?從Intel和Arm雙雄爭(zhēng)霸讀懂芯片的前世今生

這幾天中興事件持續(xù)發(fā)酵以來，各種議論紛紛擾擾。

上周，新智元推送了《中國芯“逃兵”：缺芯是因?yàn)槿卞X；中國芯“老炮”：芯片救國靠BAT不是開玩笑》一文，引起了無數(shù)從業(yè)者熱議。

有十余年芯片從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的水木網(wǎng)友torvaldsing告訴新智元，這幾天對(duì)他觸動(dòng)最大的，還是碧樹西風(fēng)寫的這句話：

一碗牛肉面，真的要用牛肉，真的要用面，真的要燉很久，這么簡(jiǎn)單的道理，偌大一個(gè)國家，這么多精英，過去這么多年了，咋就不能懂呢？

做芯片很難，做核心芯片更難，做需要生態(tài)系統(tǒng)的CPU芯片，比大家想象得都要難。

因此，torvaldsing投書新智元，嘗試談一談x86生態(tài)系統(tǒng)和ARM生態(tài)系統(tǒng)的艱難發(fā)展歷程和殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，向大家介紹一下做CPU的各種困難，以及眼下能看到的一線希望。

以下是torvaldsing的雄文：

我盡量寫得輕松一些，因?yàn)槠鋵?shí)這個(gè)話題很有趣，仔細(xì)探究起來，很多看似爆炸性的新聞，其實(shí)草蛇灰線伏脈千里，在很早之前就發(fā)端了，這其中的故事，真的像演義小說一樣好玩。

本文會(huì)羅列很多的往事和參考資料，保證有誠意。一些地方?jīng)]忍住加上了一些三腳貓的分析，歡迎拍磚打臉。

x86生態(tài)系統(tǒng)

如今Intel在服務(wù)器市場(chǎng)占有率近乎100％，在桌面市場(chǎng)也大于80％，再加上Intel一貫重視宣傳，在普通大眾的心目中，Intel就是芯片的代稱，甚至是高科技的代稱。但I(xiàn)ntel并非生而如此，它的牛X千真萬確是熬出來的，是在列強(qiáng)環(huán)伺的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中殺出來的。

稱王

七十年代，在搭上IBM PC這趟快車之前，Intel的8位處理器已經(jīng)很成功，但也有很多競(jìng)爭(zhēng)者，Zilog是其中翹楚，它研發(fā)的Z80系列產(chǎn)品和Intel的8080兼容，性價(jià)比高。一直到90年代，中國很多大學(xué)的微機(jī)實(shí)驗(yàn)課，還在用Zilog的板子。當(dāng)時(shí)還有一款處理器風(fēng)頭不遜于8080系列，即MOS公司的6502。后來MOS把6502的ISA（指令集架構(gòu)）授權(quán)給了眾多廠商，流傳甚廣。70年代蘋果創(chuàng)立之初的Apple－I和Apple－II，80年代任天堂的紅白機(jī)，90年代初的小霸王學(xué)習(xí)機(jī)，90年代末的文曲星，都使用了6502系列的CPU。

IBM PC給了Intel和微軟大發(fā)展的機(jī)會(huì)。但它倆必須面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)。IBM PC是IBM主導(dǎo)下的一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)零部件都是可以替換的。所以才有了“兼容機(jī)”的概念，和延續(xù)至今的裝機(jī)市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)IBM要求Intel必須把x86指令集授權(quán)給其它廠商，避免CPU供應(yīng)商一家獨(dú)大。（詳細(xì)的x86兼容處理器生產(chǎn)廠家列表見https：／／en．wikipedia．org／wiki／List＿of＿x86＿manufacturers）IBM自己也有生成x86兼容CPU的權(quán)力。同時(shí)，為了限制微軟的MS－DOS，IBM自己也做DOS操作系統(tǒng)，名為PC－DOS。

在IBM PC陣營(yíng)內(nèi)部，Intel面對(duì)其它CPU供應(yīng)商的競(jìng)爭(zhēng)，在陣營(yíng)外部，還要和蘋果的Macintosh電腦競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)時(shí)蘋果已經(jīng)換用Motorola 68000系列CPU，性能強(qiáng)勁，圖形界面誘人。當(dāng)時(shí)用Mac的人，逼格要高于用IBM PC的人。

Intel頂著陣營(yíng)內(nèi)外的競(jìng)爭(zhēng)壓力，苦心孤詣地發(fā)展壯大。這時(shí)候潛在的威脅在慢慢醞釀。從1981年的RISC－I開始，精簡(jiǎn)指令集（RISC）逐步流行起來，誕生了一系列RISC風(fēng)格的CPU：1985年MIPS公司推出第一款商用的RISC芯片，HP公司在1986年推出PA－RISC，SUN公司在1987年推出SPARC，Motorola在1988年推出MC88000。當(dāng)時(shí)大家普遍認(rèn)為RISC優(yōu)于以x86為代表的CISC風(fēng)格CPU，就連Intel和AMD也害怕在RISC潮流中落伍，AMD在1987年推出了AM29000，Intel在1988年推出了i860／i960。

開始時(shí)RISC似乎并沒有威脅到桌面市場(chǎng)，MIPS、PA－RISC、SPARC全是用來做服務(wù)器和工作站的。被蘋果流放的喬布斯用MC88000系列CPU做NeXT桌面電腦，鎩羽而歸。1986年，英國的Acorn公司推出了一款名為ARM的RISC處理器，次年，它還配了個(gè)操作系統(tǒng)叫RISC OS，強(qiáng)攻桌面市場(chǎng)，可惜最終只在英國掀起來了一些波瀾。

1991年，RISC陣營(yíng)實(shí)實(shí)在在地殺入桌面市場(chǎng)。這一年，IBM看到在PC陣營(yíng)里，Intel和微軟這兩個(gè)小弟坐大，慢慢不受自己的控制，索性拉攏Apple和在RISC市場(chǎng)不得志的Motorola，推出了PowerPC架構(gòu)，由IBM和Motorola生產(chǎn)芯片，Apple做操作系統(tǒng)和整機(jī)，推出全新的Power Macintosh電腦。這三家組成了AIM（Apple－IBM－Motorola）聯(lián)盟，氣勢(shì)洶洶地向Wintel聯(lián)盟發(fā)起攻擊。

結(jié)果是Wintel贏了，個(gè)中原因眾說紛紜。有人說Wintel保持對(duì)已有軟件的向下兼容，而Apple頻繁更換底層的CPU，導(dǎo)致的不兼容氣走了用戶，然后由此強(qiáng)調(diào)軟件生態(tài)的重要。我則以為，歷史的發(fā)展有一定的偶然性，如果當(dāng)時(shí)Wintel不是比爾蓋茨和格魯夫在掌舵，而Apple是喬布斯在掌舵，可能結(jié)局完全不同。2005年，喬布斯掌舵下的蘋果，把Mac里面的CPU由PowerPC換成Intel的芯片，就完成得干脆利落，沒怎么受到軟件生態(tài)的牽絆。

總之，在80年代，大家就已經(jīng)深深懂得CPU的ISA是軟件生態(tài)系統(tǒng)的根基，不愿讓這個(gè)“生態(tài)之根”被別人控制。整機(jī)和系統(tǒng)的制造商，通過強(qiáng)制CPU廠商給其它廠商授權(quán)自己的ISA，來保證有第二家甚至更多的供應(yīng)商。如果不慎“生態(tài)之根”被別人控制了，例如IBM被Wintel篡了權(quán)，甚至不惜另起爐灶來競(jìng)爭(zhēng)。

同樣是把自己的指令集授權(quán)給其它廠商，Intel把幾乎所有的其它供應(yīng)商都擠死了，只省下AMD茍延殘喘；MOS則銷聲匿跡了，完全靠其它生產(chǎn)商把6502系列延續(xù)到了二十一世紀(jì)。造成這一差異的原因縱有千萬條，我想“打鐵還需自身硬”是最根本的。

霸業(yè)

在桌面市場(chǎng)上，Windows 95和Windows 98這兩款操作系統(tǒng)，讓W(xué)intel聯(lián)盟登上了霸業(yè)的頂端。從1995年到2003年，Intel看起來簡(jiǎn)直是不可戰(zhàn)勝的。

