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风云济会，大浪淘沙——CPU市场动向
大家都明白到，作为计算机的核心部件，CPU具有不可替代的地位和作用，同时它也是PC中利润率最高的部件之一。早在1981年，当“蓝色巨人”IBM选择Intel公司的8088作为首台个人计算机的CPU时，Intel仅是一个名不见经传的“小人物”，但上帝给了这个“小人物”成为“巨人”的最佳机遇。多年来，Intel通过不断更新其产品线，使PC工业从286、386、486进入到了今天的PentiumⅡ时代，获得了丰厚的利润。不过，时至今日，Intel在CPU市场中的绝对优势地位已被动摇，AMD、Cyrix等兼容厂商正在抢夺本属于Intel的CPU的市场份额。
据PCData的统计资料表明，1997年7月～1998年6月，Intel与其对手AMD处理器的市场占有率形势逆转。在1997年时，Intel在一般PC处理器市场占有率为91%，但到了1998年，Intel的占有率已跌至60%；而其竞争对手AMD，1997年在一般处理器市场的占有率低于10%，但在1998年，却上升到34%。而在低价PC处理器市场，Intel与AMD的交替现象更为明显。在1997年中，Intel的市场占有率高达72.3%，但在99年，其占有率减为34.6%，降低了约33%，而AMD的占有率则从1997年的3.6%上升到1998年的51.2%，上升近50%。业界人士指出，目前主机板发货量中，采用AMDCPU主机板大幅超过IntelCPU的主机板，预计在低价PC芯片市场上，非Intel阵营将继续扩大市场占有率。
另据IDC预测，未来5年内，高于1000美元的PC市场增长在10%，而更低价位的PC，市场增长将高达55%。但Intel一贯是高利润经营模式，高端芯片的利润是80%，而低端产品只有50%左右。经营低端产品不仅是利润下降，更主要的是没有市场优势。Intel在1000美元PC芯片市场的份额只有45%，相比之下，Intel在1500美元PC芯片市场的份额就高达99%。尽管如此，基于以下两个因素促使全球芯片巨人Intel必须跟进低端芯片市场。其一是21世纪是泛运算时代，计算机随处可见，这意味着一大批大众化运算装置的兴起，这类装置将采用价格低廉的嵌入式芯片，另一方面，近期PC销售的热点仍是1000美元以下的低价PC。为了迎接其他芯片厂商在低价PC领域的挑战，Intel在98年4月份发布了针对低价芯片市场的Celeron处理器。
但首款Celeron芯片的推出对Intel似乎并没有起多大作用，这种匆忙推出的没有存储器的PentiumⅡ处理器，与价格相同的AMD同类产品K6相比，速度要慢20%。其结果是，今年第二季度Intel交付了100万片Celeron，它的对手AMD和Cyrix共有400万片低端芯片入市。针对于此，Intel又推出了CeleronA、Celeron300和Celeron333。与第一代Celeron处理器相比最大的不同是，它们具有128KB二级缓存，有了它，Celeron300与Celeron333处理数据的速度将加快许多，甚至能与PentiumⅡ300及PentiumⅡ333处理器相媲美。但有的分析家认为，Intel推出的300ACeleron与333ACeleron处理器，要抢回AMD拥有的低价PC处理器市场并不容易，因为CeleronA系列产品的特性与AMD的K6?系列产品相比，市场区别性不高。此外，AMD今年第三季度K6芯片生产量可提高到330万片，市场份额还会增加，而到98年圣诞节Intel新版Celeron满负荷生产之后，Intel进军低端芯片市场的份额增长也只有每年1%的速度，并会一直延续到2002年。
需要说明的是，Intel推出的Celeron是一种低价位的Slot1型处理器，它证实了Intel完成从Socket7型处理器转移到Slot1型处理器的意图。对于Intel来说，Slot结构实际上是按市场需求进行处理器产品线细分的产物。正如采用Slot2的Xeon处理器专用于中、高档服务器一样，采用Slot1的PentiumⅡ、Celeron用于普通台式机。采用Slot1体系结构的CPU使用了不少新技术，它可以有效地解决电磁辐射问题，轻易地将工作外频从66MHz提升至100MHz，在多重处理器的设计上，比平面的Socket7拥有更短的布线距离，可大大降低主板设计难度和工作能耗。不管Intel承认与否，Slot1技术作为一种专利，是阻止AMD等厂商竞争的杀手锏，同时，为了更充分地发挥Slot1的作用，Intel已宣布不再支持Socket7。从目前计算机市场发展的情况看，Slot1是略占上风，这证明，尽管竞争激烈，但Intel在X86处理器市场老大的地位还是站得很稳。
