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硬科技：回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium(中)

前情提要：「硬科技：回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium(上)」。俗語(yǔ)說(shuō)的好：過(guò)猶不及，物極必反。為了擺脫昔日x86包袱而過(guò)度反動(dòng)的IA-64，早在Intel公布指令集架構(gòu)之際，就不乏來(lái)自外界的質(zhì)疑，尤其同時(shí)擁有CISC大型主機(jī)（S/360體系，zSeries, System Z）和RISC效能王者（Power體系，pSeries, System P）的藍(lán)色巨人IBM，對(duì)IA-64的專(zhuān)業(yè)批評(píng)，事隔多年，通通一語(yǔ)成讖。

2000年的Microprocessor Forum，就上演了IBM與宣稱(chēng)「非循序執(zhí)行超純量處理器已經(jīng)過(guò)時(shí)」的Intel/HP陣營(yíng)，針?shù)h相對(duì)的強(qiáng)碰戲碼。IBM提出了2個(gè)重點(diǎn)，細(xì)節(jié)就在此不贅述了。

首先，程式碼體積過(guò)大：根據(jù)IBM內(nèi)部的評(píng)估，VLIW的IA-64因編譯器不見(jiàn)得可以指令塞好塞滿(mǎn)、先天較長(zhǎng)的指令編碼（3個(gè)指令128位元，一般RISC都固定為32位元）、引述執(zhí)行、預(yù)測(cè)載入、缺乏基底偏移載入定址模式（[base + disp]，少了會(huì)增加多余的位址計(jì)算，蠻蠢的），以及整數(shù)乘除法無(wú)法直接使用通用暫存器作運(yùn)算元（這非常的愚蠢，后面會(huì)提）等諸多因素，IA-64的程式碼體積將是x86的4.8倍，經(jīng)過(guò)最佳化后也高達(dá)3.7倍，筆者當(dāng)年還聽(tīng)過(guò)「8倍」的版本。

程式碼過(guò)肥的直接影響就是：IA-64指令集相容處理器需要更充裕的記憶體頻寬和更大型化的快取記憶體，導(dǎo)致Itanium發(fā)展歷程屢創(chuàng)快取容量的世界紀(jì)錄。當(dāng)然，這奠定了Intel日后在快取記憶體領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但這也是事后諸葛的馬后炮了。

其次，為了追求最高指令平行化而生的大型化資料暫存器群，與伴隨而來(lái)的龐大執(zhí)行運(yùn)算單元，也不利于提升處理器時(shí)脈。也許科科會(huì)反問(wèn)：時(shí)下超純量動(dòng)態(tài)指令排程處理器的實(shí)體暫存器數(shù)量也沒(méi)比較少??？近代GPU更是成千上萬(wàn)，但「結(jié)構(gòu)上可見(jiàn)」讓軟體直接存取的資料暫存器，和用來(lái)「默默墊檔」的實(shí)體暫存器，復(fù)雜度完全是兩碼子事。

即使IBM也許基于身為潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的立場(chǎng)「酸」個(gè)幾句，但這也證明了藍(lán)色巨人對(duì)于指令集設(shè)計(jì)和高階處理器的認(rèn)知，遠(yuǎn)非當(dāng)時(shí)的Intel和HP所能望其項(xiàng)背。最近因榮獲計(jì)算機(jī)工業(yè)最高榮譽(yù)圖靈獎(jiǎng)（Turing Award）2位創(chuàng)造RISC一詞的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)大師，在資訊科班學(xué)生爾孰能詳非讀不可的教科書(shū)中，就毫不留情的做出和IBM同樣的批判：Itanium只是時(shí)脈上不去的平庸整數(shù)運(yùn)算處理器。

接著就是Intel自己那令人感到匪夷所思的蠢事了。按照常識(shí)，由大到小，「指令集架構(gòu)（電腦的語(yǔ)言）」是戰(zhàn)略，「處理器微架構(gòu)（執(zhí)行語(yǔ)言的載具）」是作戰(zhàn)，「設(shè)計(jì)實(shí)作與制造」則是戰(zhàn)術(shù)，但I(xiàn)ntel卻反過(guò)來(lái)，往往以「利于制造」作為思考的出發(fā)點(diǎn)，套句普魯士名將老毛奇的名言：「只要戰(zhàn)術(shù)成功，戰(zhàn)略可以讓步」，這也許就是Intel設(shè)計(jì)指令集的信念，所以x86指令集会如此的毫無(wú)道理可循，事后想想，好像也不會(huì)讓人感到驚訝。

