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https://goo.gl/CVjybH
https://goo.gl/QdrauQ
https://www.cool3c.com/article/133166



  ‧2016年：”A New x86 Core Architecture For The Next Generation Of Computing
    ”
  ‧揭露「Zen」微架構的技術細節，AMD總算從推土機家族「走音工地秀」的惡夢中醒來
    了。

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  ‧2017年：”The Next Generation AMD Enterprise Server Product Architecture”

  ‧公開「x86處理器發展史上首款多路伺服器導向系統單晶片」EPYC平台架構的概觀，包
    含為何基於降低成本的考量，採用多晶片封裝。

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< 從Intel延燒到AMD的路線之爭 >

嗯，查詢LinkedIn，某位處理器業界大老正在nVdia上班。

二十年前，無論Intel和AMD，其x86處理器的發展都擺脫不了兩個爭議環節，甚至引爆公
司內部足以迫使高層下台的政治地雷：






 (Willamatte、Northwood) 的一部分。

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這位架構師後來可能因為奇蒙子不爽，2002年就跳槽到AMD，「參與」幾乎已大勢底定的
x86-64指令集制定工作，躬逢其盛AMD奪取史上最大戰略勝利的那一刻。



聽說最近連nVdia都要停止32位元驅動程式支援了耶，時間過得真快啊。


< Zen = 原始的K10，甚至是K8 >

但有趣的是，這位跳槽到AMD的處理器架構師，因為其提案的處理器微架構企劃案，被AMD
高層否決，大概很不爽吧，2004年又跳回Intel了。

那他理想中的新世代AMD處理器微架構是何種樣貌？答案很簡單，就是現在的EPYC與Ryzen
採用的Zen微架構，深度管線結合同時多執行緒 (SMT)，和Intel越來越像。

但AMD高層為何沒選擇他的提案？恐怕是「外來的和尚會念經」，世界上首款雙核心伺服
器處理器IBM Power4「Regatta」的主架構師跑去AMD了，主導了叢集多執行緒 (CMT，
Cluster-based Multi-Threading) 的路線。

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接著就是如我們所見，「後K8時期」一連串慘烈異常的「工地秀」，玩死了曾經光明萬丈
的Opteron：

  2011：Bulldozer (推土機)
  2012：Piledriver (打樁機)
  2013：Steamroller (壓路機)
  2014：Excavator (挖土機)
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這真是AMD不堪回首的往事啊，但AMD的選擇真的錯了嗎？(阿扁聲)

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世界上做任何事情都有「成本」，不僅生產製造設備投資，開發產品當然比照辦理，團隊
規模越大、研發時間越長，燒掉的金錢當然更多，所以正常的企業都不可能提供無上限的
研發預算，也會尋求最低成本的產品設計路線，營運成本超級高的x86處理器大廠，當然
不能免俗，而「Time To Market」更是參與市場競爭時，最該念茲在茲的課題。科科們務
必牢記在心。

即使錢多多的Intel，在選擇「後NetBurst時代」的設計方向，也有志一同的挑上「最低
工程開銷 (Least Engineering Cost)」，才讓逆轉戰局的Nehalem走回強化P6的老路。

從這個角度去思考，就不難理解研發資源遠不及Intel的AMD，選擇K8後繼者微架構路線的
背後思路：簡單為上，避開單核心龐大執行單元與同時多執行緒一同帶來的高複雜度與驗
證風險，企圖效法Sun的「Throughput Computing」，利用龐大簡單的高時脈整數運算核
心，去堆積出挑戰Intel「後NetBurst時代」微架構的本錢。

AMD也從2005年開始，高談其叢集多執行緒 (CMT, Cluster-based Multi-Threading) 的
「優越性」，像僅增加50%晶片面積就可提高80%指令輸出率之類的「好康」等等。那時正
是AMD Opteron挾原生雙核與優異效能功耗比之助、品牌氣勢逐漸壓倒Intel Xeon的高峰
，沒有人膽敢不看好AMD接棒的新處理器核心，也預期不需等待太久，嶄新的Opteron就將
大量進駐企業的資料中心。

但2006年7月AMD宣佈併購ATI，一切都改變了。

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< 讓AMD陣腳大亂的「Fusion」>

AMD砸下54億美元併購ATI的目的，不外乎推動整合處理器與繪圖晶片的「Fusion」大計 (
好像台灣某時報的標題特別喜歡用「大計」這兩個字)，不僅在2007年公開首款Fusion「
Falcon」，也同時公佈高低檔搭配的兩種核心：「Bulldozer (推土機)」與「Bobcat (山
貓)」，後者還比Intel發表初代Atom「Silverthorne」還早了快一年，以山貓為首的貓科
家族，也構成日後Sony Playstation 4與微軟Xbox One的心臟。

