忆往昔展未来 AMD能否建立不毁防线？

　　最近拜AMD“准时”推出Zen微架构的Ryzen 桌上型处理器，与重返服务器战场的EPYC 产品线所赐，自从因AMDBulldozer 微架构被Intel Sandy Bridge 打爆、至今一路死气沉沉的x86 处理器市场，终于再度人声鼎沸，热闹滚滚。

　　但AMD在x86 处理器的前景真的有值得乐观的理由吗?这就得好好回顾一下过去10 年发生的点点滴滴了。要了解这历史全貌，不需高深的电脑结构知识，更不需要携带水球、大锁和链条进入立法院，只要带着常识正常运转的大脑。

　　自K8 重大胜利后就青黄不接的AMD x86 微架构

　　20 多年来，从“产品单价极高，小厂只要有一点点占有率，即可把自己养得很滋润”，演变到今日实质只容得下两间x86 处理器供应商，对AMD 以及历史上诸多消失于市场洪流的x86 处理器厂商来说，要在Intel 的阴影下求生存，追求足以支撑营运的出货量及利润，需要达成的战略目标，依序如下：

　　·进入品牌电脑大厂的个人电脑供应链。

　　·进入品牌电脑大厂的商用个人电脑及工作站供应链。

　　·进入品牌电脑大厂的笔记型电脑供应链。

　　·进入品牌电脑大厂的商用笔记型电脑供应链。

　　·进入服务器市场。

　　·进入云端资料中心业者的机房。

　　其余应用，如手机、平板、游戏机、机上盒、嵌入式系统等，都是比较次要的事。

　　简而言之，长期重点还是在服务器与云端资料中心。

　　AMD 近代超纯量x86 处理器的发展(所以就不包含486 体系的Am5x86)，大致可简述如下，技术细节就不谈了。

　　K5：大师手笔，却听说让Compaq 痴痴等不到

　　由“x86 指令集毫无道理可寻”留名于世的K5 总工程师Mike Johnson(他同时也是AMD 的Am29000 RISC 处理器总工程师，K5 有部分执行单元是直接“拷贝”自Am29000)，其领军操刀的产品一再延宕，江湖传言搞到原本不打算采用Intel Pentium 硬要痴等K5 的Compaq(后来被HP 并购，成为HP x86 服务器与个人电脑的基石)也hold 不住，最后没有得到品牌电脑大厂的青睐，只能打零售街头游击战，仅在Windows 95 引爆个人电脑市场急速成长的美好年代，留下“价格实惠”与“较好超频”的残忆。

　　K6：购并而来，但打不过枝繁叶茂的Intel P6 家族

　　AMD K6 并非自家设计，而是透过购并NexGen 而来，为了相容于Intel Pentium 家族脚位，而移除L2 快取记忆体专用汇流排(类似Pentium Pro)的产物。

　　总之，产品推出时程还是太晚，还是以卵击石地一头撞上Intel P6 微架构的桌上型处理器家族，一直玩想掩盖时脉较低弱点的PR(Performance Rating，意指整数逻辑运算效能相当于同时期Intel 处理器的时脉)话术，套句当年PC Magazine Inside Track 专栏的毒舌评论：PR 只是让自己的产品看起来比较差，而不是比较好。既然竞争力比较差，售价当然不得不“经济实惠”，有没有那么好超频就见仁见智了。

　　有如二战后期德国和日本的主力战机家族，K6 家族的诸多衍生产品也是一路挨打，不敌Intel 的Pentium III，更遑论遥不可及的x86 服务器市场了，那时正是Intel 创建Xeon 品牌，开始跟着Windows NT 与Linux 体系服务器作业系统，四处攻城掠地、扫荡日暮西山的搭载RISC 处理器Unix 服务器家族的关键时刻，但AMD 却看得到吃不到。

　　K7：曙光乍现，x86 世界的Alpha 21264

　　真正让AMD 看到逆转战局曙光的，是曾担任DEC Alpha 21064 / 21264 架构师的Dirk Meyer 领导的K7──“x86 世界的Alpha 21264，还沿用相同的EV6 汇流排”──AMD 历史上首次在微架构复杂性与帐面上的制程技术超越同期Intel 产品，也是AMD 首款原生支援双处理器的微架构(搭配AMD 760MP 芯片组)，更让AMD 创下单季营收10 亿美元的纪录。

　　比较不会有人注意的是，AMD 一反过去在K6 过度投资分支预测，即使指令管线变深，AMD 还是不太愿意在K7 的动态分支预测(以及后继的K8)上投资太多心力，扯远了。

　　不过，K7 后期也是被Intel NetBurst 微架构的Pentium 4 穷追猛打，因种种技术限制和商业因素，AMD 也未能实现成功进入服务器市场的悲愿。

　　直到AMD 的雷神之锤K8──也许可视为x86 世界的Alpha 21364(等同于整合记忆体控制器与新型汇流排的Alpha 21264)──直接往Intel 头顶狠狠尻下去为止。

　　K8：空前大胜，神也写不出来的剧本

　　综观整个电脑工业历史，论处理器市场的竞争，除了IBM 赌上身家“人类历史上除了太空梭以外投资最大的产品开发案”S/360，与相容IBM 全体RISC 指令集、历史上首款原生双核心处理器Power4，还真的找不到如此成功、刚好兼顾天时地利人和的巨大战略胜利(如果有请告诉我)，让AMD 过了好几年爽日子，爽到一直生不出K8 的正统后继者，也就是真正的“K10”原始开发案，兼具深管线、高时脉、同时多执行绪与愿意在动态分支预测大力投资的先进微架构，也就是我们现在看到的Zen，又扯远了。

　　天时：Intel当时内部正陷于“64位元指令集”内乱，如果真的推出64位元的x86指令集Yamhill，那正统的IA-64(Itanium)该怎么办?这让AMD有了靠64位元x64指令集的回溯相容性，可为了当时容量水涨船高的记忆体容量，提供高性能平面定址的优势，横扫千军万马直取上将首级、夺取服务器市占率。

　　至于攸关营运成本的电力效率，AMD K8 的Opteron 表现更远胜Intel NetBurst 的Xeon，在高密度服务器如刀锋与砖块看似即将流行的21 世纪前几年，更突显AMD 这方面的优势。

　　但AMD x86-64 在扩张指令格式上并非良好的设计(如果跟后来Intel AVX 相比，或者有充分理由相信AVX 的VEX 本来就源自Yamhill 原案)，这在后面让整个x86 处理器产业都付出了代价。

　　地利：K8并非砍掉重练的全新微架构，而是以为K7的基础的衍生设计，主要新增64位元指令集(当然，指令管线、执行单元和记忆体管理单元也需要相对应的调整)、让K8可以原生支援8处理器环境的HyperTransport汇流排与整合性记忆体控制器，而对多处理器/多核心平台事关重大的快取记忆体一致性协定，也早在K7时期就导入可大幅减轻频宽负载的MOESI，意谓AMD可以更快完成产品的设计与验证，尽快让Opterton进入市场跟Xeon一决雌雄。

　　人和：当时微软姿态摆得很明，相较于万丈高楼平地起还要先打地基的IA-64，64位元x86指令集比较便于他们建立软体生态圈，也不愿意同时支援两套不同的64位元x86指令集，这也是逼迫Intel不得不在Prescott加入x86-64(还不是原本Intel自己的Yamhill)最后一根稻草。