AMD和Intel的联姻能否延续X86传奇？- 科技考古：X86还能“打”多久？
近期，AMD与Intel这两大巨头意外“联姻”，共同捍卫X86架构的霸主地位，引发了业界广泛关注。那么，X86还能“打”多久？老对手之间的合作能否续写X86传奇？今天，让我们进行一次科技考古，回顾X86架构的辉煌历程，探寻它在未来的发展之路。
1978年：Intel 8086处理器
想象一下，在电脑还是个庞然大物、只有大型机构才能使用的时代，Intel的工程师们却在思考如何将一台计算机装进一个普通的箱子里。1978年，他们交出了一份令人惊艳的答卷——Intel 8086处理器。
Intel 8086是一款16位处理器，时钟频率为5MHz至10MHz，包含约2.9万个晶体管。这款处理器的推出是计算机历史上的一个重要里程碑，为个人计算机的普及奠定了基础。
相比于同期的其他处理器，8086采用了复杂指令集计算(CISC)架构，能完成更复杂的任务。它还支持更大的内存，为运行更复杂的程序提供了可能。
什么是CISC架构？想象一下，计算机就像一个工人，而指令集就是它的工具箱。CISC架构的指令集就像一个大工具箱，里面有各种各样的工具，从一把小螺丝刀到一台电钻，应有尽有。这些工具能完成各种各样的任务，但工具箱也因此变得非常庞大。X86就是典型的CISC架构，它的指令集非常丰富，能直接执行很多复杂的操作。这种设计在当时的背景下有其合理性：内存和存储都很昂贵，而通过复杂指令可以减少程序所需的内存空间。
然而，X86架构最关键的成功因素之一是其坚持的向下兼容性原则。Intel在设计X86指令集时，就考虑到了未来可能出现的新的处理器。他们希望，即使推出了性能更强的处理器，也能兼容老的程序。这样一来，开发者就不需要为每一种新的处理器都重新编写程序，用户也可以继续使用自己熟悉的软件。
值得注意的是，这种向下兼容性也带来了一些技术债务。随着时间推移，X86架构不得不继续支持一些过时的特性，这在某种程度上限制了其设计的灵活性。然而，这个权衡在商业上被证明是成功的，因为它确保了X86在个人计算机市场的主导地位。
在接下来的几年里，英特尔陆续推出了80186、80286等处理器，不断提升性能并扩展功能，为之后PC时代的到来做好了准备。这些早期的发展为X86奠定了坚实的基础，使其成为了个人计算机领域最重要的处理器架构之一。
IBM PC与兼容机
1981年，在个人电脑的黎明时期，IBM做出了一个具有划时代意义的决定：选择Intel 8086作为其个人电脑的处理器。在推出的第一年，IBM PC就售出了超过10万台，这一成绩在当时的计算机市场上是前所未有的，它不仅确立了个人电脑的市场地位，还推动了整个产业链的发展，包括硬件制造、软件开发和周边设备。
更重要的是，IBM PC采用了开放式架构，这意味着其他厂商可以按照IBM公布的标准生产兼容机。正是由于这种开放性，兼容机市场迅速崛起，无数厂商加入了这场竞争，大大降低了个人电脑的价格，并推动了PC技术的飞速发展。
到了1987年，兼容机市场的规模已经超过了IBM PC本身，占据了市场的主导地位，引发了激烈的价格竞争，同时也推动了PC技术的创新和普及。为了在市场中脱颖而出，厂商们不断推出更高性能、更具性价比的产品。例如，1990年代初期，平均每18个月，PC的处理速度就能翻一番，而价格却不断下降。
除了硬件，软件系统也非常重要，微软的Windows操作系统凭借其直观的图形用户界面和易于使用的特性，逐渐成为PC操作系统的主流。特别是Windows 3.1的推出，在1992年就卖出了超过1000万份拷贝，而Windows 95的发布更是成为轰动一时的科技盛事，巩固了其在PC市场的领导地位。
Windows操作系统与X86架构的紧密结合，为用户提供了稳定而强大的计算平台。据1995年的统计数据显示，超过80%的PC预装了Windows操作系统，这一比例极大地推动了PC的普及和软件生态的繁荣。