與此同時(shí)，Intel還把幾乎所有的RISC架構(gòu)的CPU都干趴下了，占領(lǐng)了服務(wù)器市場(chǎng)。原因大概有這么幾點(diǎn)。

第一，從技術(shù)角度講，RISC是一種設(shè)計(jì)CPU的理念，而不是具體的某一種ISA。像x86這樣的復(fù)雜指令集，其實(shí)在實(shí)現(xiàn)過程中，也能借重RISC的理念。1989年的80486，已經(jīng)隱隱地可以看到RISC風(fēng)格的流水線，1995年的Pentium Pro，其核心已經(jīng)是一個(gè)亂序執(zhí)行的RISC了，只不過多了一個(gè)復(fù)雜的譯碼邏輯，把x86指令拆分成RISC風(fēng)格的微操作。因此從技術(shù)角度講，RISC指令集未必比x86有優(yōu)勢(shì)。

第二，RISC成也UNIX，敗也UNIX。UNIX和C語言樹立了很好的軟件開發(fā)傳統(tǒng)，確保同一套代碼可以很方便地在不同CPU之間移植。80年代，一大堆RISC架構(gòu)的CPU，都可以很快配上自己的UNIX，很快把已有的C語言編寫的應(yīng)用跑在CPU上，然后就可以賣了。SUN公司的SPARC配有Solaris，HP公司的PA－RISC配有HP－UX，IBM公司的PowerPC配有AIX。

這些林林總總的UNIX變體，反過來又進(jìn)一步促使UNIX生態(tài)系統(tǒng)中軟件開發(fā)人員重視代碼的可移植性，大家都很小心地圍繞POSIX標(biāo)準(zhǔn)來編程，避免過分依賴于某個(gè)操作系統(tǒng)獨(dú)有的功能。這樣，一旦Intel芯片攜Linux（一種開源的UNIX變體）來和RISC架構(gòu)的工作站競(jìng)爭(zhēng)，軟件應(yīng)用就紛紛以很小的移植難度，離開了昂貴的專有UNIX工作站。

第三，當(dāng)時(shí)PC市場(chǎng)比服務(wù)器市場(chǎng)大得多，Intel在PC市場(chǎng)的盈利幫助它研發(fā)更好的服務(wù)器芯片，巨大的出貨量降低了芯片的制造成本。研發(fā)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，奠定了Intel最終勝利的基礎(chǔ)。

這段時(shí)間，Intel還幾次面臨挑戰(zhàn)，每次都成功保衛(wèi)了自己對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的掌控權(quán)。

第一個(gè)挑戰(zhàn)，來自Internet瀏覽器。Netscape Navigator誕生后，對(duì)微軟和Intel都是挑戰(zhàn)。雖然當(dāng)時(shí)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁還非常初級(jí)，但是已經(jīng)有人喊出“Web is the computer”的概念。等到Java Applet出現(xiàn)之后，大家更是覺得可以在網(wǎng)頁上實(shí)現(xiàn)桌面應(yīng)用的效果，未來只需一個(gè)瀏覽器，就能取代桌面。Netscape的Marc Andreessen在1995年，就著手把Netscape瀏覽器打造成一個(gè)Internet OS。以那個(gè)時(shí)代的軟硬件水平，毫無疑問地，這些嘗試失敗了。

用一個(gè)高層次的軟件API，兜住所有的上層應(yīng)用，然后讓底層的硬件，都來支持這個(gè)API——這個(gè)主意不單單在技術(shù)上看起來很炫，從商業(yè)上，這是上層應(yīng)用廠商消解底層平臺(tái)廠商生態(tài)霸權(quán)的終極武器。因此，在那之后的二十年里，商業(yè)上的嘗試一直在持續(xù)，包括：

1． 騰訊開發(fā)的WebQQ和Q＋，在網(wǎng)頁里面提供一個(gè)類似Windows桌面的應(yīng)用場(chǎng)景，后來失敗了，回退到功能單一的SmartQQ。個(gè)中原因，我個(gè)人認(rèn)為還是那個(gè)時(shí)代的PC性能不夠。

2． 騰訊開發(fā)的微信小程序，在微信里面通過HTML5和Javascript實(shí)現(xiàn)手機(jī)App的功能，可以橫跨iOS和Android。

3． 谷歌推出ChromeOS和ChromeBook筆記本，里面跑的應(yīng)用，全都是基于HTML5和Javascript的。

我個(gè)人認(rèn)為，微信小程序幾乎一定會(huì)成功，它一旦成功，騰訊必然會(huì)重燃在PC平臺(tái)上做Q＋的野心。Intel在桌面的霸權(quán)，最大的威脅不是AMD，也不是ARM，而很可能是HTML5＋Javascript，熟悉“降維打擊”的人，對(duì)此不會(huì)感到意外吧。

第二個(gè)挑戰(zhàn)，來自虛擬機(jī)（Virtual Machine）和JIT（Just－in－time）編譯器。先鋒是Java的虛擬機(jī)JVM，后來微軟也推出了DotNet虛擬機(jī)，支持C＃等語言。虛擬機(jī)有一套虛擬的指令集，源代碼先被編譯到這個(gè)虛擬的指令集上，在程序運(yùn)行時(shí)，JIT編譯器再把這套虛擬指令集編譯為CPU的原生指令集。面向虛擬機(jī)開發(fā)的程序，例如Java Applet，可以在不同的CPU和操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行。



如果有某個(gè)虛擬機(jī)，它的指令集可以無縫支持所有的編程語言，還能保證高效率，那么所有CPU的都將被OTT（over－the－top）了，就像短信被微信OTT一樣。可惜還沒有一個(gè)虛擬機(jī)可以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。現(xiàn)在大家熟知的虛擬機(jī)，都是和語言綁定的，例如JVM只支持Java、scala、kotlin等；DotNet虛擬機(jī)只支持C＃、VB．net等；V8只支持Javascript、typescript等；HHVM只支持PHP。

同一個(gè)VM上跑的語言相互調(diào)用很容易，跨VM很難互操作。由于虛擬機(jī)實(shí)在太多了，它們反而成了新的CPU架構(gòu)的攔路虎：80年代只需要搞定C語言編譯器就能賣Unix工作站，如今ARM服務(wù)器要想挑戰(zhàn)Intel，必須把所有這些基于VM的編程語言都支持得很好，JIT編譯器的效率都要做得比較高才行。

第三個(gè)挑戰(zhàn)，來自Transmeta公司對(duì)x86指令集的Emulation（Emulation這個(gè)詞很難翻譯，索性不翻了）。簡(jiǎn)單地說，Emulation就是把x86指令集看成一個(gè)虛擬機(jī)的指令集，然后用類似JIT編譯器的技術(shù)，在非x86的CPU上跑x86的程序。未經(jīng)許可用別人的ISA做CPU是違法的，但用Emulation的方式實(shí)現(xiàn)ISA則不違法（Intel和Transmeta只打過專利的官司沒打過ISA的官司，Intel還輸了）。

如今最廣為人知的Emulator是Qemu，上文提到的x86、MIPS、PowerPC、Sparc、MC68000它都可以支持。一般而言，Emulation會(huì)導(dǎo)致性能下降一個(gè)甚至若干個(gè)數(shù)量級(jí)，根本不足為慮。

1995年，Transmeta公司成立，經(jīng)過艱苦的秘密研發(fā)，于2000年推出了Crusoe處理器，用Emulation的方式，在一款VLIW（超長(zhǎng)指令字）風(fēng)格的CPU上執(zhí)行x86的程序，這樣就規(guī)避了沒有x86指令集授權(quán)的問題。Transmeta的牛X在于，雖然是Emulation，但實(shí)現(xiàn)了接近Intel處理器的性能，同時(shí)功耗低很多。2000年年底Transmeta的IPO大獲成功，其風(fēng)光程度，直到后來谷歌IPO的時(shí)候才被超過。

