英特爾轉型之道（英特爾最強競爭對手的興起與衰落）

2023-09-15 02:05:49

毫無疑問，大多數人都熟悉英特爾和AMD、高通、德州儀器，甚至可能是VIA（威盛）——但還有另一家你們應該熟悉的處理器晶片廠商。在過去十年的大部分時間裡，Cyrix以可實現的廉價PC的形式將個人電腦的世界帶給數百萬人，結果卻被其最好的產品和無法運行一款流行遊戲所扼殺，隨後又與一家更大的合作夥伴進行了一次糟糕的合併。

20世紀90年代初，對桌面計算行業來說是一個奇怪的時期。儘管在微處理器領域競爭激烈，但英特爾看起來似乎仍將勝出——蘋果轉向IBM的PowerPC，而摩託羅拉的68K晶片則將Commodore的AmigaPC慢慢拖入了墳墓。Arm只是由蘋果公司和其他幾家公司點燃的一個小火焰，它幾乎完全專注於為臭名昭著的Newton開發處理器。

與此同時，AMD正從二次採購英特爾處理器的負面陰影中解放出來。在克隆了幾代英特爾的CPU之後，AMD提出了自己的架構，到90年代末，它在價格和性能方面都受到了好評。

這一成功至少在一定程度上要歸功於Cyrix，這家公司曾有機會佔領家用電腦市場，將英特爾和AMD遠遠地拋在身後，但最終未能成功，迅速消失在了科技的墳墓中。

Cyrix公司由JerryRogers和Tom Brightman於1988年創立，最初是製造用於286和386 CPU的高速x87數學協處理器。這些都是離開德州儀器的最偉大的人才，他們雄心勃勃，想要在自己的領域打敗英特爾。

Rogers開始積極尋找美國最優秀的工程師，後來成為一名「臭名昭著」的強硬領導者，帶領30人的團隊完成不可能完成的任務。

該公司的第一個數學協處理器的性能比英特爾的同類處理器高出50%，而且價格更低。這使得將AMD 386 CPU和Cyrix FastMath協同處理器配對成為可能，並以更低的價格獲得類似486的性能，這引起了業界的注意，並鼓勵Rogers採取下一步行動，進軍CPU市場。

1992年，Cyrix推出了其第一代CPU， 486SLC和486DLC，旨在與英特爾的486SX和486DX競爭。它們還與386SX和386DX管腳兼容，這意味著它們可以作為老化的386主板的直接升級，製造商也用它們來銷售廉價筆記本電腦。

這兩個版本的性能都略低於英特爾486 CPU，但明顯優於386 CPU。Cyrix 486 DLC無法與英特爾的486SX競爭，但它是一個完全32位的晶片，具有1KB的L1緩存，同時成本明顯更低。

當時，愛好者們很喜歡這樣一個事實，即他們可以使用運行在33MHz 的486DLC來實現與運行在25MHz 的英特爾486SX相當的性能。也就是說，這並不是沒有問題，因為它可能會導致一些舊主板的穩定性問題，因為這些主板沒有額外的緩存控制線或CPU寄存器控制來啟用或禁用板載緩存。

Cyrix還開發了一種「直接替代」的變體Cx486DRu2，隨後在1994年發布了一種「時鐘加倍」的版本Cx486DRx2，它將緩存一致性電路集成到CPU本身。

然而，那時英特爾已經發布了它的第一個奔騰處理器（Pentium），這使得486DX2的價格下降到了使Cyrix的替代品已經失去了吸引力的價格，因為升級到486主板比舊的386主板購買Cyrix升級處理器更便宜。當「時鐘翻了三倍」的486DX4在1995年到來時，它太小了，也太遲了。

宏碁和康柏等大型個人電腦製造商沒有被Cyrix的486處理器說服，而是選擇了AMD的486處理器。這仍然沒有阻止英特爾花費數年時間在法庭上指控Cx486侵犯了其專利，但從未打贏過一場官司。

Cyrix和英特爾最終達成庭外和解，後者同意Cyrix有權在恰好持有英特爾交叉許可的代工廠生產自己的x86設計，如德州儀器、IBM和SGS Thomson(後來的意法半導體)。

英特爾在1993年推出了基於新的P5微架構的奔騰處理器，並最終想出了一個適合市場的名字。但更重要的是，它提高了性能，引領了個人電腦的新時代。新穎的超標量體系結構允許它的每個時鐘完成兩個指令，一個64位的外部數據總線在每次內存訪問時能讀寫更多的數據， 更快的浮點單元能夠實現高達 15倍的吞吐量486 FPU，以及其他幾個細節。

Cyrix接受了挑戰，在這一型號甚至還沒有準備好上市之前，再次為無法處理新奔騰處理器的 Socket 3主板創造了一個中間地帶。它就是Cyrix 5x86，它在75MHz下提供了許多五代處理器的功能，比如奔騰和AMD的K5。