Intel設(shè)計(jì)IA-64指令集干下的蠢事，保證讓各位科科看到瞠目結(jié)舌，事后有沒(méi)有亡羊補(bǔ)牢就不重要了。

IA-64的整數(shù)除法指令，竟然無(wú)法直接使用通用暫存器，而是必須先把數(shù)值傳遞到浮點(diǎn)暫存器，才能執(zhí)行。誰(shuí)能告訴我這是想干嘛？ IA-64的浮點(diǎn)除法指令，是透過(guò)乘積和指令（Multiply-Add，如A x B + C）進(jìn)行倒數(shù)運(yùn)算，為維持和x87 80位元浮點(diǎn)相同的精確度，浮點(diǎn)暫存器寬度增加到82位元。有沒(méi)有聽(tīng)過(guò)因小失大這個(gè)成語(yǔ)？ IA-64沒(méi)有自動(dòng)加長(zhǎng)資料長(zhǎng)度的Sign-Extended載入指令，無(wú)法直接將32位元值載入至64位元的通用暫存器。但在x86的世界，早從「8086」就有這樣的指令了，拜托，相隔30年耶。 最后，就是前面提到的，IA-64欠缺基底偏移定址模式（[base + disp]），進(jìn)行資料載入與回存，需額外執(zhí)行位址計(jì)算的指令，相對(duì)于定址模式太多太亂的x86，IA-64卻是極度精簡(jiǎn)到連最該有的東西都不見(jiàn)，蠻納悶Intel研發(fā)團(tuán)隊(duì)的決策動(dòng)機(jī)是什么，難道是用研究案的心態(tài)去做事嗎？

回過(guò)頭來(lái)，就算IA-64存在這些讓人滿(mǎn)臉黑直線(xiàn)的低級(jí)缺陷，爛到爆炸的x86指令集都可以存活下來(lái)了，那整體來(lái)說(shuō)只會(huì)更好不會(huì)更壞的IA-64為何就不行？ㄨ

提醒各位科科，天底下任何史詩(shī)級(jí)的慘劇，都是天時(shí)地利人和交互核子反應(yīng)的總和，而「人和」：Intel自身的內(nèi)部管理和行銷(xiāo)策略，更是「功不可沒(méi)」，值得大書(shū)特書(shū)，成為計(jì)算機(jī)工業(yè)史上被撕掉的一頁(yè)。

看不過(guò)癮？還想繼續(xù)看說(shuō)書(shū)的說(shuō)下去？接著看下集吧！「硬科技：回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium(下)」

什么是Itanium系統(tǒng)

1.4 GHz（對(duì)于 x64 處理器）

建議配置：2 GHz 或更高

注意

面向基于 Itanium 的系統(tǒng)的 Windows Server 2008 要求使用 Intel Itanium 2 處理器。

RAM以下是本產(chǎn)品對(duì) RAM 的要求：

最低要求：512 MB

建議配置：2 GB 或更多

最大（32 位系統(tǒng)）：4 GB（對(duì)于 Windows Server 2008 Standard），或 64 GB（對(duì)于 Windows Server 2008 Enterprise 或 Windows Server 2008 Datacenter）

最大（64 位系統(tǒng)）：32 GB（對(duì)于 Windows Server 2008 Standard），或 2 TB（對(duì)于 Windows Server 2008 Enterprise、Windows Server 2008 Datacenter 或 面向基于 Itanium 的系統(tǒng)的 Windows Server 2008）

磁盤(pán)空間要求以下是系統(tǒng)分區(qū)對(duì)磁盤(pán)空間的大致要求。對(duì)于基于 Itanium 的操作系統(tǒng)和基于 x64 的操作系統(tǒng)，這些估計(jì)值將有所不同。如果通過(guò)网络安裝系統(tǒng)，可能需要更多的磁盤(pán)空間。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 （可能為英文網(wǎng)頁(yè)）。

最低要求：10 MB

建議配置：40 GB 或更多

注意

RAM 超過(guò) 16 GB 的計(jì)算機(jī)將需要更多的磁盤(pán)空間用于頁(yè)面文件、休眠文件和轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件。

DVD-ROM 驅(qū)動(dòng)器

超級(jí) VGA (800 x 600) 或更高分辨率的顯示器

鍵盤(pán)和 Microsoft(R) 鼠標(biāo)（或其他兼容的指點(diǎn)設(shè)備）

硬科技：回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium(下)

