2004春季IDF特別報導－深度分析IA-32e的衝擊及影響

到底誰是贏家、誰是輸家？
乍看之下和x86-64完全相容，其實仍有差異

英特爾的x86指令集64位元延伸架構（Intel 64-bit Extension Technology）「IA-32e」堪稱是本屆IDF最重要的新聞，其無與倫比的重要性，著毋庸議。我們現在就來分析IA-32e的指令集架構，以及探討其後繼的衝擊及影響。

從近十年前就開始進行的Yamhill計畫，以及近期才出現的Clackamas Technology，其實都是Prescott處理器開發團隊所在地俄勒岡州（Oregon）的地名，正符合英特爾採用地名做為產品技術代碼（Code Name）的傳統。

IA-32e和x86-64其實有不少差別。首先，IA-32e少了分頁表的NX（No Execute）位元，以及較x86-64多出一個指令（CMPXCHG16B）。其次，系統呼叫以及浮點運算狀態的儲存/回覆指令所能執行的環境有所差別，Bit Scan指令（BSF/BSR）和近程分支（Near Branch）有些微的差異，IA-32e支援和32位元模式相同的微碼更新模式。除此之外，目前IA-32e沒有支援AMD的3DNow!，而x86-64則沒有支援SSE3。

根據英特爾和AMD在1995年簽署的指令集交換授權協定，英特爾可以直接採用x86-64而不必付給AMD權利金，所以並不會有法律上的問題。不過，值得注意的是，對作業系統而言，這些差異並不會造成問題，但是對編譯器就有潛在的疑慮。這疑慮並非技術上有所困難，而是英特爾有可能在編譯器上故意不支援x86-64，導致英特爾編譯器所編譯出來的IA-32e程式碼無法在AMD處理器上執行（其實只要強制IA-32e程式碼使用SSE3指令集即可），這對x86-64將是一個很大的打擊。英特爾近期將推出編譯器8.1版，預計IA-32e的支援將是重點，屆時就可以知道答案。贏家與輸家：英特爾與AMD的損益表

先以英特爾來說，就某種程度而言，是「輸了面子、贏了裡子」。全世界都知道英特爾是心不甘情不願的推出IA-32e，直接複製AMD的x86-64，對於英特爾的企業形象不啻是一個重大的打擊。不過，英特爾並不是沒有收穫。首先，伺服器廠商紛紛投靠AMD的狂潮終於可以遏止了。對於已經長期使用英特爾Xeon處理器的伺服器廠商，同樣的指令集，採用英特爾的產品可能比較有效益，供貨上也會比較穩定。其次，如果英特爾執意推出與AMD不相容的64位元指令集延伸架構，而且無法得到軟體廠商的支援，最慘的情況莫過於：不但自己重創自家的IA-64，而且IA-32e也會乏人問津，最後在64位元市場上全軍覆沒，英特爾從此萬劫不復。所以，英特爾選擇的是最沒有風險的路線。畢竟，英特爾不是作業系統廠商，它們並無法掌握軟體環境的支援度。更重要的是，英特爾的目標很簡單：它們要維持AMD目前20%左右的市場佔有率，而AMD希望可以藉由64位元的保護傘上看50%（根據Jerry Sanders在法院作證和Bill Gates的電話內容），這絕對是英特爾無法忍受的，所以他們必須盡一切可能壓低AMD的佔有率。

理所當然的，IA-32e直接衝擊到IA-64的市場，英特爾也必須重新對這兩塊64位元市場進行區隔，這是相當困難的工作。換言之，英特爾要同時經營兩塊市場，而且兩塊市場的產品研發通通不能有所放鬆，除了Xeon必須和Opteron在相同的基礎上競爭效能優勢，而Itanium更非得竭盡所能拉開與Xeon效能上的差距，不能被Xeon追上。英特爾畢竟是全球最大的半導體廠商，研發資源及能量絕遠非AMD所能比擬，應該可以承擔這樣的雙重壓力，不過英特爾處理器研發部門大概有很長的時間沒有好日子過了。

AMD的情況又如何呢？和英特爾的情況相反，「贏了面子，輸了裡子」。雖然英特爾不得不向市場的需求豎起白旗，而AMD的行銷部門大概有很長的時間不必擔心沒有宣傳的題材，但是AMD其實什麼都沒有得到，除了證明當初研發x86-64的投資沒有白費外，最後連權利金一毛錢都收不到，讓英特爾坐享其成，其實是蠻慘的，唯一確定的收穫大概就是去年第四季短暫的獲利。另外，Opteron將在相同的基礎上和Xeon正面競爭，在失去專屬利基的前提下，將會壓縮Opteron原先豐厚的利潤，這從2月17日AMD調降全系列Opteron產品線價格、最高階的Opteron 848售價竟然從3199美元暴跌至1514美元，就可略見一二。

