出处： PConline 作者： 亮亮

    前言：AMD自1969年5月1日成立至今，已有三十几年了。它由一个只有8位成员的公司发展到今天全球第二大微处理器制造商，成为Intel的劲敌，其所面临的挑战与机遇，恐怕是磬竹难书。对AMD创始人Jerry Sanders来说，1969年5月1日是一个非常重要的日子。在此之前的几个月里，他与其它七个合作伙伴一直为创建一家新公司而埋头苦干。Jerry在辞去了一家公司的全球行销总监职务之后，他正带领一个团队努力工作，这个团队的目标非常明确——通过为生产计算机、通信设备和仪表等电子产品的厂商提供日益精密的构成模块，创建一家成功的半导体公司。

    虽然在公司刚成立时，所有员工只能在起居室中办公，但不久他们便迁往美国加州圣克拉拉，租用一家地毯店铺后面的两个房间作为办公地点。到当年9月份，AMD已经筹得所需的资金，可以开始生产并迁往加州森尼韦尔的901 Thompson Place，这是AMD的第一个永久性办公地点。在创办初期，AMD的主要业务是为其它公司重新设计产品，提高它们的速度和效率，并以“第二供应商”的方式向市场提供这些产品。然而对于AMD而言，真正的挑战的是从90年代开始与Intel分道扬镳之后。就在所有人都对Intel顶礼膜拜之时，AMD在首席执行官Rich Previte的带领下，迈出与巨人长期抗争的坚实脚步。

    一、K5横空出世：AMD挽救自己

    如今谁都知道AMD大名鼎鼎的K8处理器，稍有资格的DIYer或许还会为K7的辉煌而津津乐道。然而AMD也拥有不亚于Intel的历史底蕴，从8080时代开始就一直是Intel最主要的竞争对手。发展到1993年时，Intel为Pentium处理器申请了专利，AMD无法再次使用相同的80X86命名方法，而此时K5处理器却不负众望，可谓愈挫愈强。

    当年第一代Pentium处理器的巨大成功让Intel春风得意，AMD因为专利授权问题而无法像以前那样继续实用Intel的核心设计来生产处理器。就在这样的关键时刻，AMD独立研发了K5处理器，而且这款产品在性能上丝毫不逊色于Pentium。K5处理器采用Socket 5接口，取得了与Pentiun同台竞技的机会。这款产品集成了410万个晶体管，一级缓存容量达到24KB，其中指令缓存为16KB，数据缓存为8KB。K5处理器还采用了Pentium Pro才具有多种先进技术，例如寄存器换名、动态执行、推测执行、分支预测等功能。在与Pentium频率相同的情况下，K5处理器的性能已经丝毫不逊色，甚至在整数性能方面还略微领先，毕竟整数性能对于缓存容量十分敏感。

K5处理器帮助AMD取得与Intel正面对话的资格

    与此同时，Cyrix 5X86也迎头赶上。但是客观而言，此时Cyrix已经显得江河日下，同时代的Cyrix 5X86在整体性能方面不仅与Pentium有较大的差距，甚至也不如AMD K5系列。从286时代到486时代，三足鼎立的均势局面被彻底打破，AMD在压倒Cyrix之后取得与Intel正面对台竞争的机会。

    二、MMX多媒体指令集：AMD赶上时代快车

    Pentium的成功不仅使得Intel意气风发，随后的Pentium MMX和Pentium II更是塑造了多媒体时代的辉煌。当年MMX技术几乎就是多媒体的代名词，大量软件为此优化而达到非常理想的效果，甚至部分软件强制要求CPU支持这项技术才能顺利运行。毫无疑问，如果失去MMX的光环，那么AMD将彻底陷入被动。万幸的是，反垄断法让Intel不得不将MMX技术授权给AMD，而AMD也非常争气地推出了综合表现不俗的K6处理器。尽管K6处理器的表现还算不上出类拔萃，但是它的确帮助AMD真正站稳脚跟。