前情提要：「硬科技：回顧消失在歷史洪流的Intel旗艦處理器Itanium(中)」1994年Intel與HP合作啟動(dòng)IA-64指令集與Itanium處理器專(zhuān)案時(shí)，那時(shí)候HP的處理器研發(fā)團(tuán)隊(duì)尚未移籍到Intel，為了保護(hù)HP的商業(yè)機(jī)密，Intel特別建立「防火墻」隔離x86與IA-64的研發(fā)人員，妨礙了內(nèi)部的技術(shù)交流，IA-64團(tuán)隊(duì)難以汲取現(xiàn)有x86專(zhuān)案的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，加重了研發(fā)工作的困難度，替由Santa Clara總部操刀的第一代Itanium「Merced」大延期，埋下了災(zāi)難的種子。

更糟糕的是，肖想進(jìn)攻高階伺服器市場(chǎng)的Intel高層，目標(biāo)在1999年就讓IA-64逐步取代x86，下令「x86研發(fā)團(tuán)隊(duì)不準(zhǔn)提到『伺服器』這個(gè)字」，雞蛋完全放在同一個(gè)籃子內(nèi)，而Pentium Pro研發(fā)末期，被內(nèi)部提案的64位元x86計(jì)畫(huà)「Yamhill」，就更是天大的「政治不正確」。

畢竟IA-64是全新的指令集架構(gòu)，在尚未累積足夠的原生軟體資源前，也須仰賴(lài)現(xiàn)有x86的軟體生態(tài)圈，維持具有效能競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的x86執(zhí)行效能，勢(shì)在必行，也因此，第一代Itanium有將近30%的核心面積（排除快取記憶體和系統(tǒng)匯流排界面），用來(lái)實(shí)作「理論上效能近似同時(shí)脈Pentium」的x86硬體執(zhí)行單元。

Intel原先的如意算盤(pán)是，在1998年上市第一代時(shí)脈600MHz的Itanium，可提供相當(dāng)同期400MHz Pentium II的x86執(zhí)行效能，再慢慢的無(wú)縫接軌，從伺服器、工作站、桌機(jī)甚至筆電，一步一步的轉(zhuǎn)移到「放眼未來(lái)二十五年」的最先進(jìn)指令集架構(gòu)。

AMD K7半路殺出加速1GHz時(shí)脈競(jìng)賽

但I(xiàn)ntel萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)算到，AMD「x86世界的Alpha 21264」K7微架構(gòu)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，讓Intel毫無(wú)擠牙膏的余裕，加速了x86處理器的1GHz時(shí)脈競(jìng)賽，加上Itanium一再延宕，當(dāng)拖到2001年才勉強(qiáng)「風(fēng)光上市」時(shí)，耗費(fèi)一堆時(shí)間搞定的x86硬體相容性，只讓800MHz的初代Itanium實(shí)際上僅具備「介于Pentium 75到200」的水準(zhǔn)，更罔論對(duì)后繼新增x86指令的支援性，毫無(wú)實(shí)用價(jià)值，欠缺足以推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展的IA-64原生應(yīng)用程式，更是壓死駱駝的最后一根稻草。

Intel內(nèi)部亦不乏有識(shí)之士，以「如果新指令集放眼未來(lái)25年，那多出1到2年的驗(yàn)證期，絕對(duì)是值得的」，力勸不要發(fā)售第一代Itanium，將其轉(zhuǎn)為研究案，等到舊有HP團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)的第二代產(chǎn)品再上市，但被「我們不能研發(fā)不能銷(xiāo)售的產(chǎn)品」為由打回票，「Itanic」號(hào)觀光郵輪一頭撞上冰山，史詩(shī)級(jí)的災(zāi)難就此發(fā)生，市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)樂(lè)觀預(yù)期的伺服器銷(xiāo)售金額，也逐年穩(wěn)定下修，從350億一路砍到不到35億美元，征服RISC伺服器和CISC大型主機(jī)市場(chǎng)的偉業(yè)，還沒(méi)開(kāi)始就結(jié)束了。

