![硬科技:20世紀末的x86神風特攻隊NexGen Nx586/Nx686(补档)](https://sky.77yn.cn/data/images/2025-02-12/7aababf2f0f7413f67457d9707cd39f1.jpg.png)
常常看到很多人提出1個共同的疑問:為何今日x86處理器市場,是由Intel和AMD聯手壟斷,幾乎沒有其他廠商的生存空間?
有經歷過1990年代中期的科科,或許多少知道,這間因創辦人Jerry Sanders那句「有晶圓廠才是真男人」而聞名的公司,在其創立於1969年後的25年內,x86處理器也並非其業務重心,而且曾經擁有過相當成功的快閃記憶體事業。AMD是到了1995年,才決定中止其自家RISC處理器Am29000的發展,將資源集中在x86處理器市場,並在2003年將快閃記憶體事業單位分割成與Fujitsu合資的Spansion,進一步累積長期對抗Intel的本錢。
也因此,AMD在x86處理器市場企圖挑戰Intel的霸權,一開始也並非一帆風順,曾被寄以厚望的「Pentium殺手(Pentium "Killer",AMD從K5開始以K作為產品世代命名由此而來)」的5K86就面臨上市一再延宕(當時最大個人電腦品牌Compaq還打算全面使用K5取代Pentium,甚至不惜延宕Pentium個人電腦的上市時程,但就一直等不到),且產品效能不彰(1996年3月27日上市的初期SSA/5版本,動態分支預測是不能動的,平白損失30%效能)的問題,可謂出師不利,前景堪慮。
在那時候,只要一提到「究竟哪間廠商有機會顛覆Intel」,大多數人第一時間會想到的是Cyrix,而不是AMD。但發生在1995年10月21日的8.65億美元NexGen併購案,卻確立了日後「x86雙雄」的格局—即使當時沒多少人預見未來的發展,Rise、Centaur、Transmeta等x86神風特攻隊還是繼續覬覦這「看起來只要咬下一小塊足以把自己養的肥滋滋」的巨大市場,然後油門踩到底地拼命向前衝。
神風特攻隊駕駛員:NexGen
公司成立時間:1986年
公司消失時間:1995年10月21日
員工人數:不明
最具象徵性產品:Nx586
由盛而衰的轉折:沒有
未能實現之遺憾:Nx686轉生成暢銷的AMD K6,沒什麼好遺憾的,倒是原本NexGen規劃中的第七世代x86處理器(Nx786?)究竟長的如何,還讓人蠻好奇的
如果要用1句話形容NexGen和其他x86神風特攻隊的差異性,大概只有「思想遠比其他Intel競爭者先進的太多」,更遠非盲目追求「簡單、迅速、便宜」的Centaur所能望其項背。
由印度人Thampy Thomas在矽谷創立的NexGen,打從一開始就開創了「將x86指令轉譯成1到數個固定長度的類RISC微指令,以加速常用簡單x86指令的執行效率」的RISC86構想,並早在計畫中的80386相容產品中實現,時間點大略與AMD K5總工程師Mike Johnson在其知名的Stanford大學博士論文("Superscalar Microprocessor Design",日後在1991年由Prentice Hall出版成書,成為在超純量管線技術領域中的首本專書)中提出的K86差不多。
後來NexGen因初代產品設計太過複雜,竟然變成「8顆晶片」的實作品,只能放棄,等待486等級的第二代產品:代號F86的Nx586。Nx586並非超純量管線架構,但卻也是x86世界首款非循序指令執行(OOOE,Out-Of-Order Execution)與預測執行(Speculative Execution)的處理器,光憑這點,就足以在計算機工業史上流芳百世。
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雖然1994年3月上市的Nx586看似「超級先進的486處理器」,但除了極度開創性的處理器微架構,靠著先進的快取記憶體,效能卻能夠對抗Intel的早期Pentium。
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首先,Nx586採用自家定義的NexBus匯流排,不相容Intel處理器腳位,且提供了類似Intel Pentium Pro的DIB(Dual Independent Bus)、讓L2快取直接處理器核心的專用匯流排,無須耗費系統匯流排頻寬才可存取L2快取,更利於拉抬L2快取時脈(處理器的一半),大幅提昇效率。
其次,讓人更感到極度驚奇的是:Nx586的L1快取運作時脈,竟然是處理器的「2倍」,1個時脈週期內可進行2次存取,「多出來的那次」就用來跟L2快取互通有無,或著用來進行快取資料一致性協議的窺探(Snoop)。下款「2倍時脈L1快取」的x86處理器,就是Intel 90nm製程Pentium 4「Prescott」,相隔整整10年。