X86架构为Windows提供了坚实的硬件支撑，确保了其高效运行。而Windows的广泛普及又反作用于X86架构，推动了其持续的优化和升级。这种相互促进的关系，形成了一种共生共荣的生态。到了2000年，基于X86架构的PC销量已经超过10亿台，这一数字无可争议地证明了X86与Windows这一组合的巨大成功。
"Intel Inside"营销策略
20世纪80年代末到90年代，可以被称为Intel的黄金时代。在这个时期，Intel不仅在技术上保持领先，还通过巧妙的营销策略巩固了其市场地位。
1991年，Intel推出了"Intel Inside"营销计划，这是科技行业里程碑式的品牌战略。这个策略的核心是将Intel从一个单纯的组件制造商转变为消费者认知的品牌。通过与PC制造商合作，Intel将其logo放在了电脑外壳和广告中，使得原本"隐形"的处理器成为了消费者购买决策的重要因素。
对于消费者来说，"Intel Inside"意味着他们可以获得最前沿的计算体验，消费者开始特意寻找带有"Intel Inside"标志的电脑，创造了品牌忠诚度。对于PC制造商而言，与Intel的合作意味着他们的产品能够紧跟技术潮流，保持竞争力。
"Intel Inside"的光环下，Intel的技术实力同样耀眼。公司创始人之一戈登·摩尔提出的摩尔定律，预测了集成电路技术的发展趋势，而Intel则是这一预言的忠实实践者。
Intel将摩尔定律的理念转化为现实，通过不断的技术创新，每两年左右就将处理器的性能提升一倍。这一成就不仅推动了Intel自身的快速发展，也为整个半导体行业设定了前进的步伐。
在这个时期，Intel通过不断提升制程技术，持续增加处理器的晶体管数量:
- 1982年的80286处理器:约13.4万个晶体管
- 1985年的80386处理器:约27.5万个晶体管
- 1989年的80486处理器:约120万个晶体管
- 1993年的奔腾处理器:超过300万个晶体管
这种不懈的技术进步，不仅是对摩尔定律的有力验证。更引领了个人电脑性能的飞速提升，从而催生了整个计算机产业的蓬勃发展。从微米工艺到纳米精度，从单核心到多核心的跨越，Intel的每一次技术突破都为计算能力带来了革命性的提升。在这个辉煌的时代，Intel的技术创新无疑是推动其走向黄金巅峰的核心动力。
- 80286(1982)：引入了保护模式，为多任务操作系统铺平道路。
- 80386(1985)：第一款32位X86处理器，支持虚拟内存。
- 80486(1989)：集成了浮点运算单元和缓存，大幅提升了性能。
- 奔腾(Pentium, 1993)：采用超标量技术，能够同时执行多条指令。
Intel每一代处理器都带来了显著的性能提升和新功能，使得个人电脑能够运行更复杂的软件，处理更多的任务。这种持续的创新也巩固了Intel在处理器市场的领导地位。
然而，值得注意的是，这种高速发展也带来了挑战。1994年，Intel遭遇了著名的"奔腾浮点数缺陷"事件，这暴露了公司在质量控制和危机管理方面的不足，也为后来的竞争对手（如AMD）提供了机会。尽管如此，Intel通过迅速的回应和补救措施，成功地管理了危机，进一步展现了其作为行业领导者的韧性和能力。
竞争者的崛起：AMD
在硅谷的激烈竞争中，AMD的故事是一段从配角到主角的壮丽蜕变。
最初，AMD只是Intel的配角，作为其二级供应商，生产与Intel处理器兼容的产品。这一角色虽然不起眼，却为AMD的未来铺就了基石。通过与Intel的合作，AMD开始了它在处理器市场的旅程。
在代工合作中，AMD承担了生产Intel 80286处理器的任务，这不仅锻炼了其生产技术，也为AMD积累了宝贵的行业经验。当时，AMD的产品主要面向那些寻求性价比的市场，为中低端用户提供了另一种选择。
不甘于永远活在Intel的阴影下，AMD做出了一个大胆的决定：自主研发。这一决策标志着AMD开始寻求独立的技术路线和市场定位。