不過，AMD也並不是沒有優勢。首先，英特爾為了降低對IA-64的衝擊，暫時並沒有讓桌上型處理器「支援」（講「啟動」可能還比較貼切）IA-32e的計畫。由於微軟已經提供Windows XP x86-64的試用版本免費下載，尤其現在已經確定IA-32e可以相容，正式版的發售日可能因此提前，這將會刺激64位元桌上型平臺的市場需求。如果AMD可以克服產能不足的問題，這將是一個搶佔市場佔有率的好機會，而這個機會就是英特爾送給AMD的。另外，AMD K8家族由於整合記憶體控制器，比較便於構建大型的NUMA多處理器系統，在實作雙核心處理器時也會有較低的技術門檻。更重要的是：AMD的產品已經供貨很久了，但是英特爾目前還沒有，這也是一個機會。當然，從今以後，失去了64位元的保護傘，AMD必須繼續和英特爾進行激烈的效能競賽。歷史的教訓證明，AMD往往都是輸多勝少。

放下身段的英特爾和宣揚自己是「先行者」的AMD，究竟誰是贏家、誰是輸家？答案是：互有輸贏，唯一全贏的是微軟為首的作業系統及應用軟體廠商，因為它們終於不必擔心被迫同時開發兩套版本了。據了解，英特爾之所以讓IA-32e和x86-64相容，微軟的施壓是決定性的因素，修改設計也可能是Prescott延期的主因之一。微軟挾作業系統以令英特爾

微軟在英特爾x86指令集64位元延伸架構的制定中，所扮演的地位非常值得探討。根據日本媒體近一年來的分析報導，我們可以發現：事實上，英特爾可以說是「千百個不願意」與AMD相容，因為既然已經付出可能犧牲IA-64前途的代價，不趁x86-64市場尚未成熟之際，將其徹底逐出市場，似乎不怎麼划算。簡而言之，是微軟的施壓導致英特爾被迫與AMD相容，而英特爾則在去年秋季做出這個決定。另外，根據英特爾總部所在地的聖荷西水星時報，在前年1月24日的報導「Intel's Plan B chip stirs internal debate」，足以證實IA-32e造成英特爾內部激烈爭議的謠傳所言不虛。值得注意的是，微軟將64位元x86指令集命名為「x64」，未來是否將進一步干預x86指令集的發展，值得觀察。伺服器大廠們的反應

伺服器大廠們是如何看待IA-32e的發表呢？英特爾為了穩定軍心，在本屆IDF拉了HP和Dell替IA-32e和IA-64之間的市場區隔背書。目前Dell已經表示，「由於客戶沒有要求」，所以並沒有推出Opteron伺服器的計畫。之前「夜奔敵營」的HP，在IA-32e公開後，依然發表了採用Opteron的新款伺服器，且宣布將與AMD長期合作。以後HP將如何平衡新款Xeon與Opteron的產品比例，以及如何與Itanium「互補」，相當的值得觀察。

Sun由於先前已經和AMD成立策略聯盟，所以支持AMD的立場應不至有所改變。不過，IBM的處境就有點尷尬了。在過去，IBM基於Itanium與Power處理器的競爭關係，非常不願意採用Itanium處理器，採用Opteron多少也隱含著間接打擊Itanium的意圖。IBM近期更計畫在2005年推出支援64 顆Xeon MP Potomac處理器的大型伺服器，認為相較於IA-32應用軟體執行效率不佳的Itanium，Xeon在執行既有龐大的IA-32軟體時可以擁有較佳的效率，而且堅信大型化的32位元多處理器系統依然有其前景。結果，英特爾已經幫IBM「自動升級」成64位元的Xeon了。如此一來，這個計畫到底要不要修改？IBM目前的Opteron伺服器及工作站計畫究竟要不要調整？另外，隱而不現的是，IBM企圖將PowerPC推廣至低階伺服器市場，64位元的Xeon是否將造成阻力？也是一個值得IBM考慮的問題。英特爾空前的大讓步

不過，雖然英特爾的IA-32e引起了不少爭議，但是可以看出半導體巨人的思考方式有了很大的改變，不再用昔日「硬碰硬」的方式主導部分關鍵性技術規格的發展，這在過去還真是令人難以想像。不只是IA-32e，從英特爾進入無線網路、伺服器、以及眾多新興市場，都可以看出它們與過去的不同（就算蠻幹也要拖一堆人來助拳）。也許，英特爾已經著重市場策略的經濟效益，不會去做吃力不討好的事情。

最後，英特爾讓IA-32e與x86-64相容，對AMD有沒有「經濟效益」呢？其實並不是沒有：最起碼，如果英特爾不動手腳，AMD應該不必擔心沒有針對x86-64發展的最佳化編譯器了－因為英特爾將會替它們發展，這也許是AMD最大的收穫。文⊙劉人豪