更為重要,它促成科技領域質的進步。反摩爾定理使得IT 行業不可能像石油工業或者是飛機制造業那樣只追求 量變 ,而必須不斷尋找 革命性 的創造發明。
4、英特爾
在美國西海岸舊金山到聖荷西市( SanJose )之間,圍繞著舊金山海灣有幾十公里長,幾公里寬的峽谷,通常稱為矽谷。(在圖中綠線圈出來的部分)那裡之所以叫矽谷並不是因為它生產矽,而是它有很多是使用矽的半導體公司,包括全世界最大的半導體公司英特爾公司
它給了每臺微機一個奔騰的芯。
1955 年,“電晶體之父” 威廉·肖克利
離開 貝爾實驗室 ,建立 肖克利半導體實驗室
,並吸引許多有才華的年輕科學家加入。但很快,肖克利的管理方法和怪異行為引起員工的不滿。
1957 年,被肖克利稱為“ 八叛逆
”的羅伯特·諾伊斯、高登·摩爾、朱利亞斯·布蘭克、尤金·克萊爾、金·赫爾尼、傑·拉斯特、謝爾頓·羅伯茨和維克多·格里尼克聯合辭職,並於 10 月共同創辦 快捷半導體公司
。
1968 年 7 月,由於快捷半導體快速發展,導致內部組織管理與產品問題日益失衡。快捷半導體其中兩位共同創辦人羅伯特·諾伊斯、 高登·摩爾
請辭,並於同年 7 月 16 日以“整合電子”一名共同創辦 英特爾
公司。
一開始,英特爾的產品被認為是低效能、低價格。
1978 年,IBM 為了短平快地搞出 PC ,也懶得自己設計處理器,拿來英特爾的 8086
就直接用上了。這一下子,英特爾一舉成名。
隨後, 英特爾靠 80286
80386
80486
完成了對 IBMPC 相容機機市場一統江湖的偉業。
1993 年,英特爾公司推出 奔騰
(Pentium)處理器。從奔騰起,英特爾公司不再以數字命名它的產品了,但是在工業界和學術界,大家仍然習慣性地把英特爾的處理器稱為 x86 系列
。
2006 年,首批 酷睿
Core 2 處理器開始發售。
5、英特爾與摩托羅拉
正如同羅馬帝國的崛起是通過在布匿戰爭中打敗原有的霸主迦太基而完成的,英特爾的崛起是靠擊敗老牌半導體公司 摩托羅拉
而實現的。
1979 年,摩托羅拉推出 68000
,得到了很多高階產品的青睞。這個名字是以它整合的電晶體數目六萬八千個而獲得的。它除了被用於主要的工作站上,後續的 68020
還並被蘋果選為麥金託什的處理器。不過隨著後來蘋果也開始使用英特爾的處理器,摩托羅拉徹底推出了微機處理器市場。
摩托羅拉在資金、技術各方面都明顯強於英特爾。在很長時間裡,它的處理器從效能上講要優於英特爾的同類產品。摩托羅拉之敗,原因有如下幾點:
(1)首先是外界微軟的因素,即英特爾有了 微軟 這個沒有簽約的同盟軍。有人甚至把 PC 機行業稱為英特爾 / 微軟體制。
(2)總部在美國中部伊利諾斯州的摩托羅拉雖然也是一個高技術公司,也經歷了八十年代的資訊革命,但是它的作態完全還是五六十年代的 傳統公司 。比如,摩托羅拉公司由加爾文( Galvin )兄弟創辦,公司六十年代傳到了兒子手裡,八九十年代傳到了孫子手裡,是個典型的 家族公司 。而英特爾公司不一樣,是一個典型的 矽谷公司 。
正如中日甲午戰爭,因為一個在專制的農業時代後期的軍隊很難打贏一個興起的工業化國家的軍隊。
(3)在業務上,半導體只是摩托羅拉的 一個部門 ,而微機處理器又只是其半導體部門的一項業務,可是它對於英特爾來講卻是全部。英特爾公司做事情非常 專注 ,直到今天,它一直集中精力於個人微機的處理器。