Transmeta最后還是失敗了，Intel在渠道上打壓它是次要原因，性能不足是主要原因。雖然VLIW在90年代中后期被廣為推崇，但事實(shí)證明，它的性能比起亂序執(zhí)行的超標(biāo)量架構(gòu)，還是差一截。另外Transmeta的芯片是在臺(tái)積電制造的，那個(gè)時(shí)候不比現(xiàn)在，臺(tái)積電的工藝水平比起Intel還差很多。2000年的時(shí)候，PC還遠(yuǎn)沒有性能過剩，性能還是比功耗重要。等到2010年，Intel的Atom處理器慢得一塌糊涂，依然靠著低功耗，點(diǎn)燃了上網(wǎng)本的大火。

Transmeta雖然失敗了，Emulation技術(shù)仍然在發(fā)展。NVidia在2008年購買了Transmeta的低功耗技術(shù)的授權(quán)。2014年，NVidia推出了Tegra K1芯片，其中的Denver處理器，利用Emulation技術(shù)，在底層的7路超標(biāo)量架構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)了ARM64指令集。值得注意的是，NVidia擁有ARM64的指令集的授權(quán)，它不是用Emulation技術(shù)來規(guī)避什么，而是用Emulation來提升性能，實(shí)現(xiàn)比硬件直接執(zhí)行還要高的性能。根據(jù)評(píng)測(cè)結(jié)果，Denver超過了當(dāng)時(shí)蘋果最好的手機(jī)CPU。近期推出的Denver2處理器的，性能更是秒殺蘋果的A9X和華為的麒麟950。

Emulation技術(shù)如果真的發(fā)展到了比直接執(zhí)行還要快，Intel的麻煩才剛剛開始。微軟聯(lián)合高通，推出基于SnapDragon835處理器的筆記本，運(yùn)行Windows 10操作系統(tǒng)，上面可以安裝x86的軟件。Intel雖然很不爽，但Emulation并不需要指令集授權(quán)，所以他只能警告說，在實(shí)現(xiàn)Emulator時(shí)，不許侵犯Intel的專利，而這一點(diǎn)，微軟和高通肯定早已考慮到了。

挫折

x86生態(tài)系統(tǒng)曾經(jīng)面對(duì)過一次最嚴(yán)重的、近乎滅頂之災(zāi)的挑戰(zhàn)。這次挑戰(zhàn)來自于誰？就來自于它的締造者Intel。

Intel心不甘情不愿地把自己的x86指令級(jí)授權(quán)給了AMD等一眾供應(yīng)商，眼睜睜看著他們分享自己的利潤(rùn)，很不爽，于是想在x86之外另起爐灶，建設(shè)自己獨(dú)享的生態(tài)系統(tǒng)。正巧在90年代初期，升級(jí)64位計(jì)算成為一個(gè)風(fēng)潮，1991年有MIPS R4000，1992年有DEC Alpha，1995年有SUN SPARC64。1994年開始，Intel聯(lián)合HP，準(zhǔn)備趁32位升級(jí)64位的時(shí)機(jī)，拋棄原有的x86架構(gòu)，新推出一個(gè)EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computing）架構(gòu)，名為IA64（Intel Architecture 64－bit）。

x86架構(gòu)兼容老舊應(yīng)用程序的能力是出了名的。8086把8位的8080升級(jí)為16位的時(shí)候，80386升級(jí)到32位的時(shí)候，都完全兼容舊有的程序。直到今天，Intel的處理器依然支持虛擬8086模式，在此模式下，可以運(yùn)行30多年前的8086程序。升級(jí)到64bit的時(shí)候，Intel居然要放棄所有之前的8位、16位、32位應(yīng)用了！可想而知當(dāng)時(shí)在業(yè)界會(huì)引起怎樣的軒然大波。Linux的締造者Linus Torvalds公開對(duì)此表示反對(duì)。

IA64進(jìn)展得并不順利，EPIC本質(zhì)上就是一種VLIW，如前所述，VLIW的性能比亂序超標(biāo)量要差。而且EPIC的編譯器非常難以開發(fā)。原定1997年就會(huì)推出產(chǎn)品，但直到1999年才發(fā)布IA64指令集，2001年才推出產(chǎn)品。另外Intel也不敢完全放棄之前的32位x86應(yīng)用，它給出的解決方案是Emulation，但EPIC不像Transmeta為Emulation做了很多專門優(yōu)化，跑32位x86應(yīng)用的性能很差。

這個(gè)時(shí)候，千年老二AMD站了出來，為x86續(xù)命。2000年，它推出了AMD64指令集，延續(xù)了x86架構(gòu)兼容老舊應(yīng)用程序的優(yōu)良傳統(tǒng)，可以原生執(zhí)行8位、16位、32位的老程序。2003年，AMD推出Opteron服務(wù)器CPU和Athlon64桌面CPU。

AMD64從技術(shù)上和生態(tài)上都?jí)毫薎A64一頭，Opteron在服務(wù)器市場(chǎng)上為AMD贏得了前所未有的成功。2004年，Intel推出了代號(hào)為Nocona的至強(qiáng)服務(wù)器CPU，它支持一種稱為EM64T的技術(shù)，EM64T就是AMD64的馬甲。江湖有傳言說，Intel曾想提出另外一套不同于AMD64的x86升級(jí)64位的方案，但微軟為了避免x86生態(tài)的分裂，極力阻止了。2012年，Intel推出了最后一代IA64的CPU，關(guān)閉了這個(gè)不賺錢的產(chǎn)品線。

回顧這段歷史，有幾點(diǎn)特別令人感慨。

首先，即使是看似無比強(qiáng)大不可戰(zhàn)勝的Intel，不顧生態(tài)系統(tǒng)中其它伙伴的利益，一意孤行也是會(huì)撞南墻的。

其次，幸好由于歷史的原因，x86生態(tài)中，AMD和Intel是交叉授權(quán)的關(guān)系，AMD有權(quán)加入3DNow這種多媒體擴(kuò)展指令，也有權(quán)加入64位指令，如果是像如今ARM的架構(gòu)級(jí)授權(quán)方式，被授權(quán)的企業(yè)不能自行加以擴(kuò)展，那可能還真沒有辦法阻止Intel了。

最后，Intel的執(zhí)行力還真是超強(qiáng)，掉頭極快，EM64T的CPU只比AMD64的CPU晚出了一年（當(dāng)然不能排除Intel早就有備份方案）。

雖然在IA64上栽了跟頭，但I(xiàn)ntel靠著自己的技術(shù)實(shí)力，持續(xù)不斷地推出性能和功耗表現(xiàn)更好的產(chǎn)品，AMD在64位戰(zhàn)役中所取得的優(yōu)勢(shì)，慢慢也被消磨掉了。

歲月如梭。進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算時(shí)代之后，服務(wù)器的需求量上升。這時(shí)RISC架構(gòu)的服務(wù)器CPU幾乎快被消滅干凈了，只剩下IBM Power奄奄一息。于是Intel幾乎獨(dú)享了服務(wù)器市場(chǎng)擴(kuò)大所帶來的紅利。但它卻高興不起來，因?yàn)橐苿?dòng)市場(chǎng)形成了ARM一家獨(dú)大的局面，移動(dòng)終端CPU這個(gè)市場(chǎng)，Intel怎么也擠不進(jìn)去。

正巧Intel在剛剛火過一把的上網(wǎng)本市場(chǎng)里設(shè)計(jì)了一種低功耗的x86核心，即Atom。Intel以Atom為武器，殺入了手機(jī)芯片市場(chǎng)。2012年，Intel的老伙計(jì)聯(lián)想，推出了第一款I(lǐng)ntel芯片的手機(jī)K800。緊接著還有Motorola的XT890。2013年，中興、華碩也有產(chǎn)品問世。但三星、小米、華為、OPPO、VIVO等出貨量大的廠商，都沒有采用Intel的芯片。這些手機(jī)大廠，看看x86生態(tài)中做整機(jī)的聯(lián)想如何艱難度日，估計(jì)心里也是一萬個(gè)不樂意讓Intel到移動(dòng)領(lǐng)域來繼續(xù)稱王。