说到Intel的最有力的竞争对手，恐怕非AMD莫属。AMD从386起开发自己的产品，但仍使用Intel的微代码，到了486才是完全由自己设计的CPU。1995年底，收购NexGen之后，以NexGen设计的K6为核心，配合AMD原先的Pentium接口电路，加上Intel授权的MMX功能，尺寸只有162mm2。1997年4月正式发表了166、200、233MHz三种版本的K6与Intel抗衡，并在1997年5月Intel推出PentiumⅡ以前，至少维持了一个月的CPU性能的领先。
为了保持与Intel的竞争，AMD在整个1997年始终保持其K6芯片的价格比同等PentiumMMX芯片价格低25%。而从1998年第一季度开始，AMD以0.25mm工艺正式量产266MHz和300MHz的K6与PentiumⅡ对抗，特别是采用3DNOW！技术350MHzAMD-K6-2处理器的发布，使得AMD可以挑战Intel的高端PentiumⅡ。3DNOW！技术是一组指令集，有21条指令，这一创新的扩展指令集突破了传统个人电脑三维图形计算数据传输的瓶颈，能够发挥更高的三维图形及音频性能。除此之外，为了迎接Intel新型Celeron处理器的推出，AMD将在今年第四季度发布含256KB二级高速缓存，主频为350MHz～400MHz的AMD-K6-3处理器。
AMD等公司的努力得到了市场的承认，据ZDMarket对20多万家美国企业所作的一份调查报告称，到98年6月，AMD和Cyrix两公司在一起出售的微处理器已占有低价PC市场的60%。另外，为了在与Intel的竞争中取得价格优势和为其380MHz及400MHz芯片的上市作铺垫，AMD在98年10月底开始全面下调其K6-23-D处理器的价格。除上述之外，面对IntelSlot1体系结构的挑战，AMD、VIA等厂商联合推出了Socket7的升级产品──Super7体系结构。该体系的最大优势在于在保证与原有Socket7兼容的情况下实现了某些Slot1的功能，如支持100MHz工作外频，同时支持AGP和USB界面。另外，由于技术简洁，此类芯片在价位上比PentiumⅡ要略有优势。目前，AMD已经推出了基于Super7体系结构的K6-2-400处理器。
另外，AMD的K7芯片99年开始上市之后，预计它将成为目前市场上Intel最高档芯片的替代品。同时，按照AMD的一贯策略，K7的定价将比其同档的Intel芯片便宜25%。K7芯片将采用一种称为“SlotA”的新处理器接口。SlotA在机械上与Intel的Celeron和PentiumⅡ使用的Slot1接口一致，但采用不同的系统总线结构，这意味着两家公司的芯片不能用于同样的主板。K7芯片将采用从DEC购得的EV?总线技术，而Intel仍采用其专有的P6总线结构。
在CPU市场，提起Intel的竞争对手，除了AMD，就应该算是Cyrix了。他们在CPU市场呈三权分立的格局并各有特点。Cyrix于1996年推出6X86，1997年6月推出6X86MX（原称为M2）。Cyrix自从为Compaq生产世界上首台1000美元以下PC提供MediaGX微处理器后，一直在业界强调大力推进低价位、高性能电脑芯片的市场成长率。97年11月，国家半导体（NationalSemiconductor简称NS）与Cyrix合并，98年8月底，NS在美国缅因州的SouthPortland厂房已采用先进的0.25mm工艺技术生产CyrixMⅡ及MediaGX处理器，并在98年9月开始供货。预计该厂房的处理器产量可在今年第四季度提升至NS半导体总产量的75%，工艺技术明年可达0.18mm。CyrixMⅡ强调的是Cashes，不但比Pentium多了一倍，而且是64KBunified加上256bytesinstr-cashe。在IBM发布的Benchmark中，除了PR233与IntelPentiumⅡ数据相同外，其他都比MMXPentium及AMD-K6出色；Cyrix的Benchmark则是PR200，PR166比同级MMXPentium出色，PR233与PentiumⅡ相比只是略逊一筹。此外，CyrixMⅡ的价格也比同级Intel的MMXPentium低25%～50%，也比AMD-K6来得低。
从某种意义上说，Intel与AMD、Cyrix共存绝非坏事，不仅可免除反托拉斯起诉，也可免除系统单一货源的顾虑，还可将标准一起建立起来。由此看来，CPU市场既需要竞争又需要合作，而对用户来说，质高却物美价廉永远是他们的选择。