Cyrix5x86 CPU 帶散熱器

該公司甚至製造了100MHz和133MHz的版本，但它們並沒有真正擁有所有宣傳的性能增強功能，因為如果啟用它們會導致不穩定，並且超頻潛力有限。所有這些都是短暫的，六個月後Cyrix決定停止銷售它們，並轉向另一種不同的處理器設計。

1996年，Cyrix推出了6x86 (M1)處理器，人們期待它能在Socket 5和Socket 7主板上取代性能優良的老款英特爾CPU。但這並不僅僅是預算系統的升級路徑，它實際上是CPU設計上的一個小奇蹟，這被認為是不可能的——它結合了RISC核心和CISC核心的許多設計方面。與此同時，它繼續使用本地x86執行和普通微碼，而英特爾的Pentium Pro和AMD的K5則依賴於微操作的動態轉換。

Cyrix 6x86與英特爾 P54C引腳兼容，並且有6個變體，它們的命名模式令人困惑，本應表明預期的性能水平，但卻不是時鐘速度的實際指標。

例如，6x86 PR166 只能在133MHz的頻率下運行，而且市場上認為它等同於或優於運行166MHz的Pentium， AMD以後也會複製這種策略。

儘管如此，問題是6x86實際上把自己定義為486 CPU，因為它不支持完整的英特爾 P5指令集。這將很快成為一個問題，因為大多數應用程式開發都在緩慢地向P5 Pentium特定的優化遷移，以便使用新指令獲得更多的性能。Cyrix最終通過6x86MX和6x86MII版本提高了與奔騰和奔騰Pro的兼容性。

6x86的一個巨大賣點是它的整數性能明顯優於Pentium，這在大多數應用程式和遊戲都依賴於整數操作的時代是一個很好的優勢。有一段時間，Cyrix甚至試圖為增加的性能收取額外費用，但最終這一策略失敗了。

Cyrix6x86MX CPU 晶片

事實證明，6x86的FPU(浮點單元)只是Cyrix 80387協處理器的一個輕微修改版本，因此，比英特爾的奔騰和奔騰Pro集成的新FPU設計要慢得多。

公平地說，它仍然比英特爾80486 FPU快2到4倍，而且Cyrix 6x86在整體性能上優於英特爾的產品。但是，當軟體開發者，尤其是那些製作3D遊戲的開發者，看到奔騰的日益流行，選擇圍繞P5 FPU的優勢，用彙編語言優化他們的代碼時，整個等式就被打破了。

當 id Software 在1996 年發布 Quake（雷神之錘） 時，使用 6x86 處理器的 PC 遊戲玩家發現他們獲得的幀速率最多達到了無法播放的 15 幀/秒，除非他們想將解析度降低到 320 x 200，在這種情況下您需要頂級的 Cyrix 6x86MX PR2/200 CPU 才能獲得每秒29.7幀的可玩性。與此同時，使用英特爾系統的遊戲玩家即使在 640 x 480 的情況下也能以可玩的幀速率運行遊戲。

John Carmack發現他可以在奔騰晶片上重疊整數和浮點運算，因為除了指令加載，它們都使用P5核心的不同部分。這種技術不適用於Cyrix內核，暴露了其FPU的弱點。當時的評測人員發現，在其他所有的基準測試或性能測試中，6x86 CPU都比奔騰處理器高出30%到40%。

在90年代中期，沒有人知道計算的確切方向，Cyrix認為最好是優先考慮整數性能，所以它生產了一種沒有指令流水線的處理器，而這一特性後來成為桌面CPU的重要組成部分。指令流水線是一種將任務劃分為一組更小操作的技術，然後由處理器的不同部分以更高效的方式同時執行這些操作。Pentium處理器的FPU是流水線的，這使得處理Quake圖形的浮點計算延遲非常低。

這個問題很容易解決，軟體開發者已經為他們的應用和遊戲發布了補丁。但idSoftware花費了太多時間圍繞P5微架構設計Quake，卻從未提供這樣的修複方案。AMD的K5和K6 CPU的表現略好於Cyrix，但在《雷神之錘》這款非常受歡迎的遊戲和新一代3D遊戲中的旗艦產品方面，它們仍然不如英特爾的產品。

這使得Cyrix CPU在性能上的差距受到了嚴厲的批評，該公司幾乎失去了許多狂熱者眼中的信譽。由於Cyrix無法與大型PC OEM廠商達成合同，這對Cyrix的鐵桿客戶群體來說是一個特別沉重的打擊。

更糟糕的是，Cyrix是一家無晶圓廠的晶片製造商，依賴第三方製造其處理器，而這些第三方公司使用最先進的生產線生產自己的產品。因此，Cyrix處理器的工藝節點是600納米，而英特爾的是300納米。

