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AMD的发展历史?

amd yes!”这是电脑圈里的名言。但,你真的了解过为什么只有amd yes吗?今天,我将讲述这家半导体巨头的故事。

AMD的发展历史?

1、amd 的诞生

1969年,因为不满飞兆半导体高管对新技术的保守态度,Jerry Sanders等8人在圣塔克拉拉创立了超威半导体公司(Advanced Micro Devices,简称AMD)。起初,amd只是从重新设计飞兆半导体的零件开始,并无意于Intel竞争,由于amd提供的产品的速度和效率都很高,并且通过了军用标准,在当时的刚刚兴起的计算机行业来说无疑是占尽优势的,因为当时的技术尚未成熟,各个公司的产品质量参差不齐,而符合军用标准的amd无疑是客户的首选对象,就这样,从一些小部件开始,amd逐渐成长起来,总部也从圣塔克拉拉迁到了桑尼维尔(加利福尼亚州的硅谷)。

2、踏入cpu行业

1974年,Intel推出了第一个8bit微处理器8008,此时amd已经是有超过200种产品的公司了,但为了打入微处理器的市场,1975年,amd发布了am9080微处理器,其实就是Intel8008的逆向工程后仿制的版本,要是放到现在,amd恐怕已经被Intel的法务部的律师函搞破产了。但是面对公然剽窃自己技术的amd,Intel并没有使用法律武器大力打压(估计当时法律没有完善),而是于amd在1976年签订了交叉许可协议。在取得Intel的许可后,amd继续改进设计,于1979年推出8088微处理器,同年也开始在AMD德克萨斯州奥斯汀的工厂生产。

当IBM在1982年开始从大型机系统转移到所谓的个人计算机(PC)时,该公司决定外包零件而不是内部开发处理器,他们最终选择了英特尔的8086,这是有史以来的第一个x86处理器,同时,IBM还明确规定,AMD充当第二供应商,以确保IBM PC / AT的持续供应。

AMD与英特尔于当年2月签订了一份合同,前者生产8086、8088、80186和80188处理器。这些产品不仅是面向IBM,而且还面向众多激增的IBM克隆产品(康柏只是其中之一) 。AMD还在1982年底开始生产16位的Intel 80286——标记为Am286。

这是真正意义上的第一个台式机处理器,为了击败Intel,amd开始从设计入手,开始卷处理器频率,那时的Intel的处理器频率在6~10MHz内,而amd直接从8MHz入手,甚至超到了20MHz,amd的野心显而易见——用Intel的设计干翻Intel,这开始了Intel与AMD的竞争。Intel试图阻止amd的发展,并且准备从下一代处理器386的许可开始。

由于Intel没有许可386的架构设计给amd,amd提起诉讼。amd认为这违反了之前与Intel签订的交叉许可协议,但经过四年半的诉讼后,法庭认为Intel没有义务将自己的新一代产品设计许可给予amd,amd败诉。

在法庭碰壁后,不服输的amd开始着手将80386反向到am386中。经过了5年的努力,amd成功了,并且成品证明了它不再是Intel的仿制品,最初的386于1985年以12 MHz的频率首次亮相,后来又达到33 MHz,Am386DX的高端版本于1989年则以40 MHz的频率推出。(就离谱)

在am386取得成功后,amd乘胜追击,继续推出了40 MHz的Am486,在同样的价格下比Intel同时期的486多20%的性能,并且当Intel费力地将处理器频率提升到100MHz时,AMD又在同价位提供了120MHz的选择(又是超了20%),由此可见amd的研发实力丝毫不输Intel,amd的营收也翻了一倍。

1995年,amd推出了am5x86处理器系列。作为486的升级版,它可以在老电脑中直接升级,节约了用户升级的成本。同年,AMD推出了Am5x86 P75+处理器,处理器的频率直接拉到了150MHz,P75代表着它的性能于Intel推出的Pentium 75相当,“+”代表着它还小超于Pentium 75。

