英特爾挾雙核心Itanium對IBM Power公開叫陣

第二回合：Montecito對決Power5+

經過一番波折，以及數次延期，英特爾終於將在今年第四季推出首款雙核心Itanium處理器「Montecito」，也是英特爾與諸多採用Itanium處理器的伺服器廠商祭以厚望的產品。

繼春季IDF的主題演講中，從技術長轉任數位企業事業群總經理的資深副總裁Pat Gelsinger，在媒體問答時間公開點名「IBM Power處理器是Itanium唯一的對手，其他RISC早已無足輕重」後，本屆IDF更直接對IBM砲火全開，從效能、「開放平臺 vs 封閉規格」、系統可靠性（還拿IBM大型主機當成HP NonStop的箭靶），甚至一路到「效能/功耗比」，祖宗十八代可謂無一不批。

英特爾也公開展示了諸多伺服器大廠所推出的高階Itanium伺服器，其中也包含了Fujitsu新發表的PrimeQuest。Pat Gelsinger表示，Itanium是一個開放的業界規格，而IBM Power只是專屬規格的產品，所以採用Itanium伺服器，不會面臨被綁死的窘境。

本屆IDF，IBM並未成為贊助廠商，真不知道是不是巧合。Fujitsu雪中送炭

Itanium與英特爾進軍高階伺服器市場之路，一直都不順利，一直被戲稱是「Itanic」（比喻鐵達尼號）。不過除了Montecito之外，今年出現了重大的突破。

過去高階伺服器堅持死守SPARC架構的Fujitsu，今年發表了首款高階Itanium伺服器PrimeQuest，堪稱是目前整體技術水準最高的Itanium伺服器（除了系統RAS依然不如HP NonStop），幾乎用上了Fujitsu大型主機和SPARC64伺服器的全部技術，被外界普遍視為英特爾推廣Itanium的一大突破。

據了解，Fujitsu首款雙核心SPARC64「Olympus」（SPARC64 VI）的發展並不順利，加上Fujitsu近期的策略相當積極，在既有的SPARC市場之外，企圖搶奪其他廠商的市場，所以推出高階Itanium伺服器，乃勢在必行。

也許SPARC陣營的另一個要角－Sun－可能會很緊張吧？RISC紛紛退出市場，但IBM依然強勢

HP與SGI的大規模轉移，與Fujitsu的「叛逃」，其實僅是RISC處理器廠商窘境寫照的冰山一角。

在1980年代末期，大型伺服器及工作站廠商幾乎都專注於專屬系統的研發，從指令集、處理器、作業系統甚至應用軟體均一以貫之，例如SGI的MIPS、DEC的Alpha、Sun的SPARC、HP的PA-RISC以及IBM的Power等等。

不過，隨著節節高升的半導體製程研發及產能建置成本，開發高效能處理器亦所費不貲，加上英特爾憑藉巨大的市場及產能優勢，攤平產品生產及研發的成本，市場基礎不大的廠商紛紛撐不下去，陸續退出了專屬處理器的研發及生產。很多伺服器廠商的制式說法就是：透過英特爾的「現成產業標準」打造HPC平臺，才是最具經濟效益的方式。。

另外一個關鍵性的因素，就在於高階程式語言的普及，促成了大量獨立於指令集架構之外的作業系統及應用程式，這大幅降低了更換平臺的門檻。以Linux為例，幾乎現今所有的主流指令集－包括IBM 的新型大型主機－都有對應的版本。多年來市場佔有率最高的商業化Unix－Sun Solaris，也在x86處理器競爭力持續成長的趨勢下，被迫推出x86及x86-64版本。

在這些影響之下，SGI已經放棄MIPS而投向Itanium；先後被Compaq及HP併購的DEC Alpha研發成員，已經成為英特爾未來多核心Itanium「Tukwila」的設計團隊之一，EV-8註定不會問世；IA-64的催生者HP，更是逐漸將重心從PA-RISC逐步轉向至Itanium。現在僅剩下苦撐待變的Sun SPARC以及在高階伺服器市場擁有領導地位的IBM（同時發展RISC的POWER/PowerPC以及CISC的S/360）。

Fujitsu仍在持續研發SPARC64處理器，但也開始採用Itanium構建高階伺服器。雖然目前仍有大量的系統正在使用中，不過在未來數年內，我們可以預期大多數的RISC指令集都會逐漸消失，而昔日專屬於這些RISC的作業系統，如HP-UX、VMS以及NSK等，也將會逐漸轉移至英特爾平臺上。