到2014年，Intel芯的手機(jī)還是沒有打開局面，市場(chǎng)唱衰之聲一片。但I(xiàn)ntel并不想放棄。手機(jī)攻不下，那就攻平板！大廠攻不下，那就攻白牌！嫌我的芯片貴，我就給補(bǔ)貼！又過了兩年，平板也沒有攻下來。在移動(dòng)市場(chǎng)賠了上百億美金的Intel，黯然離場(chǎng)。

Intel失利的原因眾說紛紜，我覺得根本原因還是競(jìng)爭(zhēng)力不足：

首先，這個(gè)時(shí)候的臺(tái)積電已經(jīng)不是Transmeta家Crusoe芯片誕生時(shí)的吳下阿蒙，它生產(chǎn)的手機(jī)芯片的功耗和性能并不輸給Intel；

其次，這次Intel并無生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，要靠名為houdini的Emulator來執(zhí)行ARM指令集的程序，性能打了折扣。試想，Intel芯的手機(jī)如果性能和待機(jī)時(shí)間都是iPhone的兩倍，誰能抵擋得住這種誘惑？

幾乎在進(jìn)攻移動(dòng)市場(chǎng)的同時(shí)，Intel也在推出產(chǎn)品試水物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，只不過沒有大舉宣傳。2013年10月，Intel推出一款叫做伽利略的Arduino開發(fā)板，上面的CPU叫做Quark（夸克）。Quark是比Atom（原子）還小的基本粒子，這個(gè)名字暗含著輕巧、低功耗的意思。接著，Intel在2014年的CES大會(huì)和2016年的IDF大會(huì)上，先后推出了升級(jí)的愛迪生和焦耳開發(fā)板。

Intel的大名和Arduino聯(lián)系在一起多少有些奇怪。Arduino是一套可以跑在低端MCU上的C語言函數(shù)庫，是電子創(chuàng)客們的最愛。淘寶上Arduino開發(fā)板才幾十塊錢。焦耳開發(fā)板上的處理器是4核心、1．5GHz，跑Arduino太浪費(fèi)了。和它參數(shù)近似的Raspberry PI 3 Model B＋開發(fā)板，四核64位ARM Cortex A53跑1．2GHz，淘寶價(jià)不到200塊。焦耳開發(fā)板要369美元。誰會(huì)當(dāng)這個(gè)冤大頭？

物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)極度分散，有無數(shù)應(yīng)用但規(guī)模都不大，Intel賺大錢習(xí)慣了，在這個(gè)微利又需要貼近客戶做服務(wù)的市場(chǎng)里，百般不適。2017年，Intel悄悄停產(chǎn)了針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的開發(fā)板。

Intel接下來所可能面對(duì)的挫折，是ARM侵入服務(wù)器和桌面領(lǐng)域。這個(gè)話題下文還會(huì)有簡(jiǎn)單分析。

ARM生態(tài)系統(tǒng)

近幾年ARM風(fēng)光無限，搶新聞?lì)^條的能力不遜于Intel。

在很多圈外人看來，這家高科技公司好像是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新冒出來的，但其實(shí)它的歷史和幾乎和80286一樣古老。而且它自誕生以來，就以移動(dòng)（portable）設(shè)備為自己首要的目標(biāo)市場(chǎng)。它等待一飛沖天的風(fēng)口，等待了二十年。

發(fā)端

前文提到，ARM是Acorn電腦公司創(chuàng)造的。

Acorn電腦公司創(chuàng)立于1978年，在80年代初，它用6502系列CPU制造的BBC Micro電腦在英國大獲成功。6502的性能慢慢跟不上時(shí)代了，Acorn想基于80286開發(fā)新的電腦，但是Intel連樣片都不給——要是Intel大方些，ARM或許根本就不會(huì)誕生。

Acorn一氣之下開發(fā)了ARM（Acorn RISC Machine），這是世界上第一款定位中低端（而非服務(wù)器）RISC處理器。1985年，ARM1誕生（但從未被商用），后來Acorn在1986年和1990年分別推出了ARM2和ARM3，1987年推出了RISC OS和桌面電腦Archimedes。它在英國的教育市場(chǎng)獲得了一定的成功，但1990年之后，很快被Wintel的生態(tài)擊敗了。

1990年前后，研發(fā)掌上電腦成為一股風(fēng)潮。當(dāng)時(shí)有家叫做Active Book的公司，拿ARM2處理器開發(fā)一個(gè)叫做Personal Communicator的產(chǎn)品?？上Мa(chǎn)品上市前，Active Book被AT＆T收購了，AT＆T把ARM2換成了自家的Hobbit處理器。

幸好東方不亮西方亮，當(dāng)時(shí)的蘋果公司看好ARM，把自己研發(fā)的Newton平臺(tái)中的處理器，由AT＆T的Hobbit，換成了ARM。這個(gè)“彼此互換”的故事聽起來讓人頭大，大家只需要記住，ARM的第一顆商用處理器ARM2，就曾被嘗試拿來做手持的電腦。

ARM的東家是Acorn，和蘋果在電腦市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)。蘋果公司花了6周時(shí)間說服Acorn把ARM獨(dú)立出來運(yùn)營(yíng)。1990年11月27日，合資公司ARM正式成立，蘋果、Acorn和VLSI分別出資150萬、150萬、25萬英鎊，Acorn把ARM處理器相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和12名員工放在了新成立的公司里。此后，ARM的縮寫被轉(zhuǎn)而解釋為Advanced RISC Machine。

為了節(jié)省成本，新公司在劍橋附近租了一間谷倉作為辦公室，全力為蘋果的Newton研發(fā)ARM6處理器（4和5這兩個(gè)編號(hào)被跳過去了）。



Newton（牛頓）是蘋果花大力氣研發(fā)的觸屏移動(dòng)技術(shù)平臺(tái)，Newton OS是不同于Mac OS的操作系統(tǒng)（如同后來的iOS）。如果你聽過蘋果、牛頓和萬有引力的故事，應(yīng)該能體會(huì)蘋果公司對(duì)Newton平臺(tái)有多么高的期望。

Newton平臺(tái)的第一款產(chǎn)品MessagePad于1993年8月上市了，采用32位ARM610處理器，頻率為20MHz，屏幕大小為336×240，重量410克，采用4節(jié)7號(hào)電池供電，售價(jià)699美元（相當(dāng)于今天的1129美元）?？上У氖?，它銷量很差，上市頭四個(gè)月的銷量不過5萬臺(tái)。

1998年，中國的恒基偉業(yè)公司推出了一款叫做 “商務(wù)通”的產(chǎn)品，像極了Newton Messagepad。它采用Dragonball處理器，主頻僅16MHz，屏幕大小10漢字x10漢字，重量105克，采用2節(jié)5號(hào)電池供電，售價(jià)人民幣1988元?？恐昂魴C(jī)手機(jī)商務(wù)通，一個(gè)也不能少”的廣告，商務(wù)通在1999年大賣100萬臺(tái)。雖然2001年后商務(wù)通及類似產(chǎn)品很快就被越來越強(qiáng)大的手機(jī)擠出了市場(chǎng)，但讓人好奇的是，背靠營(yíng)銷能力更加強(qiáng)大的蘋果，Newton為何沒能一炮而紅？

其中一個(gè)重要的原因是，Newton重點(diǎn)宣傳的手寫識(shí)別功能表現(xiàn)很糟糕。而商務(wù)通對(duì)手寫漢字的識(shí)別率——根據(jù)我個(gè)人的體驗(yàn)——還真是不錯(cuò)，考慮到它僅僅16MHz的CPU主頻，能做到這么好簡(jiǎn)直是奇跡。當(dāng)時(shí)商務(wù)通部分型號(hào)的賣點(diǎn)就是“連筆王”，對(duì)潦草的漢字識(shí)別得相當(dāng)好。

軟件對(duì)于一款產(chǎn)品的重要性，真的是生死攸關(guān)?。?br/>
深耕

扯遠(yuǎn)了，讓我們回到ARM的故事上來。

1990年ARM創(chuàng)立之初，給自己定下的使命是“設(shè)計(jì)有競(jìng)爭(zhēng)力的、低功耗、高性能、低成本的處理器，并且使它們成為目標(biāo)市場(chǎng)中廣為接受的標(biāo)準(zhǔn)”，目標(biāo)市場(chǎng)包括：手持設(shè)備（Portable），嵌入式（Embedded Control）和汽車電子（Automotive）?？缭浇辏@個(gè)使命和市場(chǎng)定位始終未變，直到今天。