为了与amd对抗,Intel更改了产品的命名规则,并开始与它的友商拉开距离。

1996年3月,AMD推出了第一款完全自己工程师开发的处理器5k86,后来更名为K5。该芯片旨在与Intel Pentium和Cyrix 6×86竞争。按照介绍,该芯片具有比Cyrix强大的浮点单元,大约相当于Pentium 100,而整数性能则对标奔腾200。

但最后,这给AMD带来了困难,因为该项目一直受到设计和制造问题的困扰。这些导致CPU无法满足频率和性能目标,并且上市时间晚了,导致其销售不佳。

而此时,AMD已经在NexGen上花费了8.57亿美元的股票,NexGen是一家芯片设计公司(如同现在的arm一样,不过arm设计的是架构),其处理器由IBM制造。AMD的K5和正在开发的K6在更高的时钟速度(150 MHz及更高)下存在缩放问题,而NexGen的Nx686已经展示了180 MHz的内核速度。买断后,Nx686成为AMD的K6。

K6造就了AMD的成功,当K6在1997年投放市场时,它成为奔腾的可行替代品。K6不断壮大,从最初的233 MHz速度发展到1998年1月的“ Little Foot”改版为300 MHz,1998年5月的“ Chomper” K6-2的频率达到350 MHz,AMD于1998年9月推出的“ Chomper Extended”修订版处理器频率达到了550 MHz。

伴随着K6-2的诞生,带来了AMD的3DNow!SIMD(单指令,多数据)指令集。它提供了一条访问CPU浮点功能的简便途径。随后,AMD推出了K6-3(不愧是amd)。

新的CPU集成了AMD的PowerNow !技术,可根据工作负载动态更改时钟速度。随着时钟速度最终达到570MHz,K6-3的生产相当昂贵,并且由于K7的到来而缩短了相对较短的使用寿命,K7更适合与Pentium III及其以后的产品竞争。

1999年是AMD的黄金时代的顶峰。因为在这一年,他们推出了K7处理器,并将其命名为速龙,这也表明他们不再便宜,也摆脱了山寨Intel的帽子。

也就是从500 MHz开始,Athlon CPU使用了新的Slot A(EV6)和DEC许可的新内部系统总线,该总线以200MHz的频率运行,超过了当时提供133MHz频率的英特尔。2000年6月,AMD推出了Athlon Thunderbird,这是一款因超频性能而倍受关注的CPU,它集成了DDR RAM支持和全速2级片上高速缓存。

Thunderbird 及其后继者(Palomino, Thoroughbred, Barton和Thorton)在新世纪的头五年中一直与英特尔的奔腾4竞争,其优势在于价格较低,但始终具有更好的性能。Athlon于2003年9月升级为K8(代号为ClawHammer),也称之为Athlon 64,因为它为x86指令集添加了64位扩展。这是amd的高光时刻。

3、跌入低谷

没有任何征兆表示AMD将跌入低谷。但在全球经济危机,内部管理不善,财务预测不佳和英特尔围追堵截下,一切都开始变了。

2006年初,AMD和Intel都满足了CPU市场的多样化需求,但是前者拥有出色的基于K8的Athlon 64 FX系列。FX-60是双核2.6 GHz,而FX-57是单核,但运行在2.8 GHz。

正如当时的测评所显示,两者都是顶尖的。它们非常昂贵,FX-60零售价超过1,000美元,但是英特尔的creme-de-la-creme也是3.46 GHz Pentium Extreme Edition 955。AMD似乎在工作站/服务器市场也占据上风,Opteron芯片的性能也优于英特尔的Xeon处理器。

英特尔面临的问题是他们的Netburst架构。据介绍,这样超深的流水线结构需要很高的时钟速度才能具有竞争力,但这反过来又增加了功耗和热量输出。换而言之,该设计已达到极限,不再需要重新设计,因此英特尔放弃了其开发,转而使用其较旧的Pentium Pro / Pentium M CPU体系结构来构建Pentium 4的后续产品。

该计划原本在2006年8月推出针对移动平台的Yonah设计,然后产生了针对台式机的双核Conroe架构。这是Intel的面子,他们将Pentium的名称降为低端预算型号,并用Core代替了,而他们积攒起来的13年品牌统治力也瞬间崩塌了。

