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ARM会在桌面和服务器领域替代X86吗?

来源:donews 作者: 更新时间:2020/7/20 10:21:05

摘要:大约20多年前,在工作站、服务器领域还没有几台X86的设备,当年DEC、IBM、HP、SGI、SUN……,几乎每一家公司都有自己的指令集、自己的处理器、自己的操作系统。

  前一段时间,随着苹果Mac换用ARM指令集的处理器,日本采用ARM处理器的富岳在超级计算机登顶,ARM替代X86这个话题又开始热了起来。

  大约20多年前,在工作站、服务器领域还没有几台X86的设备,当年DEC、IBM、HP、SGI、SUN……,几乎每一家公司都有自己的指令集、自己的处理器、自己的操作系统。

  然而,随着X86和Wintel的崛起,这些公司一个个被收购、转移业务,拥抱X86。

  到了2019年,X86几乎统一了服务器市场,以前的巨头一个个倒下,剩下几个靠老关系苟延残喘。

  那么,未来ARM会重复这一幕,替代X86吗?我们来分析一下。

  一、X86是怎么成功的?

  以前,各个厂商都有自己的指令集,自己的硬件,自己的软件,都是一个个苹果式的生态系统。

  X86阵营的处理器很弱机,Sun、SGI、HP,DEC的电脑,命名叫工作站(索尼PS游戏机就是游戏工作站的英文缩写),处理器性能比PC要强大很多。

  英特尔和AMD崛起,因为Wintel联盟能提供廉价的算力,提供一套完整的生态系统,有最大的销量。

  微软一开始做WinNT有Alpha版本,后来就不做了。因为X86处理器便宜,X86的电脑比哪些服务器工作站便宜太多了,也比同时代的MAC便宜。

  能干差不多的活,多数人还是选便宜,容易用的方案。

  选择的人多了,开发软件的人也多,这就有了生态系统。X86 PC有兼容机,比苹果的MAC便宜。一开始生态系统就好。

  这个优势在DOS时代就开始了,然后Wintel很注重兼容性,现在的Win10依然可以用虚拟机跑DOS程序,把生态系统继承下来。

  能一代代继承生态系统,用户成本就很低。这有助于X86的扩张,也让Wintel联盟赚到了钱。

  以前,英特尔处理器的性能并不强大,但是英特尔和AMD赚到钱,他们就能从DEC Alpha的项目组中挖到大牛,DEC那批人也是后来苹果A系列处理器最初的设计者。

  处理器性能,工艺架构重要,指令集不重要。

  英特尔的X86处理器卖得多,就有钱,有钱就能开发新工艺,设计新架构,招聘大神干活。结果是几代以后,英特尔的处理器性能就超越其他指令集的处理器了。

  X86阵营的处理器以前是弱机,几代以后PC处理器居然比工作站的处理器快了。英特尔这个时候做服务器市场,就无往不利了。

  所有会计算机的人,都是在X86电脑上长大的,对开发X86这套很熟悉。入门基础教学,学的是微软家的软件怎么用,程序员先学的是X86下的程序怎么开发。其他指令集的处理器反而要重新学习。

  到了90年代末,就有很多厂商开始用X86的处理器做服务器了。2010年以后,X86基本就占领主流的服务器市场了。

  这是X86从桌面普及,到占领高端市场的过程。

  二、ARM的崛起

  2007年以前的ARM处理器和80年代的X86一样,也是弱机,ARM在嵌入式设备上使用,完成简单功能。很长一段时间ARM性能升级是很慢的。

  2003年就有了WM的智能手机,但是一直到2007年,WM智能手机的性能几乎没有什么大进步。这个进步速度堪比X86在70年代末80年代初的进步速度。

  但是,在2007年iPhone出现之后,移动市场进入革命,对处理器性能的要求不断加码。安卓/IOS+ARM+台积电其实也是一种生态。类似于Wintel

  以前,台积电这种代工厂的工艺落后英特尔好几代,ARM架构性能落后英特尔好几代,根本威胁不到X86处理器的地位。ARM当时性能差,不止是功耗限制的问题,2007年,你就是不计功耗能作出100W的ARM处理器,性能也是渣。

  但是,智能手机的销量和需求,刺激工艺和性能的升级。

  这很像以前X86时代的PC,PC比服务器卖得多,所以英特尔有钱,能升级架构工艺,几代以后赶超对手。

  ARM也是有智能手机的销量支持,ARM产业链的使企业更有钱。

  苹果有钱雇佣Alpha的工程师设计架构,ARM有钱把自己的架构不断升级,台积电有钱去不断升级工艺。

  2007年的时候,台积电的工艺落后英特尔好几代,几年以后就是16nm VS 14nm了,两者差距已经很接近接近。

  2020年初,现在是7nmVS14nm+++。在晶体管密度上台积电已经领先英特尔一代。而再过几年就是5nm、3nm、2nmVS10nm。英特尔被完全压制。

  2020年,苹果换芯的技术背景,是A14处理器的单核心性能已经达到英特尔桌面处理器的性能了。其实A13在Spec int 2006里面单核心2.66Ghz已经与9900K的4.7Ghz睿频很接近了。

  这很像2000年前后,英特尔的PC处理器达到工作站服务器处理器的性能。

  按照现在的趋势。未来再发展若干代,ARM公版架构很可能会在性能上超越PC处理器,而价格上远远比PC处理器便宜。

  就像当年PC的X86处理器性能上赶超工作站上高端处理器一样。

  ARM正在重演X86的历史。

  三、ARM会取代X86吗?

  虽然类似,但是今天的ARM与2000年前后的X86还有些不同。

  ARM的难度在于移动领域的数量优势没有当年的PC大。

  以前PC数量 VS 服务器数量,是大象对蚂蚁的区别,X86有数量级的优势。

  而现在智能手机 VS PC,是狮子和老虎对抗。ARM相比X86没有太高的数量优势。工艺上同步,性能上接近,还没有到完全赶超的时候。

  还需要再发展若干代,当ARM公版架构很可能会在性能上超越PC处理器,而价格上远远比PC处理器便宜的时候,就会就会有人尝试ARM+linux的PC。

  这种PC价格比X86 PC便宜,性能更强大,会先从图形、办公、游戏一类专用领域开始。慢慢侵蚀桌面市场,形成ARM的桌面的软硬件生态系统。

  一开始,ARM+linux的PC份额可能很少,但是并行几年,十几年,会越来越多,硬件厂商出驱动会出两份,软件支持也会同时支持两个平台,两者的体验差距会越来越小。

  在服务器端,只要ARM方案的性价比更高,就会有人尝试。理论性能高不行,真正跑起来服务ARM服务器更强更便宜才行。

  所以,ARM取代X86会是一个漫长的过程,两者会并行很长一段时间,一直到ARM取得决定性优势。

  责任编辑:张华

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