x86架構(gòu)歷史與發(fā)展

x86架構(gòu)的誕生

x86架構(gòu)的誕生標(biāo)志著一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始，它由英特爾公司在1978年推出的16位微處理器8086所創(chuàng)立。這一架構(gòu)定義了芯片的基本使用規(guī)則，并隨著時(shí)間的推移，發(fā)展成為一套通用的計(jì)算機(jī)指令集合。盡管在最初，8086處理器并沒(méi)有立即獲得市場(chǎng)的廣泛關(guān)注，但它為個(gè)人電腦（PC）的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并在隨后的幾十年中逐漸演變成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

AMD加入競(jìng)爭(zhēng)，二者雙雄爭(zhēng)霸

除了Intel外，其他公司如AMD、Cyrix等也在不同時(shí)期設(shè)計(jì)生產(chǎn)了自己的x86兼容CPU。例如，Cyrix則在1993年推出了第一款x86兼容的Cx486SLC處理器。AMD于1991年首次推出Am386系列處理器，與Intel 386 architecture直接競(jìng)爭(zhēng)。1999年，AMD公司推出的K7（Athlon XP）處理器，在性能上首次超越了Intel的奔騰系列，從而奠定了x86處理器市場(chǎng)雙雄爭(zhēng)霸的格局。

隨后的幾年里，英特爾與AMD在處理器市場(chǎng)上展開(kāi)了一場(chǎng)激烈的技術(shù)爭(zhēng)霸。英特爾憑借其強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和品牌影響力，不斷推出新的處理器產(chǎn)品，鞏固其市場(chǎng)地位。而AMD則憑借速龍系列處理器的出色性能和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，逐漸贏得了消費(fèi)者的青睞。

2005年，AMD發(fā)布了首款雙核處理器，再次在市場(chǎng)上掀起波瀾。隨后，英特爾也迅速跟進(jìn)，推出了自己的雙核處理器產(chǎn)品。然而，AMD并沒(méi)有止步于此，而是繼續(xù)加大研發(fā)力度，推出了性能更強(qiáng)大的四核處理器。這一舉措讓AMD在技術(shù)上再次領(lǐng)先英特爾，也為其在高端市場(chǎng)贏得了更多的份額。

然而，好景不長(zhǎng)。隨著英特爾在制程技術(shù)上的不斷進(jìn)步和四核處理器的不斷優(yōu)化，其產(chǎn)品在性能上逐漸超越了AMD。此外，英特爾還通過(guò)捆綁銷售、價(jià)格戰(zhàn)等手段，進(jìn)一步擠壓了AMD的市場(chǎng)份額。AMD在面臨巨大壓力的同時(shí)，也暴露出其在技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)策略上的不足。

x86由巔峰逐漸失去領(lǐng)導(dǎo)地位

歷經(jīng)四十余年的發(fā)展，X86家族不斷壯大，從8086處理器開(kāi)始，英特爾的286、386、486、586、P1、P2、P3、P4都采用了X86架構(gòu)；與此同時(shí)，該架構(gòu)覆蓋的領(lǐng)域也逐漸拓展，從最初的桌面電腦到了筆記本、服務(wù)器、超級(jí)計(jì)算機(jī)、編寫(xiě)設(shè)備等領(lǐng)域。

可以說(shuō)，英特爾與x86架構(gòu)彼此成就，英特爾發(fā)明了X86架構(gòu)并不斷完善它的生態(tài)，x86架構(gòu)則助力英特爾名聲大震。

不過(guò)x86架構(gòu)本身也有著可變的指令長(zhǎng)度、寄存器的貧乏、內(nèi)存訪問(wèn)、浮點(diǎn)堆棧、4GB限制和芯片變大等弊端。當(dāng)然，英特爾自身也認(rèn)識(shí)到了x86架構(gòu)限制了CPU性能的進(jìn)一步提高，正在探索更多的可能性。業(yè)界甚至有人稱，英特爾x86架構(gòu)霸權(quán)的時(shí)代終將過(guò)去，ARM架構(gòu)才是未來(lái)發(fā)展的方向。

令因特爾虎軀一震的后起之秀：ARM架構(gòu) 

相對(duì)于誕生于1978的x86架構(gòu)來(lái)說(shuō)，ARM架構(gòu)出現(xiàn)稍晚了些。時(shí)間倒退至1983年，Acorn電腦公司（即ARM的前身，1990年正式改組為ARM計(jì)算機(jī)公司）計(jì)劃研發(fā)一顆主要用于路由器的Conexant ARM處理器。