英特尔向低功耗,高吞吐量芯片设计的过渡非常适合各种不断发展的市场,几乎在一夜之间,英特尔在主流和发烧友领域夺得了性能冠军。到2006年底,AMD逐渐被Intel压倒,但一个灾难性的管理决定将他们推向了低谷。

在英特尔发布Core 2 Duo的三天前,AMD公开宣布了一项举措,该举措已得到当时的首席执行官赫克托·鲁伊斯(Hector Ruiz)的完全认可。那就是2006年7月24日,AMD宣布打算以54亿美元(包括43亿美元的现金和贷款,以及从5800万股筹集的11亿美元)收购图形卡制造商ATI Technologies。这笔交易是一场巨大的财务赌注,收购占当时AMD市值的50%,尽管这笔收购是合理的,但价格绝无仅有的高。

事实证明,ATI被高估了。因为它并没有带来可观的收入。ATI也没有生产基地,其价值几乎完全基于知识产权。由于高估了ATI的商誉价值,AMD几乎全亏,最终承认了这一错误。

缺乏远见的是,ATI的移动图形部门Imageon也以极低的6,500万美元价格卖给了高通。该部门现名为Adreno,是这个产品现在是骁龙Snapdragon SoC的组成部分(如果当时amd没将这一部门卖给高通,那么现在的赢家就是amd)。

除了烧钱外,AMD对英特尔更新后的架构的最终反应显然也很差劲。在Core 2发布两周后,AMD总裁兼首席运营官Dirk Meyer宣布了AMD新K10 Barcelona处理器的定稿。这是他们在服务器市场上的决定性举动,因为它是成熟的四核CPU,而当时英特尔仅生产双核Xeon芯片。

新的Opteron芯片于2007年9月面世,但它并没有抢走英特尔的风头,而是随着一个bug的发现,而遭受打击。该错误在极少数情况下会涉及嵌套的缓存写入而导致锁定。到最后,TLB漏洞[1]都终止了AMD K10的生产。其实BIOS补丁可以解决传出处理器上的问题,但这样做会损失大约10%的性能。修改后的“ B3步进式” CPU在6个月后交付时,但这已经给AMD造成了销售和声誉方面的损失。

一年后,也就是2007年末,AMD将四核K10设计推向了台式机市场。到那时,英特尔一直处于领先地位,并发布了现在著名的Core 2 Quad Q6600。在纸面上,K10是卓越的设计——所有四个核心都在同一个芯片中,而Q6600则在同一封装中使用了两个单独的芯片。但是,AMD一直在努力达到预期的时钟速度,而新CPU的最佳版本仅为2.3 GHz。尽管比Q6600慢了100 MHz,但速度较慢,但价格也较贵。

奇怪的是,AMD似乎做出了有意识地放弃了广告,再加上他们在企业的软件方面毫无存在感。这就让我们对AMD这段时间的操作有点不能够了解的。但是,如果不考虑英特尔的反竞争行为,那么对AMD历史上这个时代的回顾是不完整的。在此关头,AMD不仅在与英特尔的芯片作斗争,而且还在与公司的垄断活动作斗争,其中包括向OEM支付巨款(总计数十亿美元)。这些积极的行动使AMD CPU远离了新计算机。

AMD背负着数十亿美元的债务,面对着Intel的围追堵截和内部决策的失误,迎来了一段黑暗的时光。

4、卷土重来

到2010年,全球经济正努力从2008年的金融危机中反弹。几年前,AMD处理了了自己的闪存部门,并拆分其晶圆制造部部门,成立了GlobalFoundries,AMD仍将一些产品放在这些产线上。这些操作大约导致10%的员工被裁掉了,节省下来的资金和现金注入意味着AMD可以屈服并完全专注于处理器设计。

AMD并没有改善K10的设计,而是从新结构重新开始,并在2011年底推出了Bulldozer架构。在K8和K10是真正的多核,同时多线程(SMT)处理器的情况下,新布局被归类为“集群多线程”。