    如果说K5是AMD吹响挑战Intel的号角，K6是短暂的试探，那么K6-2处理器则是真正打向Intel的第一记重拳。Slot 1接口已经成为Intel的专利，AMD无法取得相关授权，只能继续留守Socket 7平台。不过K6-2的确有不少值得称道的地方，采用0.25mm五层金属工艺后可以集成930万个晶体管（比原来的K6多出了50万个），凭借出色的性能将Socket 7发扬光大，甚至被誉为Super 7平台。K6-2最具特色的莫过于其3DNOW！技术，这与Intel的MMX技术有异曲同工之妙。客观地说，3D NOW！比较偏重游戏方面的应用，这主要是因为AMD历来的CPU的浮点性能一直不如Intel的同代产品，而3D NOW！的出现就是为了弥补这一不足。除此以外，K6-2内部集成了64K高速一级缓存，是Pentium II的一倍，而且主板上还有二级缓存条，再加上后期将外频提升到100MHz并最高达到450MHz主频，此时整体性能十分出色。虽说对比当时的Pentium II仍然缺乏底气，只能在整数性能方面展现优势，但是比起没有二级缓存的Celeron处理器，K6-2实在显得太过强大。

K6处理器把Intel吓出一身冷汗，让国内用户第一次认识到AMD的性价比优势

    在K6-2之后，AMD还推出了升级版产品，包括K6-3和K6-2+，其中K6-3先于K6-2+推出。其实它们与K6-2的差别就在二级缓存上。K6-2的二级缓存是建立在主板上，并以CPU主频速度的一半来工作，而K6-3则仿效了Intel的Celeron A的做法，把二级缓存封装在CPU内部，并以全速运行，在原有的主板上的缓存配合下构成了史无前例的三级缓存。不过这样势必带来成本的巨大提升，因此K6-3的价格一直不被普通大众所接受，尽管其性能要比K6-2出色不少。

    三、AMD翻身之作：K7演绎经典一幕

    一直以来，AMD都只能被覆盖在Intel的阴影底下，286、386和486等CPU也有AMD产品，但是此时AMD仅仅是跟在Intel后面慢慢跑而已。直到586时代，AMD终于有了属于自己名字的CPU——K5，然后到K6、K6-2、K6-3，AMD的力量在一天比一天壮大。直到革命性推出的K7，AMD终于有力气跟Intel掰掰手腕了。K7 CPU不单单是名字上面别于Intel，而且在主板芯片组上面也采用完全跟Intel CPU不兼容的AMD-750，接口插槽为Slot A。这反映出AMD跟Intel你死我活、水火不容的市场态势。

还记得这款当年火爆超频的Duron 600吗？

    Slot A接口的K7 Athlon仅仅是AMD的试探性进攻，真正大放异彩的还是转移到Socket A平台的Athlon Thunderbird（雷鸟）以及Duron（毒龙）。Slot A接口的物理结构与Slot1十分类似，因此其成本控制也差强人意，毕竟这可是AMD的生存根本。当VIA和SiS分别推出KT133以及SiS730芯片组之后，AMD终于迎来了新的机遇。Athlon Thunderbird在核心上与Slot A接口的K7完全一样，不过在解决主频问题之后，AMD还允许二级缓存全速运行，不再是Slot A时代的2/3主频速度，此时性能进一步提升。在一场抢占GHz主频大关的频率大战中，AMD率先让雷鸟处理器实现了极具里程碑意义的1GHz。从核心技术来看，雷鸟完全领先于Intel Pentium III，无论是整数性能还是浮点性能都是如此，这也是AMD第一次真正在技术上超越Intel。

    四、K7的辉煌与移动平台的失意

    K7对于AMD而言是最值得纪念的一代产品，从Intel的追随者到分庭相抗的竞争对手，正是K7帮助AMD完成了这一转变过程。K7发展到其最高峰，0.13微米的B0制程上演了又一个“超频”神话。对于很多DIY发烧友而言，代号为Thoroughbred B0的AthlonXP无疑具有极高的性价比，总体性能表现甚至超越了价格一倍有余的Pentium4。为了赶上Intel Pentium4的发展步伐，AMD推出了采用400MHz前端总线以及512KB二级缓存的Barton核心。