1986年，ARMv2架構(gòu)如期而至，該版本架構(gòu)對(duì)V1進(jìn)行了擴(kuò)展，首顆量產(chǎn)的ARM處理器ARM2就是基于該架構(gòu)，包含了對(duì)32位乘法指令和協(xié)處理器指令的支持，但同樣仍為26位尋址空間。

值得一提的是，1991年對(duì)于ARM來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這一年給CPU公司提供芯片的Robin Saxby加入ARM并擔(dān)任CEO一職，為了挽救缺乏資金、業(yè)務(wù)不景氣的公司，他引進(jìn)了IP商業(yè)模式，這一模式開(kāi)創(chuàng)了屬于ARM的全新時(shí)代。

該模式使得ARM將其架構(gòu)授權(quán)給感興趣的公司，合作公司可以根據(jù)自己的需要來(lái)設(shè)計(jì)處理器，極大地縮減了設(shè)計(jì)時(shí)間以及成本。ARM7成為了ARM的旗艦移動(dòng)設(shè)計(jì)，此后被授權(quán)給超過(guò)165家公司，自1994年以來(lái)這些公司生產(chǎn)了超過(guò)100億個(gè)芯片。

時(shí)間來(lái)到2007年，iPhone的出現(xiàn)和App Store的迅速崛起，讓全球移動(dòng)應(yīng)用徹底綁定在ARM架構(gòu)上。次年，谷歌基于ARM架構(gòu)推出了Android系統(tǒng)。至此智能手機(jī)步入飛速發(fā)展階段，ARM架構(gòu)也因此奠定了在智能手機(jī)市場(chǎng)的霸主地位。

兩強(qiáng)并立格局形成：“架構(gòu)王”之爭(zhēng)

英特爾x86主導(dǎo)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器市場(chǎng)，ARM架構(gòu)壟斷手機(jī)市場(chǎng)，看似二者“各自為政”、毫不相干，實(shí)則業(yè)界對(duì)于二者誰(shuí)能主宰未來(lái)市場(chǎng)的討論一直沒(méi)有停下來(lái)。

一方認(rèn)為ARM架構(gòu)將貫穿從桌面到移動(dòng)、VR／AR 再到IoT領(lǐng)域，從而取得全面的勝利；另一方則認(rèn)為X86架構(gòu)強(qiáng)大之處在于英特爾積累的服務(wù)器芯片生態(tài)系統(tǒng)，幾乎不可撼動(dòng)。另外也有中立者認(rèn)為二者并不具備可比性，x86無(wú)法做到ARM的功耗，而ARM也無(wú)法做到x86的性能。

提到二者的競(jìng)爭(zhēng)則不得不提三件代表性事件，一是高通曾嘗試打造基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器芯片；二是蘋(píng)果放棄英特爾處理器，轉(zhuǎn)而使用ARM架構(gòu)的自研芯片；三是傳聞稱華為將出售采用英特爾X86架構(gòu)的服務(wù)器業(yè)務(wù)。

2014年，高通宣布要打破英特爾在服務(wù)器芯片的主導(dǎo)地位，將打造基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器芯片并于2016年公布首個(gè)成品，緊接著高通于2017年正式發(fā)布Centrip 2400系列進(jìn)軍服務(wù)器芯片市場(chǎng)，不過(guò)并沒(méi)有引起太大的反響。2018年便頻頻有高通放棄ARM服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)、高管離職、大幅裁員甚至團(tuán)隊(duì)解散的消息傳出。此事件從側(cè)面反映出ARM架構(gòu)在服務(wù)器領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)性不敵X86架構(gòu)。

對(duì)ARM架構(gòu)來(lái)說(shuō)一次重大的勝利在于英特爾在芯片性能和制造工藝方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)無(wú)法滿足其對(duì)Mac的需求，蘋(píng)果轉(zhuǎn)而宣布基于ARM架構(gòu)自研芯片。在WWDC2020上，蘋(píng)果一口氣發(fā)布了搭載自研芯片MI的三款產(chǎn)品：MacBook Air、MacBook mini和MacBook Pro。外界認(rèn)為蘋(píng)果將以ARM架構(gòu)的Mac改變電腦市場(chǎng)的格局，對(duì)英特爾x86架構(gòu)造成了沖擊。

巨大的壓力與沖擊

除了蘋(píng)果之外，有能力的科技巨頭也在研發(fā)自己的處理器，比如高通驍龍X平臺(tái)的筆記本電腦目前已經(jīng)上市。而且也不僅僅是PC，ARM甚至還開(kāi)始染指服務(wù)器芯片，這也是一直被x86壟斷的領(lǐng)域。