而且，根據(jù)我了解到的知識(shí)，ARM是處理器的源代碼授權(quán)這一商業(yè)模式的開創(chuàng)者。如今，芯片設(shè)計(jì)從Verilog等源代碼出發(fā)，經(jīng)過一系列自動(dòng)化或半自動(dòng)化的優(yōu)化步驟，最終形成工廠制造芯片所需要的版圖文件；整個(gè)過程類似軟件從源代碼被編譯為CPU的機(jī)器碼。但在80年代，芯片的設(shè)計(jì)自動(dòng)化非常原始。七八十年代的處理器授權(quán)，都是指令集的授權(quán)。Synopsys公司于1986年成立，1987年推出把Verilog編譯為門級(jí)網(wǎng)表的DesignCompiler，之后基于源代碼的芯片自動(dòng)化設(shè)計(jì)流程才慢慢地被建立起來。于是源代碼授權(quán)才成為技術(shù)上可行的模式。

ARM從未自己生產(chǎn)過商用的芯片。它只是將自己研發(fā)的處理器的源代碼的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）授權(quán)給芯片廠商，由它們推出最終芯片。受益于這一商業(yè)模式，盡管在1993年，Apple的Newton失敗了，但ARM并未因?yàn)樵O(shè)備賣不出去而虧錢，還幸運(yùn)地拿到了TI的訂單，于是成功盈利了。員工數(shù)量也由12人增長(zhǎng)到了42人。次年ARM又拿到了三星的訂單，員工增長(zhǎng)到70多人，搬出了谷倉。

除了源代碼授權(quán)的模式之外，ARM也做指令集授權(quán)，1995年，ARM把指令集授權(quán)給DEC，DEC很快設(shè)計(jì)出了性能更好的StrongARM處理器。1997年，StrongARM產(chǎn)品線被賣給Intel，更名為XScale。

1995年，Motorola在香港的研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于MC68000指令集開發(fā)出了針對(duì)手持設(shè)備的DragonBall處理器，在這之后的十年，DragonBall處理器一直都是ARM強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。不但Moto自己的手機(jī)用它，Palm、三星、Sony的手機(jī)也用它。當(dāng)然還有前文提到的商務(wù)通。ARM相對(duì)于Dragonball處理器有什么優(yōu)勢(shì)？我認(rèn)為最大的優(yōu)勢(shì)是從客戶需求出發(fā)的、持續(xù)的創(chuàng)新；其次是ARM的開放的商業(yè)模式。

RISC指令集一般都采用32位定長(zhǎng)指令，代碼密度比起x86之類的CISC來要差一些，但手機(jī)的存儲(chǔ)空間有限，對(duì)代碼密度的要求高。1994年，ARM為此專門研發(fā)了16位的指令集Thumb，以及支持這一指令集的ARM7TDMI。

開放授權(quán)的商業(yè)模式，使得整機(jī)廠在選擇芯片時(shí)，可以找到支持同一指令集的多種芯片產(chǎn)品，不容易被綁架。Nokia作為和Motolora旗鼓相當(dāng)?shù)氖謾C(jī)制造商，肯定不會(huì)選擇競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的Dragonball，而ARM的技術(shù)實(shí)力和商業(yè)模式，正好符合Nokia的需求。

1997年，Nokia推出了一代經(jīng)典6110，它采用TI的芯片，處理器核心是ARM7TDMI。6110是Nokia第一款帶紅外接口的手機(jī)，第一次內(nèi)置了經(jīng)典的貪吃蛇游戲，它的界面成為了之后Nokia手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。從此，Nokia和ARM成為了好基友，Nokia的Symbian操作系統(tǒng)，一直都建立在ARM架構(gòu)的基礎(chǔ)上。

1998年，趁著6110大紅大紫的東風(fēng)，ARM在Nasdaq上市了。同一年，SGI公司看到處理器IP授權(quán)生意有利可圖，把MIPS部門拆分出來，次年MIPS推出了它第一款可授權(quán)的處理器設(shè)計(jì)M4K。此后的十年里，MIPS一直都是ARM有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

商務(wù)通在中國流行的那幾年，國際市場(chǎng)上流行性能更高的掌上電腦和智能手機(jī)，操作系統(tǒng)包括Palm OS、微軟的WinCE、Nokia的Symbian、RIM的Blackberry OS，Motorola的Wisdom OS。在這個(gè)領(lǐng)域里，ARM陣營(yíng)中負(fù)責(zé)高性能的XScale大放異彩，暴擊Dragonball。當(dāng)Dragonball的頻率還停留在33MHz／66MHz時(shí)，Xscale已經(jīng)飆到了200～400MHz。MC68000指令集在手持設(shè)備領(lǐng)域敗走。Palm OS的1．0～4．0都是基于MC68000指令集的，5．0就換成了ARM。后來Motorola的半導(dǎo)體部門Freescale干脆推出了基于ARM核的iMX系列產(chǎn)品，替代Dragonball產(chǎn)品線。

蘋果作為掌上電腦的先行者，卻在這次浪潮里無所作為，在Wintel的擠壓下，它的桌面業(yè)務(wù)都已經(jīng)瀕臨絕境，無暇顧及其它市場(chǎng)了。1997年，不溫不火的Newton從蘋果公司獨(dú)立了出來。當(dāng)喬布斯回歸蘋果之后，又火速把Newton收編了回來，并且干凈利落地停掉了Newton產(chǎn)品線——喬幫主只想要Newton手里的ARM股份。1998年到2003年，蘋果通過出售ARM的股票獲利11億美元。這筆錢，是喬布斯復(fù)興戰(zhàn)略的重要燃料，可以說是蘋果的救命錢。

綻放

經(jīng)過多年的深耕，ARM在新世紀(jì)開始時(shí)，已經(jīng)是手機(jī)領(lǐng)域里的王者，依然在為客戶的需求做著持續(xù)的創(chuàng)新，Java加速技術(shù)就是一個(gè)典型的例子。

從2000年開始，功能手機(jī)的性能提升到了足夠高的水平，人們希望在手機(jī)上玩比較復(fù)雜的游戲，而不僅僅是貪吃蛇。但是手機(jī)的處理器和操作系統(tǒng)實(shí)在是太分散了，為了方便游戲跑在不同手機(jī)上，J2ME平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。從原理上講，J2ME和Applet并無不同，都是基于JVM的。Java在并不分散的桌面領(lǐng)域沒有獲得成功，但在分散的手機(jī)領(lǐng)域獲得了成功。

J2ME的游戲越做越復(fù)雜，但手機(jī)的處理能力畢竟有限，桌面和服務(wù)器上的JIT編譯器在手機(jī)上跑得太吃力了。于是ARM在2001年推出了ARM926EJ－S處理器，它支持Jazelle DBX技術(shù)，可以直接解碼和執(zhí)行Java的字節(jié)碼，省掉了JIT編譯器的負(fù)擔(dān)。這一功能大受歡迎，幫助ARM9系列成為了迄今最受歡迎的ARM處理器，總共有250多個(gè)授權(quán)廠家，其中100多個(gè)授權(quán)的是ARM926EJ－S。

在MTK助推山寨功能機(jī)火遍神州的那幾年，主控芯片所使用的核全部都是ARM9。在iOS和安卓的應(yīng)用商店誕生之前，功能手機(jī)全靠J2ME開發(fā)的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)各種炫酷的功能。從某種意義上講，在低端市場(chǎng)上，Jazelle是助力山寨機(jī)火爆的最大幕后功臣。

然而高性能ARM芯片的扛把子XScale，卻被Intel于2006年6月賣給了Marvell。這是Intel實(shí)施x86－everywhere戰(zhàn)略的一個(gè)步驟。Intel希望x86的生態(tài)也能進(jìn)入到低功耗的移動(dòng)領(lǐng)域，而不是用自己先進(jìn)的工藝制程和設(shè)計(jì)能力幫ARM建設(shè)高端應(yīng)用的生態(tài)。22個(gè)月之后，2008年4月，低功耗的Atom芯片誕生了。

