硬科技:幻之处理器系列Intel iAPX 432(1981年)

时代背景:Intel在1974年发表的8008改良版8080让Intel赚了不少钱,也造就了AMD藉由逆向工程品Am9080正式进入微处理器市场。嚐到甜头的Intel随即在1976年启动极具野心的8800计画,後来改名为iAPX 432 (Intel Advanced Performance Architecture 432),也是Intel史上首款32位元处理器设计,企图打造出可满足未来10年所有潜在客户需求的「微型大型主机 (Micro Mainframe)」。x86指令集始祖:8086,其实只是用来赚取iAPX 432开发经费的低风险备胎。

2000年4月1日愚人节,微处理器报导 (Microprocessor Report) 内容是这样的:

「在Intel的仓库中,发现了从事命运多舛、大约15年前被放弃的Intel iAPX 432的研发团队被集体低温冷冻。显然,当专案被取消时,他们被冻结了,希望有一天世界能够为这种高度先进的技术做好准备。该团队是在为Itanium寻找冷却设备的工程师,在低温室时偶然发现的。根据Intel发言人Fran Diego『我们先进的0.1234微米工艺技术,终於赶上了最初的iAPX 432设计。」』Fran补充说『事实证明,控制室的『摩尔定律自动解冻计时器』,无论如何都将在4月1日到期。』。

这些负责iAPX 432的工程师们暂时被隔离,而Intel高层正在决定该如何向他们解释什麽是RISC和EPIC。」

俗语说的好:天才造成的灾难是「天灾」。Intel在IA-64指令集与Itanium处理器之前,在各位科科也许尚未出生的1970与1980年代,也曾发生过一场深陷「史达林格勒」的悲剧:因极度复杂而导致失败的iAPX 432处理器。

回顾消失在历史洪流的Intel旗舰处理器Itanium(上)

回顾消失在历史洪流的Intel旗舰处理器Itanium(中)

回顾消失在历史洪流的Intel旗舰处理器Itanium(下)

回顾Intel的历史,x86指令集其实并不是原先设定好的「真命天子」,而是该公司首款32位元处理器专案iAPX 432,而且Intel极具野心的希望创造出「可完全使用高阶语言撰写程式的32位元大型主机」。

什麽是「大型主机」?

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因1980年代至今未歇的RISC指令集风潮,今天我们都耳孰能详x86指令集的种种缺陷,但iAPX 432才是会让各位瞠目结舌,见证什麽叫做「最CISC的CISC」。

x86指令集编码长度从1到17 Bytes还不打紧、DEC VAX的1到54 Bytes看似夸张,但iAPX 432却是「6到321 “Bits”」。此外,为了直接支援物件导向语言,也附赠了复杂的记忆体管理机制与定址模式,包括垃圾回收等等。最後,因应大型主机需要的高可靠度和多工能力,内建了容错功能,亦一并具备多处理器延展性。

林林总总叠床架屋下来,不仅让iAPX 432难以成为单一晶片,像主要运算单元 (GDP, General Data Processor) 就需要拆成43201和43202两颗,I/O也要补上一颗43203,加上容错造成的传输延迟,也让速度快不起来,导致iAPX 432比当时同样是32位元处理器的Motorola 68000,慢了5到10倍。讽刺的是,理论上效能应该无懈可击的iAPX 432,还得另外加挂「垫档」用的8086做为AP (Attached Processor) 提供I/O子系统的运算效能。好吧,勉强可以解释成这是大型主机的「IOMMU醍醐味」。

下面这张珍贵的照片,依序是43202、43201与43203。

在1983年,Intel另外发表2颗iAPX 432的「积木」:汇流排控制器43204与记忆体控制器43205,可用来实做63颗处理器的大型系统。

笔者整理iAPX 432的构成与1984年初期的价格,各位科科就可以理解到这怪物究竟有多夸张,也稍微体验一下那个古老年代的电脑究竟有多麽的昂贵。

总之,相较於「整组砍掉重练」的iAPX 432,延续8080改良型8085基础的iAPX 86,也就是日後的8086,开发进程相对顺利也迅速甚多 (仅一年半)。在iAPX 432死撑活撑、被死马当活马医的这段期间 (1981-1986年),先不提8086的精简版8088在1981年成为IBM PC的心脏,开启了个人电脑的时代,连80×86都发展到32位元的80386了。Intel最终只能在1986年黯然宣布放弃iAPX 432,并根据失败的经验,催生了Intel史上第一颗RISC处理器i960。

但不到10年後的1994年,Intel就与HP结盟发展「一举取代所有高阶RISC」的IA-64指令集,接下来的故事,相信各位科科都很清楚,也就不需要笔者再次赘述了。科科。

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