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現(xiàn)在,沿著 Power 的發(fā)展歷史,對 Power 的產(chǎn)品進行梳理,在欣賞其成就以的同時,了解一下同時期 PowerPC 的對手們過著怎樣的日子。
PowerPC 和它的兄弟姐妹們
(1)Power1:火星探險現(xiàn)實力
發(fā)布于 1990 年的 Power1,每個芯片中集成了 800,000 個晶體管,與當時其他的 RISC 處理器不同,Power1 進行了功能劃分,這為該芯片賦予了超量計算的能力,它還有單獨的浮點寄存器,可以適應從低端到高端的 UNIX? 工作站使用。
對于當時還不知何為超量運算的人們來說,這是一個巨大的驚喜,誰也不能想象,為什么工作站的能力一下子被提高得這么快。
基于 Power1 的主機
一年之后 AIM 聯(lián)盟,合作開發(fā)基于 Power 微結(jié)構(gòu)的 PowerPC 微處理器系列產(chǎn)品。這意味著 IBM 的 Power 開始跨越了從小型、中型到大型主機的范圍,這一行為直接導致 PowerPC 家族的微處理器誕生,對完善 IBM 的處理器產(chǎn)品線起著至關(guān)重要的作用。當然不只是 IBM 的力量在推動 Power 的發(fā)展。
Apple(蘋果公司)和 Motorola(摩托羅拉)公司也為之付出了巨大的努力。盡管當時的他們是合作者,而人們卻只是記住了“IBM 的 Power”,對后兩者來說難保公平,當然這都是后話。
1992 年,IBM 公司推出 7011-220 (33 MHz)入門級桌面工作站,因其基于 Power 架構(gòu)的單芯片配置,所以人們把該工作站稱之為 RISC 單芯片(RISC Single Chip,RSC) ,后來被戲稱為“披薩盒”。
Power1 芯片
從上圖可以看出,最初的 Power1 芯片實際上是在一個 主板 上的幾個芯片,后來很快就變成一個 RSC(RISC 單一芯片)。
很多人覺得這個產(chǎn)品沒有很大意義,但是對于 IBM 來說,RSC 是后來整個 PowerPC 架構(gòu)的先驅(qū),并擔任了火星探險處理器的任務,這不僅僅是產(chǎn)品的成功,被用來做火星探險,實際上是向全世界表現(xiàn) IBM 的技術(shù)實力,這更是一種榮譽。
同樣是這一年,IBM 在北京正式宣布成立國際商業(yè)機器中國有限公司,這是 IBM 在中國的獨資企業(yè)。此舉使 IBM 在實施其在華戰(zhàn)略中邁出了實質(zhì)性的一步,多年后中國科技的飛速發(fā)展也給予了 IBM 連續(xù)八年中國市場 UNIX 銷售額市場份額第一的豐厚回報。
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(2)Power2:戰(zhàn)勝了國際象棋冠軍而名揚天下?????
Power2 發(fā)布于 1993 年,一直使用到 1998 年。
為人所熟知的是,IBM 層憑借使用此款芯片的“深藍”(Deep Blue,重 1270 公斤,有 32 個微處理器)超級計算機在 1997 年擊敗了國際象棋冠軍 Garry Kasparov。
戰(zhàn)勝國際象棋冠軍 Garry Kasp 的那一刻
Garry Kasparov
故事的詳情是這樣的:
1996 年 2 月 10 日,IBM“深藍”超級計算機首次挑戰(zhàn)國際象棋世界冠軍卡斯巴羅夫,但以 2:4 落敗。比賽在 2 月 17 日結(jié)束。其后研究小組把深藍加以改良,1997 年 5 月再度挑戰(zhàn)卡斯巴羅夫,比賽在 5 月 11 日結(jié)束,最終“深藍”以 3.5:2.5 擊敗卡斯巴羅夫,成為首個在標準比賽時限內(nèi)擊敗國際象棋世界冠軍的電腦系統(tǒng),同時機器勝利也標志著國際象棋歷史的新時代。
棋王在會后表示:“我要聲明,我的失敗與科技無關(guān),因為電腦的表現(xiàn)完全沒有機械的慣性,我不相信有這樣優(yōu)越的電腦”。棋王要求重賽,但 IBM 拒絕,IBM 在比賽后宣布深藍退役。目前,這臺超級計算機被安放在美國華盛頓特區(qū)的史密森國家博物館內(nèi),無論在何時,它始終記錄了當時 IBM 在超級計算領(lǐng)域的前瞻性。
躺在博物館里的“深藍”
關(guān)于這場人機大戰(zhàn),我們需要記住一個數(shù)據(jù):126,000,000 步 /S,這是在比賽期間,“深藍”的平均運算速度。在 20 年后的 2016 年 3 月 9 日開啟的另一場人機大戰(zhàn)中,人們記住了一個新的名字:AlphaGo——谷歌的人工智能。
AlphaGo 的對手是韓國圍棋棋手李世石,決戰(zhàn)的地點在韓國。結(jié)局是相似的:李世石與 AlphaGo 總比分定格在 1 比 4。
棋手李世石
人工智能軟件 AlphaGo
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在這里特別強調(diào)兩點:
