Kaks yokozuna vastamisi

Müük uute AMD EPYC™ Rome protsessorite algamiseni on jäänud vähem kui üks päev. Selles artiklis meenutame, kuidas kahe suurima CPU tootja konkurentsi ajalugu algas.

Maailma esimene 8-bitine kaubanduslikult saadaval protsessor oli Intel® i8008, mis toodi turule 1972. aastal. Protsessor omas taktsagedust 200 kHz, oli valmistatud 10 μm (10000 nm) tehnoloogilisest protsessist ja oli mõeldud «arenenud» kalkulaatoritele, sisend-väljund terminalidele ja pudelite täitmisautomaatidele.

1974. aastal sai sellest protsessorist Mark-8 mikroarvuti aluseks, mis esitati DIY-projektina ajakirja Radio-Electronics kaanel. Projekti autor, Jonathan Titus, pakkus huvilistele 5 dollari eest brošüüri, mis sisaldas trükkplaatide juhtmete jooniseid ja monteerimisprotsessi kirjeldust. Peatselt ilmus välja sarnane isiklik mikroarvuti projekt Altair 8800, mille töötas välja ettevõte MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems).

Konkurentsi algus

Kaks aastat pärast i8008 loomist tutvustas Intel uut kiipi — i8080, mis põhines i8008 täiustatud arhitektuuril ja mille valmistamisprotsess oli 6 μm (6000 nm). See protsessor oli umbes 10 korda kiirem kui eelkäija (taktsagedus 2 MHz) ja omas arenenumat käsusüsteemi.

Intel® i8080 tagasisuuring, mille teostasid kolm andekat inseneri — Sean ja Kim Haley ning Jay Kumar, viis modifitseeritud klooni loomise, mida nimetati AMD AM9080.

Alguses toodi AMD Am9080 turule ilma litsentsita, kuid hiljem sõlmiti Inteliga litsentsileping. Nii said mõlemad ettevõtted eeliseks kiipide turul, kuna ostjad püüdsid vältida sõltuvust ühest tarnijast. Esimesed müügid olid äärmiselt kasumlikud, kuna tootmiskulud olid 50 senti, samas kui sõjavägi ostis neid aktiivselt 700 dollari eest tükk.

Pärast seda otsustas Kim Haley proovida oma õnne Intel® EPROM 1702 mälu kiibi tagasiduuringus. Sel ajal oli see kõige progressiivsem püsivälimu tehnoloogia. Üritus osutus vaid osaliselt edukaks — loodud kloon hoidis andmeid ainult 3 nädalat toatemperatuuril.

Lammutades paljusid kiipe ja tuginedes oma keemiateadmistele, jõudis Kim järeldusele, et ilma oksüdeerimise täpset kasvutemperatuuri teadmata on pea võimatu saavutada Inteli lubatud näitajaid (10 aastat 85 kraadi juures). Olles sotsiaalse inseneritöö talent, helistas ta Inteli tootmisüksusesse ja küsis, millisel temperatuuril nende ahjud töötavad. Üllatavalt, kuid talle öeldi ilma kõhkluseta täpne number — 830 kraadi. Bingo! Loomulikult ei saanud sellised nippid jätta endale ilma negatiivsete tagajärgedeta.

Esimene kohus

1981. aasta alguses valmistas Intel ette lepingut protsessorite tootmiseks IBM-iga, toona maailma suurima arvutitootjaga. Intelil endal ei olnud piisavaid tootmisvõimalusi IBM-i vajaduste katmiseks, seetõttu tuli lepingukaotuse vältimiseks leida kompromiss. Selleks kompromissiks sai litsentsileping Inteli ja AMD vahel, mis lubas AMD-l alustada Intelli® 8086, 80186 ja 80286 kloonide tootmist.

Neli aastat hiljem tuli turule uusim x86 arhitektuuri protsessor, Intel® 80386, mille taktsagedus oli 33 MHz ja mis oli valmistatud 1 µm (1000 nm) tehnoloogiaprotsessi järgi. Samal ajal valmistas AMD sarnast kiipi nimega Am386™, kuid selle väljalaskmine viibiti määramata ajaks, kuna Intel keeldus kategooriliselt jagamast tehnoloogia andmeid litsentsilepingus. See tõi kaasa kohtumenetluse.

Kohtumenetluse käigus üritas Intel tõestada, et lepingu tingimused kehtivad ainult eelnevate põlvkondade protsessoritele, mis on välja antud enne 80386. AMD omakorda väitis, et lepingu tingimused lubavad tal mitte ainult 80386 reproduktsiooni, vaid ka tulevaste x86 arhitektuuril põhinevate mudelite loomist.

Kohtuvaidlused kestsid mitu aastat ja lõppesid AMD võiduga (Intel maksis AMD-le 1 miljard dollarit). Usalduslikud suhted ettevõtete vahel said lõpu ning Am386™ ilmus turule alles 1991. aastal. Sellegipoolest oli protsessor väga nõutud, kuna see töötas kõrgema sagedusega kui originaal (40 MHz võrreldes 33 MHz-ga).

