Kamp mellom to yokozuna

Det er mindre enn et døgn igjen til salget av de nye AMD EPYC™ Rome-prosessorene begynner. I denne artikkelen ønsker vi å se tilbake på hvordan historien om konkurransen mellom de to største produsentene av CPU-er begynte.

Den første 8-bits kommersielt tilgjengelige prosessoren i verden var Intel® i8008, som ble lansert i 1972. Prosessoren hadde en klokkehastighet på 200 kHz, ble produsert ved hjelp av en 10 µm (10000 nm) teknologisk prosess, og var ment for 'avanserte' kalkulatorer, input/output-terminaler og flaskefyllingsmaskiner.

I 1974 ble denne prosessoren grunnlaget for mikrodatasystemet Mark-8, som ble presentert som et DIY-prosjekt på forsiden av magasinet Radio-Electronics. Prosjektforfatteren, Jonathan Titus, tilbød alle interesserte et hefte til en pris av 5 dollar, inneholdende diagrammer for kretskort og beskrivelse av monteringsprosessen. Snart kom et lignende prosjekt for personlige mikrodatasystemer, Altair 8800, utviklet av MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems).

Begynnelsen på konkurransen

To år etter opprettelsen av i8008, lanserte Intel sin nye chip — i8080, basert på den forbedrede arkitekturen til i8008 og produsert med en 6 µm (6000 nm) teknologisk prosess. Denne prosessoren var omtrent 10 ganger raskere enn sin forgjenger (klokkehastighet 2 MHz) og fikk et mer avansert sett med instruksjoner.

Reversering av prosessoren Intel® i8080, utført av tre dyktige ingeniører — Sean og Kim Hailey, samt Jay Kumar, førte til opprettelsen av en modifisert klone kalt AMD AM9080.

I begynnelsen ble AMD AM9080 produsert uten lisens, men senere ble det inngått en lisensavtale med Intel. Dermed fikk begge selskapene en fordel på chip-markedene, ettersom kundene ønsket å unngå mulig avhengighet av en enkelt leverandør. De første salgene var svært lønnsomme, ettersom produksjonskostnaden var 50 cent, mens chipene ble kjøpt aktivt av militæret for 700 dollar per stykk.

Etter dette bestemte Kim Hailey seg for å prøve seg på reversering av minnesystemet Intel® EPROM 1702. På den tiden var dette den mest avanserte teknologien for permanent minne. Prosjektet var kun delvis vellykket — den opprettede klonen klarte å lagre data i bare 3 uker ved romtemperatur.

Ved å bryte ned flere brikker og basere seg på sin kunnskap om kjemi, konkluderte Kim med at uten å kjenne den nøyaktige veksttemperaturen for oksid, ville det være umulig å oppnå de oppgitte spesifikasjonene fra Intel (10 år ved 85 grader). Ved å vise talent for sosial ingeniørkunst, ringte han til Intel-produksjonen og spurte hvilken temperatur ovnene deres jobbet med. Utrolig nok ble han uten betenkeligheter informert om det nøyaktige tallet — 830 grader. Bingo! Selvfølgelig medførte slike triks negative konsekvenser.

Den første rettssaken

I begynnelsen av 1981 forberedte Intel seg på å inngå en kontrakt med IBM, den største datamaskinprodusenten i verden på den tiden. Intel hadde ennå ikke tilstrekkelige produksjonskapasiteter til å dekke IBM sine behov, så for å unngå å miste kontrakten måtte de inngå et kompromiss. Dette kompromisset var en lisensavtale mellom Intel og AMD, som gjorde det mulig for sistnevnte å begynne produksjonen av kloner av Intel® 8086, 80186 og 80286.

Fire år senere ble den nyeste Intel® 80386 med en klokkefrekvens på 33 MHz, laget med en 1 mikron (1000 nm) teknologi, lansert på markedet for prosessorer med x86-arkitektur. Samtidig forberedte AMD en tilsvarende brikke kalt Am386™, men utgivelsen ble utsatt på ubestemt tid på grunn av Intels kategoriske avvisning av å gi data om teknologi i henhold til lisensavtalen. Dette ble grunnlaget for rettssaken.

I rettssaken prøvde Intel å bevise at vilkårene i avtalen bare gjaldt prosessorer fra tidligere generasjoner, utgitt før 80386. AMD på sin side insisterte på at vilkårene i avtalen tillot dem ikke bare å reprodusere 80386, men også fremtidige modeller basert på x86-arkitekturen.

Rettsprosessene strakk seg over flere år og endte med at AMD vant (Intel betalte AMD 1 milliard dollar). Det fortrolige forholdet mellom selskapene var over, og Am386™ ble først lansert i 1991. Likevel var prosessoren svært ettertraktet, da den arbeidet med en høyere frekvens enn originalen (40 MHz mot 33 MHz).