1995年，AMD推出了自主研发的K5处理器系列，采用RISC86架构的K5系列。虽然K5并未在市场上取得巨大成功，但它标志着AMD开始寻求独立的技术路线和市场定位。
1997年，K6处理器的问世，给了Intel一个措手不及。K6算是AMD首款真正意义上的市场成功产品，它以出色的性能和亲民的价格，使得AMD的市场份额显著提升，根据市场研究数据，1998年AMD的处理器市场份额已经达到了15%。
随后，AMD Athlon系列于1999年推出，更是将AMD与Intel的竞争推向了高潮。Athlon处理器在性能上与Intel的奔腾III处理器不相上下，甚至在某些基准测试中超过了Intel的产品。这一成就得益于AMD采用的创新设计，包括更高的时钟速度和更高效的缓存架构。Athlon的推出，让AMD在处理器市场的份额进一步增长，到2000年，AMD的市场份额已经超过了25%。
AMD的创新精神是其挑战Intel的关键。与Intel的技术路线和市场策略相比，AMD更注重产品的性价比和市场多样性。它的成功不仅仅依赖于技术创新，还在于其灵活的市场策略和与合作伙伴的紧密合作。
Intel与AMD的专利争端与交叉授权
X86架构作为PC产业的基石，一直是Intel和AMD争夺的焦点。正如前文所述，X86架构的起源于1978年，当时Intel推出了8086微处理器，这是第一个采用X86指令集的芯片。随后，Intel通过不断的研发和创新，建立了强大的专利组合，从而在X86架构上占据了主导地位。X86架构因其卓越的兼容性和性能，迅速成为个人计算机行业的事实标准。
Intel对X86架构的专利控制意味着任何想要生产兼容X86指令集的处理器厂商都必须获得Intel的授权。这种控制权使得Intel在PC处理器市场上拥有了巨大的影响力，并在很大程度上限制了竞争对手的发展。
AMD作为一家新兴的半导体公司，最初是通过与Intel签订授权协议来生产X86兼容处理器的。然而，随着时间的推移，AMD开始寻求更多的自主权，并最终在1990年代初挑战Intel在X86架构上的专利控制。
1995年，AMD推出了K5处理器，这是其自主研发的X86兼容处理器。然而，Intel随后修改了与AMD的授权协议，试图限制AMD生产基于最新X86技术的处理器。这导致了双方之间的法律纠纷，AMD指控Intel违反了之前的协议。
在经历了一系列的专利诉讼之后，1996年，AMD和Intel达成了一项里程碑式的协议，其中包括交叉授权条款。这项协议允许AMD继续生产X86兼容处理器，并使用Intel的一些关键专利。同时，Intel也能够使用AMD的一些技术。这一协议的达成，为AMD在处理器市场上的进一步发展铺平了道路。
到了2003年，AMD推出AMD6技术，这是对X86架构的64位扩展，首次应用于Athlon 64处理器。AMD64的推出，使得AMD在64位计算领域领先于Intel。作为回应，Intel在2004年推出了自己的64位扩展技术，即EM64T，首次出现在奔腾4处理器中。
AMD64和EM64T在技术上有相似之处，但AMD64被市场认为是更为成熟和早期的解决方案。这场64位扩展的竞争，不仅体现了两家公司在技术上的较量，也进一步巩固了X86架构在高端计算领域的地位。
Xeon的成功与Atom的失利
随着X86架构在个人计算机（PC）市场的巨大成功，Intel及其合作伙伴开始探索这一强大指令集的更多应用场景。X86的兼容性和性能使其成为多种计算平台的首选，其中最为显著的成功案例便是服务器市场。
X86在服务器市场的崛起始于90年代中期，当时Intel推出了基于X86架构的奔腾处理器。特别是1995年11月推出的奔腾Pro处理器，它针对服务器和工作站市场进行了优化，提供了更高的性能和更好的多任务处理能力。随后，Intel的至强（Xeon）处理器系列在2001年5月正式推出，进一步巩固了X86在服务器领域的地位。第一代至强处理器基于NetBurst微架构,主频高达2.8GHz。至强处理器以其高可靠性、可扩展性和强大的数据处理能力，成为企业数据中心和服务提供商的首选。