但RISC是否真的已死？雄踞高階運算市場的藍色巨人和重新升起的太陽，絕對不同意。IBM的Power Everywhere

藍色巨人捍衛高階運算市場這塊「聖地」，可謂不遺餘力，雖然最近才承受了Apple琵琶別抱、夜奔敵營的打擊。

去年IBM於美國時間3月31日宣布「Power Everywhere」計畫，以推動Power/PowerPC處理器的普及化，進而成為產業標準。有鑑於Linux的成功來自各方協力的心血結晶，IBM邀集外界參與Power處理器的設計工作，為此IBM將釋出更多關於Power處理器的技術資料和智慧財產權、免費提供晶片設計及測試用軟體工具、以及在全球廣設晶片設計中心等等。

Power.org的成立，就是該計畫的具體成果，而且IBM更進一步的企圖建立完整的產業垂直生態體系，從作業系統、EDA工具、製程技術、以及系統設計等，均一以貫之。也因此，Power.org的初期參與廠商，包含了作業系統廠商Red Hat和Novell（SuSE Linux）、全球前兩大的EDA工具廠商Cadence和Synopsys、晶圓代工廠商Chartered、諸多IC設計公司、以及Sony等系統廠商等等。

去年12月2日，IBM更進一步，在北京舉辦Power Everywhere Beijing活動，除了宣布正式成立Power.org，也公布了相關的產業合作計畫。這是近二十年內，IBM推廣其RISC指令集及處理器的第三次嘗試。IBM表示，正如同Linux和Java，Power Everywhere將不會成為由特定公司所單獨掌握的開放標準。

為何IBM敢這樣做？因為去年可說是Power/PowerPC豐收的一年。

在超級電腦的效能競賽上，採用雙核心PowerPC 440的BlueGene/L奪下了Top500第一名的寶座，第四名的Mare Nostrum也是採用PowerPC 970fx處理器。今年夏天正式發表的Power5處理器，已經成為IBM新款pSeries伺服器的心臟，讓IBM高階RISC伺服器享有壓倒性的效能優勢，近期32處理器/64核心的p5-595，在TPC-C的排名上，效能相當於二、三、四名的總合，OpenPower 720也拿下了TPC-H非叢集機種效能的第一名。

在高效能嵌入式市場，IBM的收穫更是豐碩，因為微軟的Xbox 2和Sony的Play Station 3的處理器，都將採用PowerPC核心，結合目前已經使用IBM處理器的任天堂，IBM可說通吃了高獲利的家用遊戲主機市場。另外，從AMCC的新款嵌入式處理器，以及Cisco新型的路由器交換引擎，也都可以看出Power/PowerPC在這塊市場的明顯優勢。

事實上，超級電腦、高階伺服器、以及高效能嵌入式系統，就是目前Power/PowerPC應用上的重點。IBM即表示，Power.org聯盟所研發出的技術，最適合高效能及高密度運算的應用面。

雖然IBM已經擘劃出一個巨大的雄圖，但依然可感受到以伺服器為優先的思考模式。以Power.org的近程計畫為例，將先制定SoC（System On a Chip）系統所採用的高速匯流排，以及最重要的，低價PowerPC伺服器的開放式系統相關規範，以方面其他廠商推出伺服器、與IBM目前強勢的高階Linux及Unix伺服器「互補」。

從過去IBM推廣其RISC處理器的歷史，以及發表Power Everywhere的時機，可以清楚的看出，其出發點仍以降低高階RISC系統的研發成本為主，這也成為IBM推動「Power Everywhere」的最大動力，企圖擴展Power/PowerPC的市場及應用面，以對抗英特爾Itanium的威脅，近期整合pSeries和iSeries伺服器產品線、推出採用Power5處理器的高階儲存系統，只是冰山的一角。除此之外，IBM開始將PowerPC延伸至中低階伺服器市場，例如Blade Center的JS20刀鋒以及Apple的Xserve等。

更重要的是，IBM為了在半導體製程技術及產能上和英特爾一較高下，除了和Sony/Toshiba及AMD聯合發展新型製程技術，在紐約Fishkill也展開了一連串耗費數十億美金的大規模建廠計畫。為了提升產能利用率、累積製程驗證經驗，更因此投入了晶圓代工市場。

說穿了，藍色巨人一連串的大動作，都只是為了延續高階伺服器市場的優勢。高階伺服器市場對IBM的重要性，以及IBM不惜成本維繫優勢的決心，由此可見一斑。假以時日，如果IBM透過虛擬化技術將zSeries的大型主機用Power系統取而代之，也不是令人訝異的事情。走向另類架構的Sun