高性能ARM芯片的扛把子換成了蘋果。2004年，在賣光ARM股票的一年之后，喬布斯決定研發(fā)iPhone。2007年1月，在Intel放棄ARM之后僅半年，iPhone誕生了。蘋果可不會(huì)采用低端市場(chǎng)上死守ARM9那種玩法，iPhone一代就采用了400MHz的ARM11；2009年的iPhone 3GS，升級(jí)為600MHz的Cortex A8；2010年的iPhone4，蘋果自研的A4芯片升級(jí)為1GHz的Cortex A8。接下來蘋果自研芯片性能一路狂飆的歷程，大家都很熟悉了。

從ARM6到ARM11，這些IP核都是按照兼顧移動(dòng)設(shè)備、汽車電子和嵌入式這三個(gè)市場(chǎng)的思路來設(shè)計(jì)的。從2003年起，ARM把產(chǎn)品線有針對(duì)性地劃分為A、R、M三個(gè)系列，分別對(duì)應(yīng)上述三個(gè)市場(chǎng)，而且IP核的名字都統(tǒng)一加上了Cortex的前綴。Cortex A8就是A系列的第一個(gè)作品。iPhone 3GS和iPhone4令Cortex A8大火，但讓ARM一飛沖天的推手，卻是iPhone的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手——安卓（Android）。

有很多文章介紹安卓如何誕生，如何在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域干掉了除iOS之外的全部對(duì)手，毋須贅述。這里只想強(qiáng)調(diào)一個(gè)被普遍忽略的事實(shí)：安卓從誕生之初，就要求應(yīng)用程序采用Java編寫，并且跑在Dalvik虛擬機(jī)上；但iPhone上的應(yīng)用，都是原生的ARM程序。要知道Android手機(jī)的處理器性能相對(duì)iPhone并無優(yōu)勢(shì)。

山寨之王MTK于2009年2月推出的首款智能手機(jī)芯片MT6516，采用406MHz的ARM9；2008年～2010年間由HTC推出的那幾款賣得很好的Android手機(jī)，也無非是ARM11和Cortex A8的核，幾百兆的頻率，這種級(jí)別的處理器跑虛擬機(jī)還是蠻吃力的。另外虛擬機(jī)占用內(nèi)存大的缺點(diǎn)，也不利于用戶體驗(yàn)和降低成本。

谷歌寧可冒著讓安卓出師不利的風(fēng)險(xiǎn)，也要推廣Dalvik虛擬機(jī)。這是為什么？谷歌內(nèi)部的決策過程我們無從得知。一個(gè)合理的猜測(cè)是，谷歌不愿看到手機(jī)領(lǐng)域里ARM一家獨(dú)大，它希望給MIPS、x86等其它CPU一個(gè)機(jī)會(huì)。J2ME的成功，讓谷歌看到完全建立在虛擬機(jī)上的手機(jī)應(yīng)用生態(tài)，是完全可能的。

Dalvik虛擬機(jī)可以跑Java，但并不采用JVM那種基于堆棧的字節(jié)碼，而是改用一種基于寄存器的方案。這么做當(dāng)然是為了規(guī)避SUN公司（后被Oracle收購）的專利，同時(shí)也讓無法直接運(yùn)行JVM字節(jié)碼的MIPS、x86能夠?qū)崿F(xiàn)輕量級(jí)的JIT編譯器，無須Jazelle這樣的技術(shù)。從另外一個(gè)角度講，MIPS在電視、機(jī)頂盒、游戲機(jī)市場(chǎng)上占優(yōu)，x86在桌面市場(chǎng)近乎壟斷，支持它們，也意味著安卓有可能進(jìn)軍電視和桌面。

安卓對(duì)所有CPU而言，都是巨大的機(jī)會(huì)，誰抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，就可以一舉改變競(jìng)爭(zhēng)格局，實(shí)現(xiàn)霸業(yè)。

只可惜MIPS公司太不給力，一直也沒有搞定靠譜的MIPS版Android。等到2011年1月，Synopsys公司給自家的ARC處理器移植好Dalvik虛擬機(jī)和瀏覽器用的V8虛擬機(jī)、Android環(huán)境已完備的時(shí)候，MIPS都還沒動(dòng)靜。順便說一句，Intel曾經(jīng)的南橋芯片里都有ARC處理器，它是Active Management Technology（AMT）的重要基石。

這個(gè)時(shí)候，北京的君正公司坐不住了。君正靠做低成本的MP4播放器起家，2011年5月在創(chuàng)業(yè)板上市。君正擁有MIPS的架構(gòu)級(jí)授權(quán)，對(duì)自己研發(fā)的XBurst處理器非常自信，準(zhǔn)備靠它進(jìn)攻手機(jī)和平板市場(chǎng)。2011年7月，基于君正JZ4760的MIPS智能手機(jī)通過Android兼容性測(cè)試。2011年12月，基于君正JZ4770平臺(tái)的平板電腦，被谷歌選為Android4．0的首發(fā)產(chǎn)品，一時(shí)風(fēng)光無限。

ARM的強(qiáng)大軟件生態(tài)此時(shí)起到了護(hù)城河的作用?；诰钠桨澹浖嫒菪猿隽藛栴}。原因在于谷歌沒有強(qiáng)求所有的應(yīng)用都跑在Dalvik虛擬機(jī)上，對(duì)于部分對(duì)性能有苛刻要求的app，例如游戲，谷歌允許用CPU的原生指令集來開發(fā)，為此還提供了NDK（Native Development Kit）。對(duì)于那些包含了ARM原生指令的游戲，君正的平板要么不支持，要么用emulator支持，總之用戶體驗(yàn)都不好。

ARM生態(tài)圈里，在2011年，正好有兩家芯片廠商異軍突起：全志和瑞芯微，它們分別推出了采用Cortex A8處理器的A10芯片和RK2918芯片，成本極低，主打平板和安卓電視盒子。君正的平板夢(mèng)被它們粉碎了，之后只好轉(zhuǎn)戰(zhàn)安卓手表，消沉了很多年。對(duì)于MIPS而言，還有一個(gè)壞消息是，在它們的強(qiáng)力助推下，電視盒子市場(chǎng)也成了ARM的天下。經(jīng)營(yíng)不善的MIPS于2012年賣給了Imagination，Imagination不但沒能依靠MIPS在CPU市場(chǎng)中有所作為，反而在GPU市場(chǎng)里也敗給了ARM，在2017年被迫整體賣身，MIPS業(yè)務(wù)賣回給了硅谷公司。

2012～2016年，Intel在安卓市場(chǎng)上挑戰(zhàn)ARM，也失敗了。于是安卓給CPU帶來的紅利，全部被ARM吃掉了。隨著手機(jī)越來越重要，ARM也越來越重要，它所推出的最新的Cortex A系列處理器，被手機(jī)芯片爭(zhēng)相采用。ARM生態(tài)也越來越強(qiáng)大，它的觸角，慢慢伸出了手機(jī)領(lǐng)域。



滲透

2011年1月，微軟在CES宣布要為ARM架構(gòu)開發(fā)Windows 8 RT操作系統(tǒng)。在2012年年底，幾乎和Intel芯手機(jī)上市的同時(shí)，包括微軟自家的Surface RT在內(nèi)的一大批二合一平板設(shè)備上市了。Windows 8 RT不支持所有之前為x86平臺(tái)開發(fā)的應(yīng)用程序，這成為它最大的軟肋，相關(guān)的產(chǎn)品慢慢銷聲匿跡了。ARM滲透桌面市場(chǎng)的第一次嘗試失敗了。

最近微軟和高通所推出的ARM芯的Windows 10，吸取了教訓(xùn)，用Eumlation的機(jī)制來支持舊有的x86桌面程序。這次嘗試能否成功，我們拭目以待。