到了2002年Itanium II「McKinley」出現(xiàn)、HP PA-RISC和Alpha處理器的軟體陸續(xù)移植過(guò)去后，IA-64才展現(xiàn)應(yīng)有的價(jià)值，但傷害已經(jīng)造成，況且隔年AMD的Opteron挾來(lái)自微軟的暗助，開(kāi)始四處攻城掠地，逼迫Intel跟進(jìn)64位元x86，打亂NetBurst的布局，IA-64的前景也蒙上了厚厚一層不詳?shù)年幱啊?/p>

后來(lái)Intel是到了雙核心Itanium II「Montecito」才放棄吃力不討好的x86硬體相容手段，改用IA-32EL（IA-32 Execution Layer）二進(jìn)位執(zhí)行檔轉(zhuǎn)換器，成本更低，效果更好。

除此之外，早該在2001年就成立的Itanium解決方案聯(lián)盟，不僅透過(guò)Transitive的QuickTransit二進(jìn)位執(zhí)行檔轉(zhuǎn)換軟體，讓SGI將MIPS移轉(zhuǎn)到IA-64，更企圖「相容」SPARC，狂吃Sun和Fujitsu的豆腐。

Intel宣稱(chēng)在2008年，Itanium的x86效能會(huì)超越同時(shí)期最高階的Xeon，IA-64與x86也會(huì)共用系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)（原名CSI的QPI為此而生）。但已經(jīng)沒(méi)有兌現(xiàn)這張支票的機(jī)會(huì)了，因?yàn)檐涹w廠(chǎng)商陸續(xù)跳船，讓Intel不得不重回全力發(fā)展x86的老路。

徹底毀滅Itanium的一刀

首先，微軟在2005年先配合HP停止Itanium工作站用的Windows Workstation，更在2010年宣布「快速發(fā)展的x86伺服器，同樣也可以做到高階伺服器所需的延展性與穩(wěn)定性，因此停止發(fā)展Itanium版本作業(yè)系統(tǒng)與應(yīng)用程式」原本Itanium濃厚的HP色彩就是推廣IA-64的最大心理障礙，微軟這一刀，這等于是徹底毀滅了Itanium往中低階企業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展的一切可能，也讓Itanium淪為HP Unix系統(tǒng)專(zhuān)用的處理器。

無(wú)獨(dú)有偶，企業(yè)資料庫(kù)與ERP系統(tǒng)的老大Oracle，因并購(gòu)Sun而取得Solaris作業(yè)系統(tǒng)與搭載UltraSPARC處理器的伺服器，想仿照IBM專(zhuān)注于自家的軟硬體整合解決方案，在2011年片面決定停止旗下軟體產(chǎn)品繼續(xù)支援采用Itanium處理器的伺服器，HP批評(píng)Oracle此舉形同宣布采用Itanium處理器的伺服器面臨遭淘汰命運(yùn)，引爆HP和Oracle之間的法律紛爭(zhēng)。

這訴訟拖到2016年，加州Santa Clara（碰巧就是Intel總部所在地） 高等法院才判決Oracle要賠償30億美元，但I(xiàn)tanium早已時(shí)不我予，軟體生態(tài)圈更早就土崩瓦解。拜虛擬化技術(shù)成熟普及之所賜，x86平臺(tái)的可靠度亦非昔日吳下阿蒙，2015年HP發(fā)表x86版本的SuperDome，象征Itanium即將退出歷史的舞臺(tái)。

行文至此，僅為Itanic號(hào)撞上冰山的一角，關(guān)于IA-64指令集和Itanium處理器的往事，其實(shí)有太多的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，再多的千言萬(wàn)語(yǔ)亦述說(shuō)不盡。

2006年Intel總算推出延期半年（還被外界揶揄害SGI破產(chǎn)）、但各方面都有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力的雙核心Itanium時(shí)，坊間還以為Intel貨真價(jià)實(shí)的「旗艦」，終于爬出了隧道的盡頭，但萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是，后面就再也沒(méi)有可以繼續(xù)走下去的旅途了，時(shí)過(guò)境遷，令人不勝唏噓。

如果時(shí)間可以重來(lái)，也許Intel和HP高層會(huì)悔不當(dāng)初，寧愿繼續(xù)發(fā)展已經(jīng)有現(xiàn)成FX32! x86轉(zhuǎn)譯器又有原生Windows NT、連Intel自己都承認(rèn)「比我們擁有的任何東西都來(lái)得好」的Alpha，但歷史沒(méi)有如果。所謂「天才造成的災(zāi)難是天災(zāi)」，Itanium的災(zāi)難，大概就是這么一回事。