第一、谷歌 AlphaGo,本質(zhì)上是一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),由 Google 2014 年收購的英國人工智能公司 DeepMind 開發(fā)。這個系統(tǒng)和深藍不同,不是一臺超級計算機,而是一個由許多個數(shù)據(jù)中心作為節(jié)點相連,每個節(jié)點內(nèi)有著多臺超級計算機的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。就像人腦,是由 50-100 億個神經(jīng)元所組成的,這也是為什么這種機器學習架構(gòu)被稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
第二、AlphaGo 并非只有“單機版”一個版本。為了達到更高的運算能力,谷歌還把 AlphaGo 接入到了 1202 個 CPU 組成的網(wǎng)絡(luò)之中。這樣一來,計算能力增加了 24 倍。
經(jīng)過推算,Alphago 的運算性能是深藍的 2.5 萬倍。
2.5 萬倍,Alphago 戰(zhàn)勝李世石,大局已定。
伴隨著 Power2 的風光, Intel 開啟了 Pentium 時代。作為 486 的后代,PC 服務器地位更加穩(wěn)固,x86 在 PC 服務器領(lǐng)域的光芒開始逐漸顯現(xiàn)。所以 IBM 的危機來臨了,伴隨著危險和機會。
1993 年,由于大量應用的需要以及隨之而來驚人的利益驅(qū)動,IBM 促使 Power 向前邁出了一大步。IBM Scalable Power parallel Systems(IBM 可擴展 Power 并行系統(tǒng),簡稱 SP,后通常被稱為 SP1)為串行和并行的應用提供了一個可擴展的平臺。
1993 年 2 月:IBM 正式推出 RISC SYSTEM/6000 技術(shù)的基本組件,代碼為 9076 SP1。
1993 年 9 月:推出第一個基于 32 位 PowerPC 601 處理器的工作站,它工作在 66MHz,型號為 RISC System/6000 Model 7011-250。601 被公認為是 Power 到整個 PowerPC 架構(gòu)的橋梁,至此,PowerPC 架構(gòu)成為 IBM 真正的又一個出眾的產(chǎn)品線。
32 位 PowerPC 601 處理器
同年 9 月,IBM 發(fā)布 Power2。
盡管推出了這樣領(lǐng)先的產(chǎn)品,1994 年仍然讓 IBM 記憶慘痛。
為什么會這樣呢?都是 Wintel 惹的禍!
Wintel=Windows +Intel,當時,微軟公司的 Windows 和 Intel 公司的微處理器芯片已經(jīng)被合稱為“Wintel 兩強霸權(quán)”,這足以說明這兩家公司在業(yè)內(nèi)的巨大影響。回顧 20 世紀 90 年代初期的首富企業(yè),都與個人電腦有著千絲萬縷的聯(lián)系。當然,這其中也包括像戴爾公司和康柏公司這樣的個人電腦制造商。但是,毫無疑問,它們中占主導地位的有幾乎控制了 Windows 臺式操作系統(tǒng)的微軟公司和幾乎控制了微處理器的 Intel 公司。
而 IBM,這家曾經(jīng)在計算領(lǐng)域引領(lǐng)潮流和曾經(jīng)發(fā)明眾多業(yè)內(nèi)最重要的技術(shù)性的公司,卻有一天早晨從床上爬起來的時候,發(fā)現(xiàn)自己的重要性被人見人愛的臺式計算所取代了。那些曾經(jīng)為跨國公司、大學以及世界各國政府制造電腦系統(tǒng)的人,現(xiàn)在則跟隨在那些語言程序和電腦游戲供應商頭目的背后。
局勢是尷尬的和令人灰心的。然而,無論目前的情勢看上去會有多么的糟糕,但同后來比起來則不算什么了。那就是當時的個人電腦領(lǐng)導者不僅僅在個人電腦領(lǐng)域全面超越 IBM,他們的野心直抵 IBM 電腦產(chǎn)品的核心——定位了商業(yè)計算框架的大型服務器、企業(yè)軟件以及存儲系統(tǒng)。
IBM 需要不斷領(lǐng)先以鞏固自己在大型主機上的先進性,成果如下:
1994 年 4 月, SP2(Scalable Powerparallel Systems 2)正式問世,它是可擴展 Power 并行系統(tǒng)的第二代產(chǎn)品。由于使用了 Power2 處理器和其他的一些新功能,SP2 處理性能達到了 SP1 的兩倍。
1995 年,IBM 推出 32 位 PowerPC 604 RISC System/6000 微處理器(120 MHz),并首先應用在 RISC SYSTEM/6000 的 7020-40P (66 MHz)機型上。
32 位 PowerPC 604 RISC 微處理器