CPU——展望未来
产品的未来
传统的微处理器体系结构注定了它们好像总是显得“心有余而力不足”。人们除了加快指令的执行速度以外，只能通过在一个时钟周期内执行更多的指令（即通常所指的指令并行）来提高微处理器的性能。但是，目前通过编译优化增强并行性从而提高整个系统的性能受到许多限制。为了克服这些局限，我们需要采用一种新的体系结构。Intel和HP已经合作开发出了一种被称为EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing)即显式并行指令计算体系结构。在这种体系结构中，编译器可以从源代码中尽可能地发掘其并行性，并且将这种并行性“显式”地告知硬件设备。在EPIC技术的基础上，他们还定义了一种新的64位指令系统体系结构（ISA），并且已经将其应用到了Intel 64位的微处理器IA－64(代号Merced)当中。同时，IA－64还采用了崭新的指令预测和数据预装技术，从而大大降低了控制指令以及存储延迟所带来的浪费。新一代IA-64的一个主要目标在于：根据不同的性能和成本需要来提供一系列的微处理器。IA－64的体系结构及其指令格式兼容一系列的微处理器，这使得通过IA－64系列产品、附属功能部件以及其他微处理器资源来扩展机器的“宽度”成为了可能。并且，由于增强了指令执行的并行度而进一步改善了性能。IA－64体系结构从一开始设计就注意到了这种“内在的可伸缩性”，同时由于它采用了更为先进的技术，从而使系统的性能有了革命性的提高。
将于2000年推出的Merced将瞄准高端工作站市场。由于其出色的浮点和图形处理能力，Sun、HP和SGI都将采用Merced作为各自工作站和服务器产品的处理器。HP还透露它将推出能够升级到Merced的PA－RISC和IA－32的服务器。为了提高处理能力，Merced拥有三级缓存：一个与执行单元紧密结合的L0缓存、芯片内一级缓存和多达几兆的二级缓存。Merced的下一代产品是McKinley，而Madison则是McKinley的下一代产品。Madison将于2002年投入生产。同一年，Intel还将发布一种用于低价位服务器和工作站的芯片Deerfield。HP新的处理器是64位的PA－8500。根据PA－RISC的长远计划，HP将开发PA－8000芯片的系列产品。到2000年将发布560MHz的PA－8600芯片。 2001年计划推出PA－8700，接下来是PA－8800和PA－8900。PA－RISC将提供1.5MB的一级缓存。其中1MB作为数据缓存，0.5MB作为指令缓存。HP说，1.5MB是目前最大的一级缓存。由于测试方面的原因，Compaq的下一代64位Alpha处理器21264将推迟到1999年6月推出。Compaq认为Alpha技术将会领先于Intel的Merced，于是全力投入基于Alpha芯片的系统的开发。但是Intel已合法地获得了Digital在Hudson一个研究机构的研究成果，这就迫使Compaq加快了芯片的开发速度。否则凭着Intel的超强实力，超过竞争对手不是件困难的事。
到2000年，Compaq将推出1000MHz的21364 Alpha处理器。它的二级缓存将达1.5MB。在32位高端处理器领域，Intel公布了未来Katmai芯片技术。它将提供先进的3D图形处理和影像处理技术。Katmai技术也被称为MMX2，它通过改进内存管理来提升图形和影像处理性能，并提供新的媒体应用，如语音识别等。 最近，Intel公布了其Willamette和Foster的芯片计划。Foster芯片展现出Intel新一代32位芯片的全新结构。这两种芯片将在2001年替代PentiumⅡ和Xeon。AMD的官员在论坛上详细介绍了下一代K7处理器，该处理器将于1999年第2季度推出，定位于工作站/服务器市场。K7将支持多处理器架构，这对AMD来说是第一次。AMD的K7将使用Compaq授权的EV6系统总线。据AMD的技术主管DirkMeyer透露，该总线最高能运行在400MHz之上。这样一来，K7与外设通讯的速度将会大幅提升。K7具有128KB一级缓存并支持高达8MB的二级缓存；K7改进的浮点处理单元可为3D图形处理和复杂的数学运算提供强劲的支持。
AMD的K7芯片的主管Dirk Meyer认为K7的浮点峰值速度能到Pentium II的4倍。K7初级产品将运行在500MHz并包括AMD的3DNow!浮点多媒体指令集，这将大大加快图形和多媒体的处理速度。到2000年，AMD将使K7运行于1000MHz时钟频率之上。 AMD面临的最大挑战是工业界是否会支持它的芯片。因为K7不使用Intel的系统主板，AMD不得不说服主板厂商和芯片组制造商生产基于K7的产品。但是，很多公司生产了支持K6的产品，因此可以预计，K7同样会受到欢迎。