    客观而言，Barton并没有带给我们太多的惊喜，但是至少暂时帮助AMD在高端市场顶住压力，对抗高频Pentium4 3.2G。Barton的价值还在于其惊人的超频能力，也因此成为DIY市场的一代经典。当时售价600元作哟点Barton 2500+几乎各个能上3200+（200MHz×11），部分产品甚至能够超频到2.4GHz，此时性能超越价格不菲的Pentium4 3.2GHz。nForce2 Ultra 400芯片组加上Barton 2500+已经是最经典的超频组合，甚至至今仍有不少DIY用户选择这样的搭配。

神奇的Barton 2500+帮助AMD培养了一大批Fans

    然而就在AMD为桌面平台的强劲表现而欢欣鼓舞，并准备在移动市场大展拳脚之时，却发现Intel的“迅驰”概念已经席卷全球。在Comdex 2003大会期间，AMD一位高层管理人员Kevin Knox对其竞争对手Intel的迅驰技术发表评论。他表示无线技术作为迅驰平台的主要组成，这部分产品以及技术的发展并不令人满意，甚至可以用“垃圾”这个词来形容。并认为Intel目前就是在误导市场的发展！这一发言立即“一石激起千层浪”，就在Kevin Knox大放厥词的第二天，Intel高管也作出激烈的回应。

    回顾起这段历史，如今无疑显得更加意味深长。在经历Pentium4-M惨痛的恶梦时，Intel凭借强大的市场调控能力力挽狂澜，而AMD却没能抓住这一大好机会。当时Pentium4-M尽管性能不俗，但是发热量实在高得惊人。与此同时，采用0.13微米工艺的Athlon XP-M却有不错的表现。然而可惜的是，主流笔记本厂商在Intel的压迫下都不敢贸然使用AMD移动处理器，这并非是Athlon XP-M有什么缺陷，而是受到Intel严厉的封杀威胁。然而这还不是导致AMD恼羞成怒的关键原因，真正令AMD陷于被动的是Inrel的迅驰技术。事实上，我们至今难以理解为何Intel将迅驰策划得如此成功，而AMD却对此束手无策。当初，令迅驰声名大噪的并非是其CPU性能，而是无线网络的概念。Intel将迅驰的完美包装瞬间打败了AMD，这一影响甚至延续至今。

    五、忘记K8的辉煌：K10架构浮出水面

    从1999年开始，AMD的K8架构就已经浮出水面。虽说K8架构在很长一段时间内都领先于Intel，但是毕竟那么多年过去之后，K8也不得不面临“昨日黄花”的尴尬。反对频率至上的AMD一直强调流水线效率，因此即便如今K8处理器的主频只有2GHz左右，但是其性能依旧非常不错。但是，面对Intel全新的Core架构，K8架构已经显现出劣势，其中内存控制器和整数执行单元方面是比较明显的缺陷。更为重要的是，AMD已经在65纳米制作工艺方面落后于Intel，因此今后的主频大战肯定再次限于被动。在这样的情况下，重新研发新核心架构是必然的。

    1．K10之前的四核时代

    AMD Altair Opteron的四核方案一直被视为超强工作站领域最具性价比的多核解决方案之一。Altair Opteron在一枚芯片内集成了四个硬件内核，每个内核拥有独立的512KB二级缓存，这样Altair Opteron总共就有2MB二级缓存。在此基础上Altair Opteron还拥有2MB的共享三级缓存，这样各个核心缓存同步化就可通过共享的三级缓存进行。不难看出，Altair Opteron的耦合程度非常紧密，四核协作效率甚至优于双芯片的Core 2 Quad。

    目前，Intel Core 2 Quad是现在唯一可以买到的四核心x86处理器，而Altair Opteron则要稍微晚一些。尽管Altair Opteron相比Core 2 Quad略有一些技术优势，但是未来Altair Opteron真正的竞争对手还是原生四核心设计的45纳米处理器，因此所谓的原生四核心仅仅是概念上的领先，未来实际市场竞争中将与Intel处于同一起跑线。