1996 年 10 月份,IBM 在 RISC SYSTEM/6000 7013-595 (135 MHz)上采用全新 32 位 Power2Super Chip 超級芯片(就是現(xiàn)在所說的 P2SC )。
1997 年 10 月份,IBM 首款 64 位 PowerPC RISC 處理器 RS64(代號 Apache)正式面市。作為一款超標量架構(gòu)處理器,RS64 為商業(yè)應用而優(yōu)化。直至現(xiàn)在,關(guān)注商業(yè)應用仍是 IBM 的目標之一,最大限度地為商業(yè)提供服務也使藍色巨人在戰(zhàn)略上始終領(lǐng)先。
總結(jié)一下:從 1993 年到 1998 年,每個芯片中集成了 1500 萬個晶體管的 Power2 共服役 5 年。
Power2 芯片中新加了第二個浮點處理單元(FPU)和更多緩存。PSSC 超級芯片是 Power2 這種 8 芯片體系結(jié)構(gòu)的一種單片實現(xiàn)。
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(3)Power3:與半導體技術(shù)同步前進
1998 年后半期,半導體技術(shù)有了突飛猛進的發(fā)展,IBM 的創(chuàng)新步伐也隨之加快,一般 2 年的周期就會有新的產(chǎn)品和技術(shù)出現(xiàn),而更具突破性的是處理器由 32 位發(fā)展到了 64 位。隨著日益強盛的 Power3 時代日漸深入人心,IBM 廣為人知的 Star 系列處理器系列浮出水面,并最終成為 IBM 處理器四大產(chǎn)品線之一。
1998 年 7 月,IBM 發(fā)布 RS64-II,PowerPC RS64 II 64 位 RISC 微處理器(代號 NorthStar)成為了 Star 系列處理器家族的第一位成員。
1998 年 10 月,發(fā)布了成熟的 64 位 Power3 處理器。也是在這一年,IBM 決定開始向 IT 信息服務提供商轉(zhuǎn)型。這為后來的 PC 業(yè)務出售事件埋下了伏筆。
1999 年,推出了整合銅導線技術(shù)的 PowerPC RS64 III 64 位 RISC 微處理器(代號 Pulsar)。
2000 年,推出了 64 位的基于銅芯片的 Power3-II 微處理器,新的 RS/6000 Model 44P7044-270(375MHz) 使用了 Power3-II 處理器,在 2000 年 10 月 IBM 將 RS/6000 改名為 IBM eServer pSeries。
IBM pSeries 615
在 2000 年秋季,IBM 增強了 RS64 III 設(shè)計,開始使用銅芯片和 SOI 絕緣硅技術(shù),使時鐘頻率增加到 600MHZ,就形成了 RS64 處理器的最新版本即 RS64 IV(又被稱為 Sstar)。
經(jīng)過多年發(fā)展,Power 架構(gòu)技術(shù)廣泛應用在多個領(lǐng)域,它不僅出現(xiàn)在登陸火星的火星車上,還在激光打印機和汽車中有著出色的表現(xiàn)。1999 年 IBM 接受了任天堂公司的合同,為新一代的 Nintendo 64 游戲機提供定制的處理器芯片,這一合作又為 IBM 和 PowerPC 處理器發(fā)現(xiàn)了一個新大陸。
2000 年,IBM 宣布將高速 PowerPC 處理器與電視機頂盒(STB)組件一起整合到一個“單芯片系統(tǒng)”上,從而在系統(tǒng)性能、價格和設(shè)計等方面為機頂盒廠商帶來競爭優(yōu)勢。該單芯片系統(tǒng)擁有眾多的先進應用,并能幫助三星等公司靈活應對不斷變化的客戶需求。
在其 1998 年 -2001 年共三年的服役期間,Power3 實現(xiàn)了 64 位對稱處理器的重大突破,并被廣泛應用在太空探測到天氣預報方面的科技計算領(lǐng)域,而使用銅連接重新實現(xiàn)了 Power3 的 Power3-II,則讓用戶嘗到了科技的甜頭,他們花相同的價格可以得到兩倍的處理性能。
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系列匯總:
之二:處理器的春秋戰(zhàn)國時代:8 位處理器的恩怨與紛爭(上)
之三:處理器的春秋戰(zhàn)國時代:8 位處理器的恩怨與紛爭(下)
之五:處理器的三國時代:DR 公司盛氣凌人,IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟
之六:32 位處理器的攻“芯”計:英特爾如何稱霸 PC 江湖?
之七:AMD 稱霸 PC 處理器市場的“曇花一現(xiàn)”
之八:CPU 兩大陣營對擂,X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天
之九:你知道 X86 構(gòu)架,你知道 SH 構(gòu)架嗎?
之十:SuperH 系列處理器:昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”