2009年，ARM推出了Cortex A9處理器，并且用40nm的工藝制造了雙核的樣片，跑到了2GHz。這是ARM第一次推出亂序超標(biāo)量的處理器核，而亂序超標(biāo)量是Intel實(shí)現(xiàn)高性能的關(guān)鍵技術(shù)，這是非常振奮人心的消息。2010年，Marvell推出了1．6GHz的4核A9的服務(wù)器芯片Armada XP。2013年，這款芯片被部署在百度的存儲(chǔ)服務(wù)器上，這是ARM服務(wù)器第一次大規(guī)模商用。但Marvell并未繼續(xù)推出新的服務(wù)器芯片。2011年，一家創(chuàng)業(yè)公司Calxeda采用Cortex A9，推出了共有480個(gè)CPU核的ARM服務(wù)器。但它的成就還不如Armada XP，2013年公司就倒閉了。

2012年，AMD收購了一家做高密度服務(wù)器的廠商SeaMicro，準(zhǔn)備把它所采用的CPU核由Intel的Atom換成ARM架構(gòu)的CPU。但直到2014年AMD才推出8核Cortex A57的服務(wù)器芯片Opteron A1100，之后從來也沒有認(rèn)真賣過它。2015年AMD就放棄了SeaMicro這個(gè)子品牌，不再做高密度服務(wù)器了。

ARM進(jìn)攻服務(wù)器市場(chǎng)的第一次嘗試失敗了。Marvell和Calxeda都采用的是32位的ARM核，先天不足；AMD則三心二意，畢竟自己還有x86 Server的生意。另外服務(wù)器市場(chǎng)對(duì)于單核單線程的運(yùn)算能力也有很高的要求，僅僅有低功耗和高通量（high throughput）是不夠的。

在ARMv8這一64位指令集發(fā)布之后，Cavium和AppliedMicro這兩家老牌網(wǎng)絡(luò)芯片廠商不約而同地將自己原先芯片中的架構(gòu)換成了ARMv8。因?yàn)楫a(chǎn)品的需要，Cavium和AppliedMicro都有自行設(shè)計(jì)處理器微架構(gòu)的能力，前者做MIPS處理器，后者做PowerPC處理器。它們兩家做ARMv8處理器時(shí)，也都采用了只授權(quán)指令集，微架構(gòu)自研的模式。Cavium共推出過兩代基于ARM的產(chǎn)品（2014、2016年），AppliedMicro推出過三代（2013、2015、2017年）。隨著產(chǎn)品性能逐漸接近Intel的Xeon E5，它們漸漸不再滿足于原先的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，開始覬覦服務(wù)器市場(chǎng)。

最讓人期待的還是高通的Centriq芯片，2015年年底量產(chǎn)24核版本，2016年年底量產(chǎn)升級(jí)48核版本，還得到了微軟的強(qiáng)力支持?？紤]到高通還和貴州成立了合資公司華芯通，Centriq很可能成為在國內(nèi)大規(guī)模商用的第一款A(yù)RM服務(wù)器芯片。

另外具有國防背景的天津飛騰公司，也有ARM服務(wù)器芯片的產(chǎn)品，只是不知道這些產(chǎn)品何時(shí)能在通用市場(chǎng)上鋪貨。

其他確定在研發(fā)ARM Server芯片的大廠還包括Broadcom和華為，進(jìn)度上要略慢一些。

ARM陣營(yíng)對(duì)服務(wù)器發(fā)起的第二波沖擊，陣容要強(qiáng)大得多豪華得多。因此ARM才敢于宣稱，在2021年拿下25％的服務(wù)器市場(chǎng)份額。

要做好Server CPU，ARM架構(gòu)還有些功課要一點(diǎn)一點(diǎn)補(bǔ)。多Socket服務(wù)器所需要的一致性協(xié)議，業(yè)界剛剛?cè)〉霉沧R(shí)準(zhǔn)備采用CCIX，但還沒有具體的產(chǎn)品出來。做云端虛擬機(jī)所必備的虛擬化支持，ARM還有些性能問題。x86處理器提升Throughput的利器超線程技術(shù)，ARM陣營(yíng)尚不能支持。Intel芯片近年來陸續(xù)增加的安全特性，也夠ARM追趕一陣子的。但目前看來，ARM已經(jīng)沒有致命的短板，蠶食掉Intel的服務(wù)器市場(chǎng)份額是板上釘釘?shù)氖虑?，唯一的懸念是究竟多少份額？

未來ISA將不那么重要

從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，半導(dǎo)體廠商對(duì)建立于ISA之上的生態(tài)系統(tǒng)的掌控力會(huì)變?nèi)?，而ISA本身，會(huì)變得越來越不重要。這是軟件技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)決定的，如前所述，這些技術(shù)在90年代末就已經(jīng)初有小成了。

第一是Web技術(shù)。網(wǎng)頁開發(fā)領(lǐng)域，有一個(gè)大家視若無睹的奇跡：最后居然只有Javascript一種開發(fā)語言屹立至今。要知道在服務(wù)器端和移動(dòng)App領(lǐng)域，開發(fā)語言多如過江之卿。其中原因我也分析不出。反正js的挑戰(zhàn)者（微軟的VBScript和谷歌的Dart）都失敗了。網(wǎng)頁開發(fā)領(lǐng)域面臨的主要問題是瀏覽器差異大，API不太兼容。這個(gè)問題慢慢在緩解中，一來瀏覽器戰(zhàn)爭(zhēng)大局已定，Android和PC上的Chrome，以及iPhone和Mac上的safari是勝者；二來很多網(wǎng)頁應(yīng)用是跑在App里面的，例如微信和支付寶里，這種場(chǎng)景下Javascript的API已經(jīng)被特定廠商規(guī)范過了。

由于開發(fā)語言和API的高度統(tǒng)一，H5（HTML5＋Javascript）已經(jīng)成了兼容所有硬件的最通用的軟件開發(fā)平臺(tái)。曾經(jīng)有人鼓吹H5會(huì)趕走移動(dòng)端和PC端的原生程序，后來被打臉了。但是移動(dòng)端和PC端的原生App中，越來越多的界面是用H5生成的了，微信、支付寶、京東、淘寶、愛奇藝、有道詞典……統(tǒng)統(tǒng)都是這樣。

Javascript吞噬一切的進(jìn)程還在持續(xù)。2007年，Stack Overflow的聯(lián)合創(chuàng)始人Jeff Atwood曾經(jīng)提出過一條Atwood定律：任何能夠用JavaScript實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用系統(tǒng)，最終都必將用JavaScript實(shí)現(xiàn)。十年過去了，此定律基本奏效。把Javascript的一個(gè)子集當(dāng)作匯編語言的asm．js及其后續(xù)的WebAssembly，更加使得網(wǎng)頁應(yīng)用有媲美原生應(yīng)用的潛力，在瀏覽器里跑Unity3D的游戲都不是問題。

獨(dú)立的應(yīng)用程序仍然會(huì)是移動(dòng)和桌面端的主流，因?yàn)闆]有獨(dú)立程序，不方便做彈窗廣告，不方便啟動(dòng)后臺(tái)進(jìn)程收集用戶信息，不方便引誘用戶安裝其它獨(dú)立程序。但Web的能力的確在快速提升，Web Component技術(shù)實(shí)現(xiàn)了類似GUI庫的Widget復(fù)用，如今在瀏覽器里實(shí)現(xiàn)Office和IDE的功能都毫無問題（office365．com、docs．google．com、editor．construct．net、騰訊文檔）；而WebGL已經(jīng)能支持Unity3D這種大型游戲框架。

照此趨勢(shì)發(fā)展下去，獨(dú)立應(yīng)用程序僅僅會(huì)作為一個(gè)包裝而存在，開發(fā)者寫一套H5，加上不同的包裝，就成了PC、Mac、Android、iOS上的獨(dú)立應(yīng)用程序，不加包裝，就是網(wǎng)站。微軟去年開源的ReactXP，就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

這意味著什么？不但底層的CPU被OTT了，操作系統(tǒng)也被OTT了。因?yàn)橐浦惨粋€(gè)應(yīng)用程序到各個(gè)平臺(tái)上，幾乎沒有什么難度。誰將是生態(tài)系統(tǒng)的掌控者？若干個(gè)超級(jí)App，像微信、QQ、支付寶這樣的。它們不但包裝自家的應(yīng)用，其它開發(fā)者也可以把自己的應(yīng)用放在這個(gè)包裝里面，借重超級(jí)App的廣泛覆蓋度，抵達(dá)最終用戶。前文提到了，如果微信小程序獲得成功，騰訊必然會(huì)重拾Q＋的野心，把QQ變成桌面上各種H5應(yīng)用的App Store。