而業務多元化的摩托羅拉最後除了 在微機處理器上敗給了英特爾,在手機上碰到了諾基亞,在訊號處理器( DSP )上又敗給了德州儀器( TI ) 。
6、複雜指令( CISC )和簡單指令( RISC )集之爭
現如今的計算機系統結構可以根據指令集合分成 複雜指令( CISC )
和 簡單指令( RISC )
兩種。
精簡指令系統只保留很少的常用指令並將一條複雜的指令用幾條簡單的指令代替。基於精簡指令集的設計思想是計算機發展史上的一次革命,它使得計算機處理器的設計得到很大簡化,同時由於精簡指令集的處理器可以保證每條指令執行時間相同,處理器內各部分可以很好地流水作業,處理器速度可以比同時期的基於複雜指令的處理器要來得快。
而且在 學術界幾乎一邊倒地認為複雜指令集的設計過時了,精簡指令集是先進的 。尤其是美國所有大學計算機原理和計算機系統結構兩門課全是用軒尼詩和派特森合寫的教科書。
英特爾在推出過渡型複雜指令集的處理器 80486 的同時,推出了基於精簡指令集的 80860 。這個產品事實證明不很成功,顯然,市場的傾向說明了使用者對相容性的要求比效能更重要。因此,英特爾在精簡指令上推出 80960 後,就停止了這方面的工作,而專心做 " 技術落後 " 的複雜指令系列。 在整個九十年代,工業界只有英特爾一家堅持開發複雜指令集的處理器,對抗著整個處理器工業。
一個酷睿處理器如果晝夜不停使用,一年的耗電量已經等同於它的價格。因此,今後處理器設計必須考慮能耗。
而英特爾複雜指令的晶片不如精簡指令的處理器設計簡單,相對比較難做到 低能耗 。
它可以在每個處理器的開發上投入比任何一種精簡指令處理器多的多的研發經費和人力,這樣,英特爾通過高強度的投入,保證了它處理器效能提升得比精簡指令還要快。
英特爾經過十年努力終於打贏了對精簡指令集的處理器之戰。需要強調的是,英特爾不是靠技術,而是靠市場打贏的此戰。
7、英特爾和 AMD
英特爾和 AMD 的關係基本上是既聯合又鬥爭。
聯合之處在於:
(1)AMD 從血緣來講應該是英特爾的族弟,因為它也是從快捷半導體分出來的,也在矽谷,只比英特爾晚幾年。
(2)它們在開拓 x86 市場,對抗精簡指令集的工作站晶片方面利益是一致的。因此它們在市場上的依存要多於競爭。
(3)英特爾並沒有想徹底把 AMD 打死。因為留著 AMD 對它利大於弊。它避免了反壟斷的很多麻煩。儘管今天 AMD 的股值只有英特爾的 5%,構成不了多大威脅。
鬥爭之處在於:
(1)AMD 總是不斷推出和英特爾相容的、更便宜的替代品。
(2)AMD 有時會主動出擊。比如利用自己提早開發出 64 位處理器的優勢,率先在高階市場挑戰英特爾,並一舉拿下了伺服器市場的不少份額,最高甚至達到了 40%。但在接下來的一年裡,英特爾千呼萬喚始出來的酷睿雙核處理器卻面世了。
8、遊戲主機市場
Sony 和微軟遊戲主機的處理器用的是 AMD,而任天堂最新的 switch 用的是 Nvidia 的 Tegra 處理器。
二、總結教訓:
大家都說英特爾是一個專注的公司,只專注做好 PC 的處理器市場,我覺得有誤,他也嘗試去做了伺服器乃至手機的處理器,可惜卻不是很理想。現今科技公司的大公司病不是好治的,這也是 IT 行業江山代有人才出,獨領風騷僅幾十年的有意思之處了。