此前，ARM的優(yōu)勢(shì)在于低功耗、高能效比和成本效益，使其成為移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的首選。而x86則以其強(qiáng)大的處理能力、豐富的軟件兼容性和成熟的生態(tài)系統(tǒng)，在高性能計(jì)算和企業(yè)數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。如今，隨著ARM芯片性能的崛起，時(shí)代變了！

據(jù)Counterpoint的初步數(shù)據(jù)顯示，2024年第二季度，全球PC出貨量實(shí)現(xiàn)了3.1%的同比增長(zhǎng)，達(dá)到6250萬(wàn)臺(tái)，標(biāo)志著PC市場(chǎng)連續(xù)第二個(gè)季度實(shí)現(xiàn)同比增長(zhǎng)。

近期，采用高通驍龍X平臺(tái)的筆記本電腦引領(lǐng)了AI筆記本電腦的首波熱潮。與主流的x86架構(gòu)相比，這些基于高通驍龍的解決方案展現(xiàn)出更佳的功耗性能。

此外，聯(lián)發(fā)科與英偉達(dá)在開(kāi)發(fā)下一代基于ARM架構(gòu)的AI筆記本電腦上的合作，預(yù)計(jì)將推動(dòng)其在2025-2026年P(guān)C市場(chǎng)的份額增長(zhǎng)，這將對(duì)x86廠商的市場(chǎng)份額產(chǎn)生影響。

該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2027年，基于ARM架構(gòu)的PC設(shè)備將占據(jù)超過(guò)25%的市場(chǎng)份額。

跨世紀(jì)聯(lián)手，英特爾與AMD攜手成立x86生態(tài)系統(tǒng)顧問(wèn)小組

面對(duì)ARM給因特爾造成的強(qiáng)大壓力，因特爾終于坐不住了，與AMD攜手成立x86生態(tài)系統(tǒng)顧問(wèn)小組。

我們正處在x86架構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)數(shù)十年發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，需要更進(jìn)一步的定制化能力、兼容性和可擴(kuò)展性來(lái)滿足當(dāng)前和未來(lái)的客戶需求。我們很榮幸能與AMD以及顧問(wèn)小組的創(chuàng)始成員聯(lián)合起來(lái)，共同邁向計(jì)算的未來(lái)。我們也對(duì)眾多行業(yè)領(lǐng)袖的支持深表感謝。

——帕特·基辛格

英特爾首席執(zhí)行官

x86生態(tài)系統(tǒng)顧問(wèn)小組的成立，將確保x86架構(gòu)作為開(kāi)發(fā)者和客戶首選的計(jì)算平臺(tái)持續(xù)發(fā)展和演進(jìn)，我們很高興能夠匯聚行業(yè)力量，為未來(lái)的架構(gòu)優(yōu)化提供指引，在未來(lái)數(shù)十年延續(xù)x86的卓越成就。

——蘇姿豐

AMD董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官

該顧問(wèn)小組旨在匯集行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，共同塑造x86架構(gòu)的未來(lái)，并通過(guò)更統(tǒng)一的指令集和架構(gòu)接口來(lái)推動(dòng)開(kāi)發(fā)者創(chuàng)新。此舉將提升x86產(chǎn)品間的兼容性、可預(yù)測(cè)性和一致性。為此，顧問(wèn)小組將向x86硬件和軟件社區(qū)征求關(guān)于核心功能和特性的技術(shù)意見(jiàn)。

預(yù)期成果

●為客戶在硬件和軟件方面提供更多選擇和更強(qiáng)的兼容性，使其更快地受益于全新的尖端功能帶來(lái)的提升

● 簡(jiǎn)化架構(gòu)指南，以提升英特爾和AMD的x86產(chǎn)品系列在軟件一致性和接口方面的表現(xiàn)

● 使新功能能夠更廣泛、更高效地集成到操作系統(tǒng)、框架和應(yīng)用程序中

合作背后，競(jìng)爭(zhēng)尚在

縱觀歷史，英特爾與AMD之間的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)已經(jīng)延續(xù)了幾十年之久，而在這過(guò)程中，英特爾與AMD之間的關(guān)系也并非僅僅是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，實(shí)則二者之間已經(jīng)形成了一種默契的友好博弈關(guān)系。

21世紀(jì)以來(lái)，AMD意識(shí)到自己在技術(shù)上的短板，并加大了對(duì)技術(shù)研發(fā)的投入。同時(shí)，它也開(kāi)始調(diào)整市場(chǎng)策略，將重心放在性價(jià)比和細(xì)分市場(chǎng)上。通過(guò)推出針對(duì)不同用戶需求的產(chǎn)品線，AMD逐漸在中低端市場(chǎng)上贏得了更多的份額。

