双芯记-2

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系列目录 双芯记(A Tale of Two Chips)

  1. 双芯记(A Tale of Two Chips)
  2. 双芯记-2
  3. 双芯记-3

* RISC危机:杀手Micro-P6微架构

虽然早在七十年代中期,IBM的John Cocke就已经展开了RISC相关技术的研究-编译器对传统CPU的寻址模式和复杂指令的支持效率问题等,但产生广泛影响的还是UCBerkeley的David Patterson团队和Stanford的John Hennessy团队在八十年代初的研究。ARM的初始设计者回忆受RISC-I项目的启发,他们认识到一个小型团队也能开发出性能相当的处理器,所以决定为BBC电脑自主设计微处理器(ARM1)。至于RISC名字的由来,据Patterson回忆,是在一次开车途中和同事讨论如何为项目取得资助得来的:他们希望能得到DARPA的青睐,而DARPA信奉的原则是“High Risk,High Payoff”,那不如就叫RISC,听起来就符合口味。Patterson也真算是个营销天才,后面的RAID这个名字也是琅琅上口,相信每个做存储的工程师都知道。

在一系列论文和项目的推动下,RISC在工业界红火起来,到九十年代初,先后有John Hennessy团队下海创办的MIPS,Sun的SPARC,DEC的Alpha,HP的PA-RISC,IBM等联合开发的PowerPC等出现-而英国的ARM当时还只能算是吴下阿蒙,而Intel和AMD也推出了自己的RISC架构-i860/960和29k。这些RISC设计也确实体现了更强的性能,在服务器市场,小型机被替代,一时间,RISC将一统天下的传言甚嚣尘上,而下一个目标自然就是PC了。但说到RISC和CISC之争,却多半是受媒体推动。在原始的RISC设计者看来,8086虽然不算优雅,但还是被分类为简单机器一方,主要目标是VAX和432系列机器。而媒体和受媒体控制的买单者却认为市场上所有非RISC机器都是CISC架构,于是一场持续多年的名份之争开始了-为什么说是名份之争,一位业界大佬有一个很有意思的观点:RISC只不过把CISC的微码由内部ROM移到了芯片外的主存里。

这个时候,x86阵容挺身而出的是由Robert Colwell领导的P6团队。P6是Intel内部微架构代号,她首次在Intel的处理器上引入了微指令(uops)的概念,也就是说,在译码之后,x86就变成了一条或者多条uops,执行流水线的设计就可以利用几乎所有的RISC优点-规整和简单的指令集和执行部件等等。从1990年开始设计,到1995年正式推出产品Pentium Pro,这款五年之作确实也不负众望,200MHz版本的Pentium Pro在整数性能方面,一举击败当时所有的RISC设计-包括300MHz的Alpha 21164,震惊业界。PC市场,从Pentium Pro,PII,直到PIII都是采用这个微架构,即使是现在的Core微架构和Nehalem微架构,在主体上跟P6的差别也并不是太大,而且P6微架构也是Intel大举进军服务器市场的开始。2005年,Robert Colwell本人也跟随Seymour Cray和Frederick Brooks等先辈,荣获Eckert-Mauchly奖-”For outstanding achievements in the design and implementation of industry-changing microarchitectures, and for significant contributions to the RISC/CISC architecture debate.” Robert Colwell的著作“The Pentium Chronicles: The People, Passion, and Politics behind Intel’s Landmark Chips”讲述了整个P6的开发过程,在笔者个人看来,这本书属于芯片领域的“人月神话”,文笔优美,技术论述独到,趣闻轶事不断,实属我等案头必备。

(10个打分, 平均:4.10 / 5)

雁过留声

“双芯记-2”有11个回复

  1. appleleaf 于 2010-03-14 1:31 上午

    好文,期待续篇。

  2. heng 于 2010-03-14 2:54 上午

    我就是一吃奶的娃,天天吮吸弯曲的乳汁,呵呵,继续期待续篇。

  3. 陈怀临 于 2010-03-14 5:30 下午

    Kiss在文章中提到P6对Intel的重要性。我在这里加一个注:

    “。。。而基于P6微结构的低功耗的Pentium M(研发为Intel在以色列的R&D)的成功,导致了目前Intel的主流微结构–低功耗,追求TLP(Task Level Parallism)的SMT多核技术以到达高性能计算。Core,Nehalem都是P6的后代。Netburst成为一个历史。”

    Intel CPU名称与微结构映射关系

  4. John 于 2010-03-14 6:43 下午

    The Pentium Chronicles: The People, Passion, and Politics behind Intel’s Landmark Chips

    在国内哪里能看到?

  5. John 于 2010-03-14 7:33 下午
  6. ABC 于 2010-03-15 1:46 上午

    怀念奔腾啊,第一台PC.

  7. 弯曲fans 于 2010-03-15 5:01 下午

    好文,期待中…

  8. leviathan 于 2010-03-16 8:45 下午

    P6确实是一个经典的东西,看过CMU的一本教材,分析了P6 microarchitecture,很nice

    ps, 啥时候能更新啊?

  9. John 于 2010-03-16 10:33 下午

    >P6确实是一个经典的东西,看过CMU的一本教材

    Which one?

  10. leviathan 于 2010-03-16 11:38 下午

    @John: Modern Processor Design:fundamentals of superscalar processors

    http://www.amazon.com/Modern-Processor-Design-Fundamentals-Superscalar/dp/0072829680

  11. yy 于 2010-04-19 3:51 上午

    期待楼主继续下文。。。呵呵,双芯记应该还有很多值得一讲的