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假若要說Nx586最像486的地方,恐怕就是「並未內建浮點運算器」這件事了。早期Nx586須外掛1顆Nx586浮點輔助運算器。專用的界面加上L2快取匯流排,讓Nx586的處理器腳位數(463)遠多於Pentium(296),這也增加了晶片封裝和主機板的製造成本。
除此之外,Nx586也需要專屬的系統晶片組與相對應的主機板,不僅變相提高了行銷推廣的門檻,也拉高了潛在的技術風險,像NexGen自行開發支援PCI的NxPCI晶片組,過程就不太順利,延期整整1年,這也埋下了NexGen被AMD併購後,決定讓Nx686相容Pentium腳位的種子。
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在1995年11月,也就是貨真價實第六世代x86處理器Intel Pentium Pro登場之際,NexGen推出IBM 0.44µm製程、將Nx586和Nx587透過多晶片封裝「包」在一起的Nx586FP。
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不過為時已晚,不但那時NexGen已被併購(所以之後AMD用5K86出貨給已經下單購買Nx586的客戶),在1995年10月10日,NexGen更公開了後繼者Nx686的工程樣品,奠定了AMD K6的技術基礎。但AMD K6之所以能獲得重大成功,也並非因單純併購NexGen而功德圓滿,這就留待下篇Nx686再與各位科科分享。
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我們在NexGen Nx586看到了不少領先時代的概念,也得知讓AMD在x86處理器市場站穩腳跟的K6處理器,實際上是源自於Nx686的產物。但在Nx586上市後1年半就出現工程樣品的Nx686,並非完全等同於AMD K6。此外,AMD K6之所以能夠成功,也是兼備天時、地利、人和,才能功德圓滿。從AMD K6的故事,各位科科很快就能快速理解,AMD可以擁有和Intel分庭抗禮的地位,絕對不是偶然的。
還沒看上集先來看這篇:20世紀末的x86神風特攻隊NexGen Nx586/Nx686 (上)
天時:NexGen剛剛好就有個現成的優秀產品設計擺在AMD眼前,AMD不趁機買下NexGen解決燃眉之急,並藉此成立第2個x86處理器研發團隊,建立起2個團隊交互負責不同世代產品的研發體系,就太對不起自己了。
地利:AMD在德州奧斯丁建造的新晶圓廠Fab 27剛剛落成,其代號CS-34的0.30µm製程也是當時的一時之選,AMD很急著想要有新產品去塞滿新廠的產能。
人和:「Pentium之父」Vinod Dham (也是印度人)曾在Intel執掌Pentium設計團隊領導者與事業單位總經理,在1995年跳槽到NexGen接任營運長。在AMD併購NexGen後,基於Nx586因專屬匯流排和系統晶片組而難以推廣的教訓,推動Nx686修改原案設計,取消NexBus和L2快取記憶體專用匯流排,使其相容Intel Socket 7(P54C)腳位。他本人也在AMD內部,擔任計算產品事業群副總裁,掌管K6與K7的相關計畫。先前的NexGen研發團隊也沒有解體,繼續執行K6的後繼衍生改良案。
Nx586、Nx686和AMD K6的主要差異,1張比較表勝過千言萬語。
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總之,AMD並未照單全收Nx686,而是針對製造成本、效能瓶頸和行銷需求,做出不少調整與改進,其中最具影響者,莫過於相同Pentium主機板的決策,避免重蹈Nx586覆轍。AMD為此犧牲的L2快取「專用通道」,則是到了1999年2月22日上市的K6-III才補完,但這代價看來是值得的。更重要的是,即使AMD K6的整體技術水準仍不及Intel P6家族(Pentium Pro、Pentium II、Pentium III),但對付其他競爭者,完全綽綽有餘。
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接著就是常跑光華商場的科科們爾孰能詳的回憶:AMD在1997年11月,在台灣正式推出盒裝版K6,在零售市場大受歡迎。1998年5月28日,AMD發表支援3DNow!的K6-2。在個人電腦年度出貨量到達1億大關的1998年,AMD只用3季就賣出了1300萬顆K6-2,相當於13%全球市占率(這還沒算入前面K6的銷售量),Cyrix和其他x86神風特攻隊全部被AMD活活打趴在地上,確立後來超過20年的「x86雙雄」局面。
爬文至此,各位科科大概內心也多少能夠理解AMD為何能夠在眾多Intel競爭者中脫穎而出。俗語說的好,他山之石可以攻錯,至於在1999年先後併購Cyrix和Centaur的某間台灣公司,到今天還是看不到AMD的車尾燈,也就好像不讓人感到任何一絲一毫的意外了。科科科科科。
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