那麼，SPARC陣營的主角，又將如何看待未來的伺服器發展？從網路時代開始發跡的Sun，也從網路應用的角度，創造嶄新的處理器架構。

在去年八月的IEEE Hot Chips 15論壇，Sun闡述CMT（Chip Multi-Threading）的概念、藉由多核心處理器來改善多執行緒的執行效能，今年二月更進一步的提出「Throughput Computing」，以提升網路處理的效能為思考核心，整合多核心處理器、多執行緒架構、以及更有效率的TCP/IP通訊協定堆疊，設計出兼顧效能及成本的處理器，在眾多伺服器廠商中，顯得獨樹一幟。

自從1990年代開始，為了追求更高的IPC（Instruction Per Cycle）以及更高的運作時脈，處理器微架構逐步朝向更寬執行單元、更深指令執行管線的路線發展，也連帶的帶來更複雜、更昂貴以及更耗電的處理器。

不過，對於網路環境而言，伺服器及處理器廠商所投資的龐大成本，卻不見得能得到應有的效益。以大型化的快取記憶體為例，往往網站伺服器所處理的資料，使用的重複性及區域性都不高，過高的快取記憶體誤失（Cache Miss）以及所衍生的存取延遲，反而降低效能。如此一來，如其增加快取記憶體容量，不如設法提升記憶體頻寬還比較有效。

由於處理器指令執行管線越來越深，複雜的分支預測機制成為高速處理器的必備功能，但是目前不少物件導向高階語言，如Java、C++和C#等，大量的虛擬函式指標（Virtual Function Pointer）以及間接分支（Indirect Branch）都容易降低處理器分支預測機制的表現，尤其當處理器的指令管線深度越來越深，分支預測錯誤的回復動作對效能的影響也越來越大。另外，動態記憶體配置降低了快取記憶體的命中率，像Java的垃圾收集機制（Garbage Collection）更會導致不需要的快取記憶體配置動作。

很不幸的，這些都是企業應用上最常見的程式語言。至於多人多工應用所衍生的多執行緒環境，以及處理器效能及記憶體頻寬之間日益成長的差距，這些都不是現有以追求高IPC及高時脈的處理器所能滿足的。

隱而不現的，除了HPC之類的科學計算外，事實上多數企業伺服器甚少使用浮點運算，但是目前多數的處理器都擁有高效能的浮點運算器，佔掉了相當比例的成本，卻又用不到，這實在極度缺乏成本效益。

更重要的是，隨著高密度運算環境（如刀鋒伺服器）的發展，處理器的發熱量及耗電量都成為系統設計上的重要考量：處理器越耗電，意味著更不容易縮小伺服器體積，以及提升伺服器的密度；越耗電的伺服器，也代表更高的機房維護成本，尤其是電費以及空調系統的投資。但很明顯的，現在的處理器都越來越熱，也都越來越貴，耗電量動輒上百瓦、單價高達數千美元的伺服器處理器比比皆是，這些都大幅增加企業部署伺服器的成本。

簡而言之，現有的「傳統架構」處理器，已經無法滿足今日企業伺服器的需要，必須另闢他途，針對上述問題對症下藥，重新打造最具成本效益的處理器。Sun在去年八月IEEE Hot Chips 16所發表的Niagara處理器，就是首款針對Throughput Computing所量身訂做的處理器。在未來，針對資料密集的高階運算環境，也將推出採用相同概念的「Rock」處理器。

像尼加拉瓜大瀑布一樣不間斷、穩定的效能輸出，以及超大的記憶體頻寬，就是Sun的選擇。Fujitsu也表示，根據與Sun的結盟關係，他們也將推出採用Niagara處理器的伺服器。

Sun和Fujitsu先前的結盟，以及Sun的Thtoughput Computing，象徵在SPARC夾在IBM Power/PowerPC和英特爾Itanium雙強之間的窘境，Sun和Fujitsu不但半導體製程、處理器研發能力、市場規模以及處理器應用範圍均遠不及IBM和英特爾。另外，Sun的UltraSPARC的效能不佳、甚至不及Fujitsu的SPARC64系列，已經不是一天兩天的事情了。

有心人還可以注意到一件事情：無論是UltraSPARC III和採用雙核心的UltraSPARC IV，其實都不是具備OOOE（Out-Of-Order Execution）能力的處理器，長期不佳的效能，導致經常變成其他廠商拿來「比較」的箭靶（包括「親密盟友」Fujitsu）。既然傳統的超純量架構處理器打不過其他人，那就只能另闢他途。