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如同二戰的德國和日本般戰線發散、備多力分的AMD從此被加冕「簡報王」的帝位，無論
是預定在2009-2010年問世的首發Fusion (還不是按原計畫的導入推土機核心並優先進入
筆電市場)、首款引進Bulldozer和Bobcat的產品，全部拖延到2011年才上市，早已失去市
場先機，且寄以後望的APU產品線，陷入「CPU不夠快，GPU不夠好」產品定位不上不下的
窘境，而當年在DEC參與Alpha設計團隊、曾擔綱K7總工程師的執行長Dirk Meyer，也在當
年年初黯然下台一鞠躬。

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初代高階APU「Llano」出師不利，不但遲至2011年底才解決Global Foundry的產能良率問
題，失去市場先機，造成高達一億美元的庫存損失，讓AMD股價崩跌75%，導致不滿的投資
人集體告上法院，最後AMD賠償2950萬美元才花錢消災。

但隨著Intel的「鐘擺 (Tick Tock)」持續的壓迫，AMD迅速流失支撐其獲利基礎的伺服器
市占率，才是真正的大災難。2007年底，拼死拼活終於趕出來的原生四核的Opteron「
Barcelona」爆發TLB臭蟲事件，就是一個極大的警訊，可是2011年底姍姍來遲兼程救駕的
Bulldozer來不及準時與原先設定的對手Westmere直接交鋒，而被迫正面硬碰每個環節都
高度精鍊後的Sandy Bridge，接著就是一瀉千里般的大潰退，徹底終結了AMD靠著Opteron
賺飽飽的爽日子。

因併購ATI而來的繪圖晶片市場也不好過，2012年3月nVidia兼具優異效能與電力效率的
Kepler核心，意外上演「中駟打垮上駟」的脫線戲碼，一舉讓AMD一蹶不振，在2015年一
度觸底到18%市占率的最低點，至今雖稍有起色，但仍難逆轉頹勢，如果沒有後來的挖礦
狂潮，很難想像AMD還有繼續硬撐下去的本錢。

走音工地秀同場加映急病亂投醫的脫線劇場

生命自己會找出路，但不保證找出的一定是條活路，AMD在「傳統戰場」x86處理器慘遭滑
鐵盧後，從聯想跳槽過來「聽他講話就覺得你碰到賣保險的業務員」的新任執行長領導下
，就策略轉向開始動ARM的歪腦筋，2014年再度發揮其簡報王本色，公佈了以下重大發揮
AMD「創新的雙重設計能力」的「雙重解決方案」：

一、ARM架構的伺服器處理器，技術細節首度披露於2014年夏天的Hot Chips 26 (終於和
文章標題又扯上關係了)，算是壓榨Opteron這產品名稱的剩餘價值吧，但花了兩年時間，
才變出了無新意沿用Cortex-A57核心、在2016年初才推出的產品，臨陣磨槍，實在兩光。

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二、整合x86與ARM系統平台架構的「SkyBridge」專案，一年之後就無疾而終。

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三、從頭到尾全新打造的ARM核心「K12」，此命名也充分展現了屬於AMD「正字標記」為
架構的決心，不過如我們所見，別說2016年，到現在都不見蹤影。

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為何AMD在ARM處理器試圖大展鴻圖的雄才大略「還沒開始就結束」了？因為AMD現任執行
長縮短戰線，取消不切實際的K12，將資源集中在Zen微架構的研發，耗費十年，繞了好大
的一圈，終究回到了「原始K10設計案」的原點，我們才有幸見證Ryzen與EPYC的成功。

但「成本」因素從此不重要嗎？怎麼可能。科科。

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從原始K10設計案被否決，耗費整整十年光陰，直到AMD決心把研發資源梭哈在Zen微架構
，讓早從2012年進行開發作業的Zen家族處理器，總算可以準時在2017年 (即使是Intel，
全新x86微架構的時程也差不多需要四到五年) 成為可上市銷售的產品。

但AMD「重返榮耀」是一回事，「做對的事情」遠重於「把事情做對」，如何制定正確的
行銷策略與產品定位，避免做出像AMD早期APU這種市場不需要又賣不動的「高科技結晶」
，集中資源砸在鎖定客戶群最重視的刀口上，並削減「不必要成本」，比檯面上的技術規
格更加的關鍵，這才是科科們事後諸葛回顧歷史，最應細心觀察之處。

產品在邁向成功的過程中，往往需要眾多不同領域的專業人才協同合作，不是只靠「技術
」即可一步登天，這已經算是身為正常社會人的基本常識，要不然一間公司養那麼多不同
性質的部門難道是搞笑嗎？不過這世界上總是不乏沒本事做出像樣產品、又瞧不起非理工
領域的憤世忌俗技術偏執狂就是了，這種人終究也不會有什麼值得被認同的成就，各位科
科務必深以為戒。


< 犧牲SIMD最高輸出效能的Zen微架構 >

我們把鏡頭轉向2017年初的IEEE ISSCC (國際固態電路學會)，AMD發表Zen核心的實作細
節，先將彷彿有字天書的底層電路設計和精密電源管理束之高閣，直接比較一下AMD Zen
與Intel Skylake的四核心模組，科科們馬上就會注意到很多有趣的地方，特別是「AMD的
L2 cache容量比Intel多出1MB，晶粒面積竟然還比較小」這世界奇觀。

