从IDF2009看服务器市场风云变幻（二）

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挑战者

然而，早在Pentium Pro（1995年——Nehalem-EP被称为服务器处理器15年来的大跃进；当时笔者还在读初中，就已经感受到了Pentium Pro的威力：侵入服务器和工作站市场）的时候，x86处理器内部就已经实现了类似RISC的架构，通过将x86指令转换成uops这样的类RISC指令集，x86处理器实际上融合了RISC架构的部分优势。

Tick-Tock战略

并且，x86处理器的研发也非常迅猛——从Tick-Tock战略上可以得到很直观的认识——最新的Nehalem-EP具有着直联架构、超线程技术等众多特性，x86架构持续不断提升的效能让占据高端服务器市场的RISC处理器感受到了非常大的压力。实际上，同为x86处理器的AMD Operton压力和Intel自家的IA64－Itanium压力也很大。大概是由于专心于Nehalem架构的缘故，近年Itanium的开发有些延迟，Tukwila Itanium 2不停地延期。这或许还跟Tukwila类似Nehalem这样的架构大变化有关：Tukwila使用了QPI总线，未来可能会出现Nehalem-EX与Tukwila并存的异构系统。

Tukwila内核

独特的x86指令集

包括笔者接触的一些编辑在内，偏向于“学术”的业界人士对x86指令集大概都不会有好感，包括x87，甚至包括IA64指令集在内，Intel创造出的典型的CISC指令集都不能称之为一个“优美”的设计，例如x86指令集采用的堆叠指令：

为什么直联架构可以很明显地提升性能？这要先从x86架构的存储体系说起。在很久很久以前，在一个记忆体短缺的时代——不仅仅处理器外面记忆体很少，处理器里面也是。使用了CISC架构的x86处理器里面只有8个GPR通用寄存器（一般的RISC处理器有32个以上的通用寄存器，现在的x86-64有16个通用寄存器），由于通用寄存器数量上的短缺，因此不像RISC处理器那样，CISC的x86处理器使用了堆叠运算指令。堆叠运算也就是将运算结果保存在源寄存器上的，如ADD AX, BX指令会将AX寄存器与BX寄存器的内容相加，并将结果保存到AX上——这样对比于使用三个寄存器做同一运算的非堆叠指令RISC架构就节约了一个寄存器，然而相应地源寄存器的内存就销毁了。x86架构需要执行大量的Load/Store微指令（Pentium Pro开始具备）来进行寄存器-寄存器或寄存器-内存之间的数据搬运操作。RISC处理器当中，Load/Store操作也很频繁。

现在来看这样的设计简直是无法想象，不过这样脑残的设计不仅仅用到了今天，而且还加速到了一个不可思议的境界……在与各种RISC架构处理器的交锋也不落下风……回到架构上，由于x86架构实际上是通过耗费寄存器带宽及缓存-内存带宽来节约处理器内部寄存器数量，大量的Load/Store操作（Load操作占据了x86 uops当中的约30%），对缓存乃至内存的性能非常依赖。

不幸地，或者幸运地，x86/x87/ia64这些奇怪的指令集架构不仅仅活得很好，并且对“优美”的RISC架构造成了越来越大的威胁，为什么呢？

经济性原理

按理来说，一种指令集架构应该具有长远的考量，作为实际的处理器产品，应该服从于指令集的大架构才对，然而在实际上，x86指令集从出现开始就很诡异，并不断地在新的处理器当中进行更新，并且提供的指令集有些匪夷所思，每次推出新指令集扩展后，都会让人感到：这个指令挺好，为什么不在上一次更新中和其有关联的指令一起推出呢？等等。

其实，这些都是为了利于生产制造而导致的。从经济性原理上说，及早推出产品、加大出货量才是正途，这些哪些的缺点可以留待下一代产品来完成。如果没有“量”，活不到下一代，那么空有完美的架构也无济于事。很多架构优秀的商用处理器厂商就是制造不力这样倒下了。

反过来说，既然有了量，那么就有了研发费用，因此Intel每推出一代新的产品，确实会具有这样那样的更新，至于其它厂商们，能不能顺利出新产品还是一个问题。（IT168）