當然，如果Sun賭對了，伺服器市場勢必天翻地覆，現有的遊戲規則也將被改寫。最起碼，英特爾「Merom」的誕生，以及追求「效能/功耗比」的訴求，就是一個值得注意的訊息。看似解除燃眉之急，但未來呢？

IBM與Sun的「抵抗」是一回事，但Montecito的確解除了英特爾的燃眉之急，確定延期到明年第一季才能出貨的最高階Montecito，起碼也「擊敗」了今年就可上市的Power5+ 2.4GHz；而1.6GHz/18MB第三階快取的Montecito，雖然效能輸人一截，在本屆IDF高唱入雲的「效能/功耗比」，也超越了Power5+。

Fujitsu加入Itanium陣營，更不啻是對英特爾及企業用戶的強心針。簡而言之，看來Itanic號觀光遊輪，短期內應該是不會沉沒了。

效能和耗電量倒還是其次，英特爾是否可以穩定的推出Itanium產品，才是決定伺服器廠商與企業採購者，是否可以抱持信心的關鍵性因素。過去很多分析師的「先見之明」是：和其他廠商相比，英特爾挾著巨大的研發能量與產能，可以更穩定的推出新產品。現在看來，根本就不是這麼一回事，反倒是IBM和Sun一路提前產品時程表。

英特爾原先預定採用65nm製程的Montvale，後來僅為90nm製程的Montecito改良版；首款多核心Itanium「Tukwila」連個鬼影子都沒看到，時程表上就出現更後面的Poulson。從上述兩者，即可看出英特爾製造「Itanium持續推陳出新」印象的用心。

更大的挑戰還在後面：採用超高時脈架構、號稱效能是Power5四倍的Power6，2006年就要登場，英特爾要拿什麼去對抗？如果不幸再度上演去年的大屠殺戲碼，英特爾將該如何去彌補用戶信心上的損失？

Itanium最大的敵人，也許還不是其他廠商，而是英特爾一手創造的x86處理器，尤其是自家的Xeon和AMD的Opteron。

雖然英特爾的64位元Xeon，使得暫時避開了來自AMD Opteron的直接砲火攻擊，但64位元Xeon對於英特爾而言，也是一把雙面刃，受害者就是自家的Itanium。英特爾過去基於保護Itanium的立場，遲遲不肯推出64位元x86指令集，造成英特爾內部長達數年的64位元路線之爭，最後還成為導致企業平臺事業群副總裁Mike Fister的離職。

64位元Xeon對於軟體廠商的吸引力，更是對Itanium的一大威脅。除了先前著名CAD/CAM工具廠商PTC宣布從去年6月1日開始Pro/ENGINEER、Pro/INTRALINK和Windchill停止對Itanium平臺的支援，將重心轉移至64位元x86平臺上，微軟近期12個64位元應用軟體開發計畫中，其中有11個將推出64位元x86（x64）版本，而Itanium卻只有五個。

如果Itanium無法得到微軟的大力支持，在未來，除了已經佔有一席之地的HPC市場外，企業市場之路將荊棘重重。英特爾一再宣稱Itanium的應用軟體有多驚人的成長，但成長的再快，也絕對比不過發展已有二十年歷史的x86指令集。

英特爾要如何降低EM64T對Itanium的衝擊，在兩個64位元產品線之間作出明確的市場區隔，將考驗著英特爾的智慧，這已經是老生常談了。也許一向奇謀而短的英特爾，在設計IA-64指令集時，就已經踏出了錯誤的第一步，尤其是導致產品延宕、愚蠢的x86指令硬體相容功能。

曾經有人這樣開玩笑：如果英特爾和HP在1990年代初期合作發展IA-64指令集時，就預知HP會因併購Compaq取得Alpha處理器，那他們大概就直接發展Alpha、不搞Itanium了。現在看來，的確所言不虛。

當然，Itanium還是有他的市場，拿某某市場分析機構的數據，說啥「x86伺服器（尤其是Opteron）出貨量遠超過Itanium，所以Itanium會死」，這種邏輯就很像「因為福斯國民車出貨量遠超過賓士，所以賓士會倒閉」一樣的好笑。我們有充分的理由相信，Itanium應該能在高獲利的高階伺服器市場，站穩一席之地，因為「多數伺服器廠商，已經都無力自行研發處理器了」。

但是，當初英特爾想讓IA-64指令集完全取代x86的初衷，現在看來，已經是一個不可能的任務了。文⊙劉人豪