AMD的多核处理器发展之路

    对于四核心处理器而言，我们关注的交点还包括功耗，毕竟四个内核所带来的能耗是使人非常担忧的。Altair Opteron最吸引人的莫过于被称为“动态独立核心管理（DICE）”的四核心电源管理系统。DICE不仅会根据系统负载智能分配各核心需要执行的任务，还可以在核心处于空闲状态的时候将其转入完全休眠状态，从而大幅节省功耗。由于处理器中的每个核心都具有自己独立的PLL和时钟频率，因此AMD能更好地协调其负载和功耗。根据资料显示，一核心100％负载、三核心33％负载时的功耗仅为全载时候的60％，而一核心100％负载、一核心50％负载、两核心关闭时候更是只有45％。这也是AMD宣称“四核心性能、双核心功耗”的技术保障。

AMD Altair处理器采用单芯片四核设计

    2．K10的HyperTransport 3.0与逆向超线程

    K10将是真正为多核心设计的新一代处理，而且直接使用更为先进的12通道HyperTransport 3.0连接四核心。在AMD看来，多核心并非仅仅是并行运算，在单任务处理中也应当发挥作用。K10的流水线级数将保持和K8相同，但是数据预取单元使用存储接口进行标签查找，此时可以避免标签查找可能带来的高延迟。K10核心的整数担心也进行了大幅度改进，核心中已经内置3个64bit的整数执行单元，这将帮助这款全新的架构达到更加理想的整数性能。此外，K10核心还将集成128KB一级缓存、51KB～1MB二级缓存和首次在桌面引入的2MB三级缓存，这进一步提升了性能表现。

    在整个K10架构中，被称为逆向超线程的anti-HT技术非常引人瞩目。众所周知，Intel超线程技术在一个物理处理器中模拟两个虚拟处理器，从而在多线程应用中获得性能提高。而AMD的anti-HT技术恰恰相反，它允许你将两个物理处理器作为一个虚拟处理器使用，从而在应用程序包括非多多线程应用程序中也能获得性能提高。其实，对于多核心运作效率，厂商都非常担心，而软件开发商的优化力度也无法令人彻底放心。因此，逆向超线程可以看作是一种优化多核心的的技术，帮助多核心处理器顺利在普通应用程序中获得更加理想的性能表现。

AMD高管展示K10处理器

    3．双核时代的低功耗技术

    在AMD K10架构体系中，即便是最低端的产品也会采用双核技术。而为了确保双核运作的低功耗表现，AMD让每个核心可以运行在8档频率和5档电压下，并且与另外的核心毫无关系。同时，K10还支持更深度的休眠状态，目前AMD正在研发C6休眠状态。与Intel类似，K10还支持分隔电源层技术，该技术允许两个CPU核心以及内存控制器能以不同的电压和不同的工作频率独立运作，理论上还可以关闭其中一个核心以降低功耗。更为神奇的是，K10将集成多块板载热量探测器，这可以让CPU调节内存速度。内存控制器时刻监测DDR2内存的温度，通过分隔电源层技术，内存控制器也能以比两个CPU核心更低的电压运作，这对于降低发热量有很大的帮助。

    五、写在最后

    狂热的AMD Fans应该都知道这样一个传统：AMD有两个主力研发小组，轮流负责新架构的研发。如今研发K8L架构的便是当年K5和K7的研发团队班底，而且早在四五年前就已经开展研发工作，现在已经基本完成核心设计。从表面上看，K8L核心最大的变化便是将支持内置DDR3甚至XDR内存控制器，但是流水线工作方式方面的变化才是根本性的。毫无疑问，尽管如今K8在延伸出双内核技术之后还可以与Intel的Core架构对抗一段时间，但是K8核心的确已经走向晚期。如果说K5和K7都帮助AMD完整了转型，那么K10能否延续AMD“隔代出精品”的传统呢？

    一切还是让我们拭目以待吧……