效率受到了影響，這也是為什麼Cyrix CPU以極熱而聞名的原因——以至於熱衷者們都用它們作為加熱元件的熱板。它們對低質量的電源過於敏感，而且它們的超頻潛力也有限，但這並沒有阻止人們一點點地推它們，慢慢地導致它們的死亡。

到1997年，Cyrix已經竭盡全力與康柏(Compaq)和惠普(HP)等公司建立合作關係，因為將其CPU集成到它們的系統中會產生穩定的收入流。它還試圖起訴英特爾侵犯其在電源管理和註冊重命名技術方面的專利，但這件事很快通過相互交叉許可協議得到解決，因此兩家公司可以繼續專注於生產更好的CPU。

這場訴訟對這家本已囊中羞澀的公司造成了沉重打擊。面對破產的前景，Cyrix同意併入國家半導體公司。這被視為一種福氣，該公司最終將獲得合適的製造工廠和強大的營銷團隊，從而能夠獲得大合同。IBM的製造協議維持了一段時間，但Cyrix最終將所有的生產轉移到國家半導體公司。

然而事實證明，這一舉動將決定Cyrix的命運。國家半導體公司對生產高性能的PC部件不感興趣，而是想要低功耗的SoC(系統晶片)。

果然，Cyrix公司推出了廣受詬病的5x86MediaGX，這是一款集成了音頻、視頻和內存控制器等功能的晶片，內核是5x86，運行頻率為120或133MHz。它的性能很低，但它設法說服康柏在他們的低端Presario電腦上使用它。這刺激了其他OEM對6x86 CPU的胃口，Packard Bell 和eMachines就是典型的例子。

重心的轉移並沒有阻止Cyrix生產更多高性能CPU的努力，但它能夠兌現的承諾卻很少。國家半導體最終將Cyrix賣給了中國臺灣晶片組製造商威盛科技(VIA Technologies)，但那時關鍵人物已經離開，MII CPU是一個無趣的部分，找不到買家。

Cyrix的最後一個設計是運行在300MHz的MII-433GP，由於不幸的命名方案，最終與運行在433MHz的處理器進行了比較，後者是非常優越的。當時AMD和英特爾正忙著向1GHz及以上的頻率衝刺，而Arm還需要20多年的時間來挑戰臺式機和伺服器市場這兩大巨頭，更不用說在移動計算市場上的霸主地位了。

VIA在使用IDT設計的WinChip3核心的處理器上使用Cyrix的名字來取代「Centaur」品牌，這是它最後的一擊。美國國家半導體公司繼續銷售MediaGX好幾年，然後在 2003 年將其更名為 Geode 並將設計出售給 AMD。

三年後，AMD展示了世界上功率最低的x86兼容CPU，其功耗僅為0.9瓦，基於Geode內核，這證明了Cyrix設計團隊的獨創性。

無論你是否曾經擁有過一臺運行Cyrix的電腦，都應該記住該公司的遺產和經驗教訓。儘管Cyrix在其成立的十年間對晶片行業的影響相對較小，但它的失敗證明，與提高原始時鐘速度相比，改進每時鐘指令數(IPC)對晶片製造商來說是一個更有成效的努力。

直到今天，英特爾和AMD都在努力提高每一代的時鐘速度，但在3GHz裡程碑之後，大多數真正的改進都來自於對其微架構(和緩存)核心部分的重新思考。一個顯著的例子是AMD的Zen進程，在不到四年的時間裡，它為單線程性能帶來了68%的提升。

Cyrix能夠生存下來，並克服了來自英特爾的大量法律(以及財務)壓力，英特爾在上世紀90年代起訴了CPU領域的幾乎所有人。它在兩個場合表明，訴訟對一個健康的市場是有害的，而交叉許可交易會導致不同公司的工程工作之間產生大量交叉，事實證明這是有益的。

Cyrix在這之前也是一家無晶圓廠的公司。如今，這已成為大多數晶片巨頭的標準做法，包括AMD、高通、博通、英偉達、蘋果、Marvell、紫光集團和海思半導體等依賴其他公司生產晶片的公司。

在與美國國家半導體公司合併之前，公司的營銷策略從來都不是很好，而AMD在2000年又在Athlon和Sempron處理器上犯了同樣的錯誤。這些處理器被標記為比英特爾處理器更快，同時以較低的時鐘速度運行，但這在基準測試或實際性能測試中並不總是能很好地轉化。AMD 放棄了該計劃，但可以說，直到今天事情仍然有點令人困惑。

如今，你不太可能在黃金回收公司和電腦愛好者的古董收藏中找到Cyrix處理器。網上有一些證據表明，基於Cyrix的臺式機至少在2010年之前一直在使用，這意味著，在Cyrix基本上融入在VIA科技之後，它們又徘徊了十年。VIA持股的兆芯公司不太可能仍然使用來自Cyrix原始設計的任何東西，但只有時間才能證明他們是否吸取了教訓，以紀念Cyrix的遺產。

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