在这一过程中，X86架构在服务器市场上取得了一系列突破，包括支持更大的内存容量、多处理器配置、高级的错误校正码（ECC）内存以及虚拟化技术。与此同时，其他指令集如IBM的PowerPC和Sun的SPARC在服务器市场上也有一席之地，但它们逐渐失去了市场份额，因为X86提供了更广泛的应用支持和更低的成本。
进入移动互联网时代，Intel试图将X86架构的优势扩展到智能手机和平板电脑等移动设备市场。2008年，Intel首次推出了Atom处理器系列，这是一款低功耗的X86处理器，旨在与ARM架构的处理器竞争。2012年1月，Intel发布了针对智能手机的Atom Z2460处理器（代号"Medfield"），主频为1.6GHz，采用32纳米制程。这款处理器被用于联想K800和摩托罗拉RAZR i等智能手机。尽管Atom处理器在性能上有所提升，并且在某些设备上得到了应用，但它在市场上并未取得显著的成功。
在移动端，Intel面临了来自ARM架构的激烈竞争，后者由于其低功耗和优化的移动性能而成为智能手机和平板电脑的首选。为了应对这一挑战，Intel在2010年收购了Infineon的无线解决方案业务，以增强其在移动通信领域的实力。此外，Intel甚至在一段时间内推出了基于ARM架构的产品的生产，如2013年宣布将为Altera代工生产某些ARM核心的芯片。
然而，由于市场份额有限、产品功耗和性能挑战，以及与ARM架构的激烈竞争，Intel最终在2016年4月宣布放弃了其移动端处理器业务，结束了X86在移动设备市场的探索。这一决定标志着Intel将重心重新转移到其核心优势领域，如服务器、PC和数据中心市场。
值得注意的是，尽管Intel在移动设备市场的尝试未能成功，但其在此过程中积累的低功耗设计经验对后续产品的发展产生了积极影响，如用于笔记本电脑的低功耗处理器系列。
苹果的选择
进入21世纪，X86架构在个人电脑和服务器市场占据了绝对主导地位。根据IDC的数据，2000年至2020年间，X86处理器在个人电脑市场的份额一直保持在90%以上。在服务器市场，X86架构的份额从2000年的约40%上升到2020年的98%左右。这一时期，Intel和AMD在高性能计算、多核技术和能效比等方面不断突破，推动了整个计算产业的发展。而X86在PC上的竞争者，可以从苹果的处理器选择来一探究竟。
1984年，苹果推出了具有里程碑意义的Macintosh电脑，这款电脑采用了摩托罗拉68000处理器，也称为68k架构。68k架构是一种复杂的指令集计算（CISC）架构，它与当时的X86架构形成了直接的竞争关系。68k处理器以其强大的性能和相对简单的编程模型赢得了市场的青睐，为苹果电脑的早期成功奠定了基础。
到了1994年，苹果决定转向使用IBM和摩托罗拉联合开发的PowerPC处理器。PowerPC采用了精简指令集计算（RISC）架构，这在当时提供了卓越的性能和能效比。PowerPC的引入标志着苹果在处理器技术上的又一次重大转变，它为Mac电脑带来了更快的处理速度和更高效的能耗表现。
2005年，苹果的创始人史蒂夫·乔布斯在苹果全球开发者大会（WWDC）上宣布了一个震惊业界的消息：Mac电脑将放弃PowerPC处理器，转而使用Intel处理器。这一决定发生在X86架构和Intel公司都处于鼎盛时期。Intel的制成工艺和处理器技术在当时无疑是业界最强的，其NetBurst微架构和后来的酷睿微架构都代表了处理器的最高水平。Intel的领先不仅在于其处理器的性能，还在于其先进的制成工艺，如65纳米和45纳米技术，这些技术使得处理器更加高效和强大。
苹果与Intel的合作，体现了苹果一贯的策略：与业内最强者合作，以提供最优的用户体验。在Intel的鼎盛时期，X86架构几乎成为了高性能计算的代名词，而苹果的加入进一步巩固了X86的地位。