在32位处理器市场中另一个不可忽视的产品是Motorola开发的用于Macintosh的PowerPC G4。G4运行在400MHz时钟频率上，拥有2MB的二级缓存，使用100MHz的系统总线。成熟产品预计将于1999年第2季度发布。G4扩展了它的指令集。新增加的128条AltiVec指令用来提升处理器的多媒体处理能力，如视频图像处理等。通过使用SPEC的浮点规范，G4比G3在浮点运算方面提高了50％。
Motorola的项目部经理PaulReed说，在AltiVec指令和PowerPC普通指令之间切换时，不会出现像MMX那样的延迟，G4在对通讯中的数据加密的处理速度是G3的15倍。多个G4还能组成多媒体处理系统，数据能在处理器间传输而不通过存储器，这样能节省50％的处理时间。 G4的400MHz时钟频率、0.25微米工艺生产的样品已经投入使用。随着G4芯片的推出，Apple的操作系统也将改进，以充分发挥G4的性能。
运行于400MHz～500MHz的WinChip 4芯片使用Super 7主板,将于1999年下半年推出。使用0.18微米技术的第2代产品将在2000年上半年推出，时钟频率将达500MHz～700MHz。IDT公司的WinChip C6注重于优秀的性能价格比和低功耗。它拥有580万个晶体管，使用5层金属工艺和0.25微米CMOS工艺，比同级的奔腾处理器小30％～60％。WinChip很适合于笔记本电脑。Rise Technology宣布除了将在今年推出含有16KB一级缓存的MP6处理器外，还将推出的第二代MP6处理器会有16KB一级缓存和256KB二级缓存。如果Rise Technology能推出后一种芯片，那么它将拥有比Intel目前的第二代赛扬处理器多一倍的二级缓存。Rise的处理器之所以能推出第6代，很大原因在于它的并行技术。该技术使得处理器能在一个时钟周期内同时执行3条指令。目前只有Intel的Pentium II处理器在执行MMX指令时才能做到。MP6的特殊性能还包括拥有DVD和Modem功能。MP6通过一个管道浮点单元还能做到同时处理多个浮点运算。这样就大大提升了它的3D处理能力。
未来的技术
硬件业界特别是芯片制造界有一条众所周知的摩尔法则，那就是说：放置再相同空间的电晶片（闸门）数量(会制造出更高的处理速度和能力），每18到24个月应该会加倍。这条理论可以说十分准确，因为从早期的 286、一直到今天的PIII都是这样发展的。不过似乎现在的芯片发展比摩尔定律更加快了，可以说已经达到了“超速芯片”的地步。
最明显的例子莫过于Intel最新推出的500-MHz PentiumIII，还有苹果电脑新推出的新的PowerPC G3处理器，其速度高达400 MHz。而且Intel和AMD也都宣布在2000年制造造1-GHz(相等於1,0000 MHz)芯片的计划。甚至在2005年之前，我们就能够看到5-GHz处理器的出现。看到这些，我们不禁要问：我们真的需要这么高速嘛？印在盒子上的那些吓人的百万频率的数字真的是我买电脑最注重的东西吗？而这些可怕的芯片还会继续“超速”下去吗？
在个人角度看来，处理器当然是越快越好了，这方面应该不是阻挠芯片发展的原因。最重要的是技术方面。很多东西会影响晶片的速度，最重要的是电晶体的尺寸棗简称为闸道。处理器的工作方式就是以复杂的模式开关芯片表面的数千甚至上百万个闸道，所以闸道越小，速度越快。所以不少技术人员就在缩小闸道面积上下功夫，譬如说用极紫外线将晶片表面的影象聚焦到矽的表面上，是蚀刻出来的闸道更加小一些。近年来的芯片里面都是用铝线来做导体，但是随着芯片和芯片内电缆的缩小，铝线的使用已经到达了极限，所以芯片制造商就用比铝线更加好的铜来做芯片，也就是所谓的铜芯片。近日的技术已经能够克服铜和矽的不相容性，Pwoerpc G3 处理器就是使用铜技术制造的，据说K7也将使用这种技术，处理器的速度能够大大提升。但是克服了铝的障碍之后又碰上了一个难题：矽本身的极限。随着闸道越做越小，迟早会达到原子的度量尺度，到时我们的闸道是50个原子宽，还是25个甚至是5个呢？没有人知道，不过连原子也需要再分开的这一天终于要到来，到时的处理器或者要寻觅另外一条出路了，不过这一天距离现在还需要10年到20年。
所以可以这样说，以后的15年左右，是处理器特别是这些“超速芯片”的黄金时期，二十一世纪的处理器，速度之快将是我们难以预料的。
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