Konkurentsi areng

Maailma esimene protsessor, mis põhines hübriidsel CISC-RISC-ahelal ja millel oli matemaatilise kooprotsessori (FPU) integreeritud sama kristalli peale, oli Intel® 80486. FPU võimaldas oluliselt kiirendada ujukomaarvutusi, vähendades CPU koormust. Teiseks uuenduseks oli instruktsioonide täitmise torustiku mehhanismi rakendamine, mis suurendas samuti tootlikkust. Ühe elemendi suurus jäi vahemikku 600 kuni 1000 nm ja kristallil oli juba 0,9 kuni 1,6 miljonit transistorit.

AMD tutvustas omakorda täielikku funktsionaalset analooge nimega Am486, kasutades Intel® 80386 mikrokoodi ja Intel® 80287 kooprotsessorit. See tõi kaasa arvukad kohtuvaidlused. 1992. aasta kohtulahend kinnitas, et AMD rikkus 80287 FPU mikrokoodi autoriõigusi ning pärast seda alustas ettevõte oma mikrokoodi arendamist.

Edasi liikuvad kohtuprotsessid kinnitasid ja vaidlustasid AMD õigusi Intel® mikrokoodide kasutamiseks. Lõpliku sõna nende küsimuste osas ütles California osariigi tippkohtus, tunnustades, et AMD-l ei olnud seaduslikku õigust kasutada 80386 mikrokoodi. Tulemuseks oli leping, mille allkirjastasid mõlemad ettevõtted, mis siiski võimaldas AMD-l toota ja müüa protsessoreid, millel oli mikrokood 80287, 80386 ja 80486.

Teised x86 turu mängijad, nagu Cyrix, Texas Instruments ja UMC, püüdsid samuti jäljendada Intel'i edu, lansseerides funktsionaalsed analoogid 80486 kiibile. Sellegipoolest ei õnnestunud neil seda saavutada. UMC langes võistlusest välja pärast kohtumäärust, mis keelas nende Green CPU müügi Ameerika Ühendriikides. Cyrix ei suutnud sõlmida kasumlikke lepinguid suurte kogujatega ning nendega käidi ka kohtuvõitlusi Intel'i patenti. Seega jäid x86 turu liidriteks ainult Intel ja AMD.

Kiirusetõus

Püüdlemisel esikoha nimel, nii Intel kui ka AMD püüdsid saavutada maksimum tootlikkust ja kiirust. Nii suutis AMD esimesena maailmas ületada 1 GHz piiri, lansseerides oma Athlon™ (37 miljonit transistorit, 130 nm) Thunderbirdi tuumal. Sel hetkel oli Intel'il probleeme oma Pentium® III teise taseme vahemälu ebastabiilsuse tõttu Coppermine tuumal, mis põhjustas toote väljaandmise viibimise.

Huvitav fakt — nimi Athlon tuleb iidse kreeka keelest ja võib tõlkida kui „võistlus“ või „lahingupaik, areen“.

Samuti olid AMD jaoks olulised etapid kahe tuumaga protsessori Athlon™ X2 (90 nm) väljalaskmine ning kaks aastat hiljem Quad-Core Opteron™ (65 nm), kus kõik 4 tuuma on kasvatatud ühel kristallil, mitte kahest kristallist, millest igaühes on 2 tuuma. Sel ajal tutvustas Intel oma tuntud Core™ 2 Duo ja Core™ 2 Quad, mis on valmistatud 65 nm tehnoloogilise protsessi järgi.

Koos kellafrekventside tõstmise ja tuumade arvu suurenemisega tekkis terav vajadus uute tehnoloogiliste protsesside integreerimise ja uutele turgudele sisenemise järele. Suurim tehing ettevõtte AMD ajaloos oli ATI Technologies'i ostmine 5,4 miljardi dollari eest. Nii saavutas AMD juurdepääsu graafikakiirendite turule ja sai Nvidia peamiseks konkurendiks. Intel omakorda ostis üles Texas Instruments'i ühe divisjoni ning Altera firma 16,7 miljardi dollari eest. Selle tulemusena siseneti programmeeritavate loogikaintegratsioonide ja SoC-de turule, mis on mõeldud tarbeelektroonikale.

Täpne fakt on see, et aastast 2009 loobus AMD oma tootmisest, keskendudes ainult arendusele. Kaasaegseid AMD protsessoreid toodetakse GlobalFoundries ja TSMC tootmisvõimsustes. Intel, vastupidi, jätkab oma pooljuhtkomponentide tootmisvõimsuste arendamist.

Alates 2018. aastast, peale otsese konkurentsi, on mõlemal ettevõttel tekkinud ka koostööprojekte. Silmapaistvaks näiteks on Intel® Core™ 8. põlvkonna protsessorite väljalaskmine koos integreeritud graafikaga AMD Radeon™ RX Vega M, ühildades niiviisi mõlema ettevõtte tugevused. Selline lahendus vähendab sülearvutite ja mini-arvutite suurust, samal ajal suurendades jõudlust ja aku kestvust.

Kokkuvõte

Kogu kahe ettevõtte ajaloo jooksul on olnud palju erimeelsusi ja vastastikuseid süüdistusi. Võitlus juhtpositsiooni nimel on olnud pidev ja jätkub tänaseni. Sel aastal nägime tõsist värskendust Intel® Xeon® Scalable Processors'i tootesarjas, millest oleme juba rääkida saanud meie blogis, ja nüüd on hetk AMD-l taas nähtavale tulla.

Peagi jõuavad meie laborisse uued AMD EPYC™ Rome protsessorid. Tee tutvust nende saabumisest esimestena.

Allikas: habr.com