AMD的Bulldozer采取了一种共享的模块化方法:每个集群(或模块)都包含两个整数处理核心,但是它们并不是完全独立的。他们共享了L1指令和L2数据缓存,获取/解码和浮点单元。通过简单地将第一个Bulldozer CPU命名为AMD FX,AMD甚至放弃了Phenom的名称,回到了Athlon FX辉煌的年代。

所有这些更改背后的想法是减小芯片的整体尺寸并使它们更加节能。较小的Die将提高制造良率,从而提高利润率,而效率的提高将有助于提高时钟速度。可扩展的设计还将使其适合更广泛的市场。

FX-8510是 2011年10月发布的最佳机型,具有4个群集,但以8核8线程CPU的形式销售。在这个时代,处理器具有多种时钟速度,FX-8150的基本频率为3.6 GHz,turbo时钟为4.2 GHz。但是,该芯片的尺寸为315平方毫米,峰值功耗超过125W。此时,英特尔也已经发布了Core i7-2600K:它是传统的4核,8线程CPU,运行频率高达3.8 GHz。它比新的AMD芯片小得多,只有216平方毫米,并且功耗降低了30W。

从表面上看,新的FX应该占主导地位,但是它的性能却有点令人难以置信——有时,处理大量线程的能力会大放异彩,但是单线程性能通常并不比它要取代的Phenom范围更好,尽管时钟速度优越。

在向Bulldozer的研发投入了数百万美元之后,AMD肯定不会放弃设计,而对ATI的收购现在开始见效。在过去的十年中,AMD首次涉足CPU和GPU组合封装(称为Fusion)的上市时间很晚,而且表现令人失望。

但是该项目为AMD提供了应对其他市场的手段。2011年初,另一种名为Bobcat的新架构发布了。

针对如嵌入式系统,平板电脑和笔记本电脑等低功耗应用,这也是与推土机截然相反的设计:只有少量管道,仅此而已。几年后,Bobcat收到了急需的更新,变成了Jaguar架构,并在2013年被Microsoft和Sony选为Xbox One和PlayStation 4的芯片。

尽管由于之际通常以尽可能低的价格制造,因此利润率相对较低,但两个平台的销量均达数百万美元,这凸显了AMD创建定制SoC的能力。也正是定制SoC救了AMD一把,让它有了再次挑战Intel的资本。

多年来,AMD继续修改推土机设计。打桩机排在第一位,为我们提供了FX-9550(220 W,世界一半人感谢的5GHz),但Steamroller和最终版本Excavator(于2011年推出,产品使用了4年)后来更着重于降低功耗,而不是提供特别新颖的功能。

AMD保留了ATI品牌名称,直到2010年,将其替换为自己的品牌。随着Graphics Core Next(GCN)的发布,他们还完全重写了ATI在2011年末创建的GPU架构。该设计将持续近8年,并将其运用于主机,台式PC,工作站和服务器。今天,它仍被用作AMDAPU处理器中的集成GPU。

2017 年,amd推出了新一代处理器架构-AMD ZEN系列,同年,基于ZEN[2]架构的AMD 锐龙和霄龙系列发布,其极低的功耗,强劲的性能让AMD重回人们的视野,随后,AMD不断更新ZEN架构,还推出了线程撕裂者系列,ZEN系列可谓是秒天秒地秒空气,直接同价位秒杀Intel引以为傲的酷睿系列。

由于AMD的出色的性价比和极致的性能,让玩家们爱不释手,也诞生了”AMD YES“这一口号,是ZEN系列拯救了低谷中的AMD,让其再次具备了与Intel抗衡的能力。

在AMD的崛起史中,我认为有两个人起了非常大的作用–现任AMDCEO的苏姿丰和ZEN架构之父吉姆 凯勒,是他们让AMD在新千年再次崛起,再次成为传奇。我相信现在不是AMD的巅峰,它将会不断推出更好的cpu,不断地超越自己,正如苏姿丰博士所说:”当我们勇于承担可控的风险、积极寻求改变世界的前沿技术时,AMD 才会越来越好。“

AMD,Together we advance_

参考

  1. ^TLB漏洞 https://diy.pconline.com.cn/707/7074402_3.html
  2. ^ZEN架构 https://www.amd.com/zh-hans/technologies/zen-core
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