AMD的強(qiáng)項(xiàng)是為服務(wù)器、個(gè)人電腦、筆記本電腦和顯卡提供更強(qiáng)大的新芯片。隨著ARM芯片的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這些領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)將繼續(xù)加劇，亞馬遜(NASDAQ:AMZN)推出的新型ARM服務(wù)器就是見(jiàn)證。

與此同時(shí)，英特爾也在不斷地調(diào)整自己的市場(chǎng)策略和技術(shù)路線。它開(kāi)始注重與軟件開(kāi)發(fā)商的合作，推動(dòng)處理器技術(shù)的優(yōu)化和普及。此外，英特爾還加大了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興領(lǐng)域的投入，力求在未來(lái)科技趨勢(shì)中搶占先機(jī)。

共營(yíng)方向：AI芯片市場(chǎng)

英特爾

產(chǎn)品創(chuàng)新：英特爾推出了新一代AI芯片Gaudi 3，這是一款A(yù)SIC（專用集成電路）芯片，專為AI市場(chǎng)設(shè)計(jì)，與英偉達(dá)的多款GPU競(jìng)爭(zhēng)。此外，英特爾還推出了至強(qiáng)6處理器，針對(duì)數(shù)據(jù)中心和PC的AI需求，提供了新的CPU產(chǎn)品。至強(qiáng)6處理器基于Intel 3制程工藝，旨在提高能效和處理性能，滿足AI工作負(fù)載的需求。

市場(chǎng)策略：英特爾通過(guò)降低Gaudi 3的價(jià)格，使其在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力。這一策略有助于英特爾在AI芯片市場(chǎng)中吸引更多的客戶，尤其是那些尋求成本效益高的解決方案的企業(yè)。同時(shí)，英特爾也在推動(dòng)客戶更換服務(wù)器CPU，并讓CPU承接一些AI工作，以此來(lái)增強(qiáng)其在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的地位。

技術(shù)進(jìn)步：英特爾正在通過(guò)制程迭代提升芯片性能，其“四年五個(gè)節(jié)點(diǎn)”計(jì)劃旨在到2025年重獲制程領(lǐng)先性。這表明英特爾不僅在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上進(jìn)行創(chuàng)新，還在制造技術(shù)上尋求突破，以保持在AI芯片市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

AMD

產(chǎn)品發(fā)展：AMD發(fā)布了用于訓(xùn)練大模型的GPU Instinct MI300系列，這是全球首款針對(duì)AI和高性能計(jì)算（HPC）的加速處理器（APU）加速器。AMD還在研發(fā)更為先進(jìn)的MI400系列加速器，以及收購(gòu)了賽靈思來(lái)拓展數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。

市場(chǎng)表現(xiàn)：根據(jù)富國(guó)銀行的預(yù)測(cè)，AMD在AI芯片市場(chǎng)的份額有望在未來(lái)幾年內(nèi)顯著增長(zhǎng)，從2023年的1.2%增長(zhǎng)到2025年的4.2%左右。這一增長(zhǎng)得益于AMD在AI芯片領(lǐng)域的持續(xù)投入和產(chǎn)品創(chuàng)新。

戰(zhàn)略合作：AMD強(qiáng)調(diào)與甲骨文、谷歌、微軟、Meta等廠商的合作關(guān)系，這些合作有助于AMD的AI芯片在市場(chǎng)上獲得更廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。

在這種新的競(jìng)爭(zhēng)格局下，英特爾和AMD之間的競(jìng)爭(zhēng)變得更加復(fù)雜和多元化。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，英特爾和AMD的競(jìng)爭(zhēng)也將逐漸從傳統(tǒng)的處理器性能競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向更廣泛的技術(shù)領(lǐng)域。但是英特爾與AMD之間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是良性的，相互促進(jìn)的，二者之間并沒(méi)有采取‘殺價(jià)’等惡性競(jìng)爭(zhēng)手段來(lái)獲取利益，這種競(jìng)爭(zhēng)促使兩家公司不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)。

結(jié)語(yǔ)

英特爾和AMD宣布成立x86生態(tài)系統(tǒng)咨詢小組，旨在塑造x86的未來(lái)，以對(duì)抗ARM架構(gòu)在PC市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。這一合作表明，盡管兩家公司在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)激烈，但在面對(duì)共同的外部威脅時(shí)，他們選擇聯(lián)合起來(lái)維護(hù)自身利益。這種動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系可能會(huì)隨著市場(chǎng)環(huán)境的變化而繼續(xù)演變。（文/宋雨涵）

lixiangjing

算力豹主編