如果真的會(huì)這樣，微軟豈不是會(huì)比Intel還著急？拜托，微軟已經(jīng)不是二十年前主要靠賣Windows和Office的光盤賺錢的那家公司了，未來它會(huì)專注于云計(jì)算。但I(xiàn)ntel還和二十年前一樣在賣芯片。

第二是編譯技術(shù)尤其是虛擬機(jī)的發(fā)展。如今的編程語言太多了，80年代那種搞定C語言編譯器就OK的好日子早已過去。任何一個(gè)新CPU架構(gòu)要想在移動(dòng)、桌面、服務(wù)器市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，都得搞定無數(shù)的編譯器（包括虛擬機(jī)用的JIT編譯器），這是個(gè)壞消息。但好消息是，搞定這些編譯器基本就差不多了，不用勸說開發(fā)者重寫匯編代碼。

老一代程序員對(duì)x86處理器架構(gòu)和匯編都非常熟悉。求伯君當(dāng)年開發(fā)WPS時(shí)，手寫幾十萬行匯編；雷軍讀本科時(shí)，是系里20多年來拿過《匯編語言程序設(shè)計(jì)》滿分成績(jī)的兩個(gè)學(xué)生之一；梁肇新開發(fā)超級(jí)解霸時(shí)，把MMX匯編玩得出神入化。感興趣的讀者可以看看梁的《編程高手箴言》，那里面，描繪了一個(gè)對(duì)現(xiàn)在的程序員而言，完全陌生的世界。在那個(gè)世界里，你開發(fā)的PC應(yīng)用程序想要移植到Mac平臺(tái)上，幾乎要完全重寫。

如今高層次的編程語言接管了一切，匯編語言從很多學(xué)校的本科課程里消失了，入門教材也從C改成了Java，甚至是Javascript或Python。程序員完全不熟悉底層的CPU。即使是真的需要拼性能的場(chǎng)合，編譯器也在很大程度上代替了手寫匯編。ARM的工程師告訴我說，ARM在開發(fā)開源的Compute Library過程中，主要依靠在C源碼中加入標(biāo)注來指導(dǎo)編譯器生成SIMD指令，而不是像梁肇新那樣手寫。

在這種情況下，軟件平臺(tái)廠商就變得非常強(qiáng)勢(shì)，因?yàn)樗麄冎?，?yīng)用開發(fā)商只需付出重新編譯一遍的代價(jià)。比如蘋果，就要求所有的App都改為64位的。這樣，未來蘋果在手機(jī)CPU里放棄對(duì)32位應(yīng)用的支持時(shí)，甚至都不會(huì)有人感覺得到。這對(duì)于x86生態(tài)系統(tǒng)而言，簡(jiǎn)直是天方夜譚，顯然微軟對(duì)此非常眼饞，并且嘗試在Windows 10 S中復(fù)制這種掌控力。

至于谷歌，Android把所有應(yīng)用都跑在虛擬機(jī)上的嘗試雖然失敗了，但如果未來它再針對(duì)AR／VR、AI或機(jī)器人發(fā)布一個(gè)什么軟件平臺(tái)的話，就很有可能完全禁止原生程序。

而Oracle，正在努力開發(fā)可以支持所有編程語言、能把所有CPU給OTT掉的全新VM：GraalVM。我們拭目以待。

第三是Emulation技術(shù)的發(fā)展。雖然眼下ARM陣營(yíng)中靠Emulation進(jìn)攻Intel的先鋒是高通，但最可怕的選手其實(shí)是NVidia。NVidia擁有最厲害的Emulation技術(shù)，而且江湖傳言Denver處理器的初衷就是針對(duì)x86的。當(dāng)初NVidia的Tegra處理器曾被拿來做Windows 8 RT的二合一平板。如今Denver處理器跑Windows 10絕不會(huì)讓人意外，那么它會(huì)怎么跑呢？肯定是直接在底層硬件上做x86的Emulation，而不是在Emulate出來的ARM指令集上再做一層Eumulation。

Denver處理器前些年沒有跳出來搶Intel的飯碗，很大程度上是因?yàn)镹Vidia還在做Intel平臺(tái)的主板芯片組，另外NVidia還沒有那么強(qiáng)大。如今NVidia也不做芯片組生意了，還借AI的東風(fēng)，股價(jià)扶搖直上。說不定哪天，NVidia就會(huì)放出Denver處理器的x86 Emulator，做到單線程性能不輸Xeon，強(qiáng)攻服務(wù)器市場(chǎng)。想想看，在單芯片上集成GPU和x86版的Denver，云計(jì)算廠商能不動(dòng)心？

如果未來Emulation技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展并且被越來越多的廠商掌握，很可能會(huì)出現(xiàn)這種情況：CPU本身是某種外界不了解的指令集，官方發(fā)布時(shí)，只能Emulate某種開放的指令集，例如RISCV；但是用戶可以給它安裝不同的Emulator，讓它變成x86－64處理器，或者ARM64處理器。在軟件定義一切的時(shí)代，這并不是多么瘋狂的想象。

總之，CPU依然不可或缺，但CPU用誰家的，是什么指令集，會(huì)越來越不重要。軟件的發(fā)展，會(huì)在用戶和底層的CPU之間加入足夠大的緩沖帶，CPU的差異，越來越難以被用戶察覺到。

展望：讓CPU不再難

此文在最后修改之時(shí)，看到了梁寧的文章《一段關(guān)于國產(chǎn)芯片和操作系統(tǒng)的往事》，里面寫到：

就像10多年前一樣，只要搞定知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，選擇技術(shù)路線，找會(huì)干的人，投入干，CPU／芯片就能夠做出來。搞不定的依然是操作系統(tǒng)。差距大的依然是生態(tài)。

當(dāng)年，繞得過Intel，跨不過微軟。如今，繞得過Arm，做不出安卓。

我也曾在北大參與過國產(chǎn)CPU的研發(fā)，生態(tài)之難體會(huì)頗深，真的，只是燒錢做芯片，無論燒多少都無法挑戰(zhàn)Intel和ARM，何況過去二十年真的沒燒多少。

但我并沒有梁寧那么悲觀，畢竟技術(shù)的潮流無法抗拒，借用馬化騰的一句名言“可能你什么錯(cuò)都沒有，最后就是錯(cuò)在自己太老了”。

Intel和ARM如此強(qiáng)大而且極少犯錯(cuò)，我們?nèi)绱巳跣【退闼鼈兎稿e(cuò)也無法利用——但我們可以欺負(fù)它們的“老”。

在此借新智元的寶地，向小馬哥呼吁一聲：

請(qǐng)借助騰訊的強(qiáng)大生態(tài)，把CPU和OS這兩個(gè)老大難問題給OTT掉吧！

做法非常簡(jiǎn)單，把Q＋桌面再重新搞起來，做一款完全使用Javascript＆Webassembly編程的操作系統(tǒng)，里面用騰訊文檔來替代Office，各種微信小程序都支持起來，適當(dāng)支持游戲（但要加入家長(zhǎng)監(jiān)控系統(tǒng)）。補(bǔ)貼芯片廠，讓它們使用ARM或RISC－V外加國產(chǎn)Imagination gpu做SoC，生產(chǎn)類似Surface這樣的二合一平板。底層CPU使用的ISA完全不可見，上層編程完全用H5。這樣，就幫祖國把CPU和OS這兩個(gè)陳年大洞都補(bǔ)上了。

芯片要下苦功，別凡事都指望模式創(chuàng)新。這不假。但偏偏CPU真的面臨一個(gè)十倍速變革的機(jī)會(huì)，真的有靠模式創(chuàng)新而勝出的機(jī)會(huì)，為什么不試試呢？如果騰訊不去嘗試一下，誰還有資格呢？促進(jìn)祖國的微電子發(fā)展功德無量，相信這次不會(huì)有人說騰訊壟斷之類的閑話。（來源：新智元 作者：torvaldsing）