更何況，我們又有充分的理由相信，同樣是「14nm製程」，Global Foundry和Intel絕非
相同的檔次，Zen的金屬佈線層還少了一層耶，AMD到底變了什麼魔術？

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其實AMD也沒偷渡啥見不得光的火星科技，他們就只是沒有像Intel一樣在SIMD執行單元投
下重本，實作貨真價實的256位元向量執行單元，可以在每個時脈週期內完成256位元寬度
的運算罷了。(換言之，AMD是128位元作兩次，但其執行單元規劃也並非一無可取，其實
利用效率還蠻高的)

AMD這一省還省很大，但也充分顯示了AMD相異於Intel的策略：在未來，這種工作應該交
給GPU才對。但缺乏GPU、只能硬著頭皮持續擴充AVX指令集，以設法強化CPU運算能力的
Intel，卻沒有這樣的餘裕。

更重要的是：AMD為Zen設定的「第一戰場」：資料中心，並沒有對此的迫切需求，所以是
「值得砍掉的成本」。

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< 迎合大型雲端服務資料中心需求的EPYC >

筆者還依稀記得在2006年美國舊金山IDF (Intel Developer Forum) 某場主題演講
 (Keynote) 的問答時段，當時的Micro Design Resource (Microprocessor Forum的主辦
單位) 主編現場提問台上的Intel技術長「我注意到你們的雙核都幾乎採用多晶片封裝，
為何？」。

答案也頗符合眾人的「期望」：「因為我們想降低成本。」，好棒棒的直球對決。

後來就看到AMD在很多場合公開酸Intel的雙核是「雙餡水餃」，時過境遷，從2010年塞兩
顆Istanbul晶粒的Opteron「Interlagos」開始，這名詞又變成打在AMD臉上的回力鏢。
EPYC更青出於藍而勝於藍，塞兩顆餡不夠，你可以塞四個，接著就看到Intel拼命展開技
術行銷攻勢，窮追猛打AMD這樣的架構多麼的沒有效率，我們這包山包海多才多藝的
Skylake-SP Purley平台相較之下單晶片設計多麼優異blah blah blah…

但這樣根本是揮舞球棒打棉花，AMD一點都不痛不癢，因為AMD一開始就擺明要做出「投雲
端服務業者所好」的低價產品 (這種超大宗採購的砍價可是非常驚人的，打個三四折都司
空見慣)，那管吃飽太閒跟你效能賽豬公，好用兼合用就可以了。

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  你要核心多？我給你32核。
  你怕價格貴？我就集中生產單一晶粒，再玩多晶片封裝，降低40%製造成本，碰到雲端
  服務業者的大宗採購案，Intel你有本事就來陪我殺價吧。
  你要用不完的PCIe？我給你128 Lane。
  你要夠大的記憶體頻寬和容量？我給你八通道DDR4。
  你想精簡系統設計？我就給你整合SATA，無須外掛南橋，反正你大概也用不到SAS。
  你需要整塊記憶體可作加密保護？我就內建專屬輔助處理器專門搞定這件事。

兄弟啊，AMD的紅外線準心早就瞄準Google Amazon微軟百度這些超級大客戶的客製化系統
，沒在跟你去拼殺傳統的套裝伺服器市場了，當下有穩定採購量的，是這些真正的「大咖
」。

俗語說的好，無所不備則無所不寡，有捨才有得，選對客戶，集中力量開發他們想要的產
品，才是資源有限的挑戰戰最應該選擇的策略。如果AMD繼續胡亂開闢戰場，壓根兒不可
能有Ryzen和EPYC的成功。

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< 還在未定之天的大哉問：AMD能否重現昔日Opteron的榮光？ >

最近感謝Google Project Zero引爆Intel處理器獨享「熔斷 (Meltdown)」臭蟲的風波，
喚醒了長期「Intel Inside」客戶的分散風險意識，重回x86處理器格鬥競技場的AMD，似
乎前景一片大好，但畢竟Intel仍是各方面均遠勝AMD的超級霸權，無論從伺服器到桌機到
筆電，放眼AMD的長期戰略態勢，依然毫無值得樂觀的理由，除非出現以下的狀況：

  ‧Intel自亂陣腳，重蹈當年NetBurst的重大失策，這恐怕有點困難。
  ‧整個半導體業界一同撞上製程微縮的極限，抵銷Intel過去的絕對優勢，強迫大家轉
    向「專用處理器」路線，例如Google的TPU，或著像SoC市場一樣，需要具備快速整併
    其他來源的IP，並順利在不同晶圓代工廠順利投產的彈性。
  ‧AMD的「Fusion」歷經超過十年，終於實現突破性的進展，並達成最原始的目標。
  ‧ARM伺服器和桌機的生態系統逐漸成熟，AMD掌握到正確的切入時機。

本閒聊連載字數嚴重破表，就先到此為止，否則各位科科以後也看不到我了。ㄎㄎ。

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