然而，随着时间的推移，Intel在制程工艺上的领先优势开始放缓，而ARM架构在移动设备上的成功引发了行业的重新思考。2020年，苹果全面拥抱自研的ARM处理器，这一决策在某种程度上标志着X86架构在竞争中的衰落势头。苹果的这一转变不仅是对Intel技术进步速度的不满，也是对ARM架构在能效比和定制化能力上的认可。
苹果的这次转变给用户传递了一个信息：即使是曾经鼎盛的X86架构和Intel，也面临着技术创新的挑战和市场竞争的压力。苹果的决策反映了其始终追求最优用户体验的宗旨，即使在面对行业巨头时，也愿意为了更好的产品而做出改变。这种转变不仅是对ARM架构的肯定，也是对X86架构未来地位的一种重新评估。
X86联盟：Intel与AMD的合作
在2022年11月，OpenAI推出了ChatGPT，这是一款具有里程碑意义的生成式AI模型。它的出现迅速在科技领域引起了轰动，象征着生成式AI技术的爆发。这场技术变革迅速波及到PC行业，催生了“AI PC”这一新概念的发展。
所谓AI PC，是指那些能够在本机运行AI模型的新型个人电脑。这些电脑装备了强大的NPU（神经网络处理器）、GPU和CPU，能够处理复杂的AI任务，如自然语言处理和图像生成等。这意味着，这些电脑已不仅仅是信息处理工具，而是转变为智能化的生产力助手。
AI PC的兴起对芯片行业提出了新的要求：
- NPU：它是AI PC的核心，专门负责神经网络计算。
- GPU：以其强大的并行计算能力，适合执行大规模矩阵运算。
- CPU：虽然不再是唯一的计算核心，但仍然是系统的关键部分，负责整体调度和通用计算。
在这样的行业背景下，高通看到了发展的新机遇。
2023年，高通推出了面向AI PC市场的骁龙X Elite处理器。这款基于ARM架构的处理器采用了高通自主设计的Oryon CPU核心，并集成了强大的NPU，宣称其AI性能超越了苹果M2。尤为重要的是，骁龙X Elite在能效比上表现优异，有望在轻薄本市场中占据重要位置。
高通的这一策略不仅体现了其在AI PC市场的雄心，也标志着ARM阵营对X86在PC市场主导地位发起的挑战。ARM架构在单核性能上已接近或超越了某些X86处理器，而在多核性能和能效比上更是显示出明显优势。与此同时，微软不断优化Windows on ARM，越来越多的开发者开始为ARM平台开发应用程序。
面对ARM的崛起，Intel和AMD在2024年10月16日宣布成立了“X86生态系统咨询小组”，目的是巩固X86在PC和服务器市场的地位，并共同推动X86架构在AI时代的创新。具体措施包括优化指令集以增强AI性能，加强软硬件协同以提高能效比，以及扩展生态系统以吸引更多开发者。这些行动可能会加快X86架构的创新速度，有助于其在企业市场保持优势，但其能否有效应对ARM在消费市场的挑战，仍有待观察。
展望未来，异构计算将成为常态，CPU、GPU、NPU的协同作业将成为关键。指令集的竞争可能逐渐淡化，而微架构设计和制程工艺的重要性将日益凸显，软件优化和AI加速能力可能成为新的竞争领域。
随着市场格局的变化，我们可能会看到PC市场ARM和X86架构的共存，而在服务器市场，尤其是边缘计算领域，ARM的身影可能会更加频繁出现。
AI的兴起不仅改变了计算需求，也对芯片设计产生了深远影响。AI辅助的芯片设计可能会缩短创新周期，而专用AI芯片有望成为新的增长点。
写在最后：
X86架构的历史是计算机产业发展的缩影。从1978年8086处理器的诞生，到今天AI时代的来临，X86始终处于技术变革的前沿。面对ARM的挑战和AI带来的新需求，X86阵营正在积极调整战略。未来的计算产业格局如何演变，还有待观察。但可以确定的是，这场新一轮的技术革命，必将为计算机行业带来深刻的变革。无论是X86还是ARM，亦或是其他可能出现的新架构，推动计算技术进步的核心动力始终是满足人类日益增长的计算需求。在这个AI驱动的新时代，我们有理由期待更多激动人心的创新和突破。