Utvikling av konkurranse

Den første prosessoren i verden basert på en hybrid CISC-RISC-kjerne og som hadde en matematisk co-prosessor (FPU) direkte på samme brikke, var Intel® 80486. FPU-en gjorde det mulig å akselerere flyttallsoperasjoner betydelig, ved å redusere belastningen på CPU-en. En annen innovasjon var innføringen av en pipelining-mekanisme for utførelse av instruksjoner, noe som også økte ytelsen. Størrelsen på ett element var fra 600 til 1000 nm, og det var allerede fra 0,9 til 1,6 millioner transistorer plassert på brikken.

AMD på sin side presenterte et fullt funksjonelt alternativ kalt Am486, med bruk av Intel® 80386-mikrokode og co-prosessor Intel® 80287. Denne omstendigheten førte til mange rettslige tvister. Rettssaken i 1992 bekreftet at AMD hadde brutt opphavsretten vedrørende FPU 80287-mikrokoden, hvoretter selskapet begynte å utvikle sin egen mikrokode.

Videre rettssaker bekreftet og avkreftet AMDs rettigheter til å bruke Intel®-mikrokodene. Den endelige avgjørelsen i disse spørsmålene ble tatt av Høyesterett i California, som erklærte at AMDs bruk av 80386-mikrokoden var ulovlig. Resultatet var signeringen av en avtale mellom de to selskapene, som likevel gjorde det mulig for AMD å produsere og selge prosessorer som inneholdt mikrokodene 80287, 80386 og 80486.

De andre aktørene på x86-markedet, som Cyrix, Texas Instruments og UMC, prøvde også å gjenta Intels suksess ved å slippe funksjonelle alternativer til 80486-brikken. Uansett fikk de det ikke til. UMC ble utelukket fra konkurransen etter et rettslig forbud mot salg av sin Green CPU i USA. Cyrix klarte ikke å inngå lønnsomme kontrakter med store samlere, og det var også rettstvister med Intel angående utnyttelse av patenterte teknologier. Dermed forble Intel og AMD de eneste lederne i x86-markedet.

Økning av tempoet

For å oppnå dominans, strebet både Intel og AMD etter å oppnå maksimal ytelse og hastighet. Slik klarte AMD først i verden å overvinne grensen på 1 GHz, ved å lansere sin Athlon™ (37 millioner transistorer, 130 nm) basert på Thunderbird-kjernen. På dette tidspunktet i «kappløpet» hadde Intel problemer med ustabiliteten til sekundærcache i sin Pentium® III med Coppermine-kjernen, noe som førte til forsinkelser i produktlanseringen.

Et spennande faktum er at namnet Athlon kjem frå det gamle greske språket og kan oversetjast som «konkurranse» eller «stridsplass, arena».

Likevel var det vellykka steg for AMD som lanseringa av den to-kjernede prosessoren Athlon™ X2 (90 nm), og to år etter Quad-Core Opteron™ (65 nm), der alle 4 kjerner er produserte på ein og same brikke, i staden for å utgjera eit assemblert par av to brikker med 2 kjerner i kvar. Samstundes lanserte Intel sine kjende Core™ 2 Duo og Core™ 2 Quad, laga med 65 nm teknologi.

Saman med auke i klokkefrekvensar og fleire kjerner vart det viktig å beherska nye teknologi-prosesser, samt å gå inn på andre marknader. Den største handelen for AMD var oppkjøpet av ATI Technologies for 5,4 milliardar dollar. Dermed kom AMD inn på marknaden for grafikkprosessorar og blei hovudkonkurrent til Nvidia. Intel derimot kjøpte eitt av underleverandørar av Texas Instruments, samt selskapet Altera for 16,7 milliardar dollar. Resultatet var å gå inn på marknaden for programmerbare logiske kretsar og SoC for forbrukerelektronikk.

Eit merkeleg faktum er at sidan 2009 har AMD lagt ned sin eigen produksjon og konsentrert seg utelukkande om utvikling. Moderne prosessorar frå AMD blir produsert på fabrikkar til GlobalFoundries og TSMC. Intel, derimot, held fram med å utvikle sine eigne produksjonsanlegg for produksjon av hallelement.

Sidan 2018 har det, i tillegg til direkte konkurranse, vore felles prosjekt mellom dei to selskapa. Eit tydelig eksempel er lanseringa av Intel® Core™ 8. generasjon prosessorar med integrert grafikk frå AMD Radeon™ RX Vega M, som kombinerer sterke sider frå begge selskapa. Denne løysinga vil tillate å redusere størrelsen på bærbare datamaskiner og mini-PCar, samtidig som den aukar ytinga og batterilevetida.

Konklusjon

Heile historia til begge selskapa er prega av talrike episodar med uenigheter og gensidige krav. Kampen om leiarskap har pågått kontinuerleg og held fram til i dag. I år har vi sett ei stor oppdatering av Intel® Xeon® Scalable Processors, om dette har vi alt skrive i bloggen vår, og no er det tid for AMD å tre inn på scena.

Allereie om kort tid vil dei nye prosessorane AMD EPYC™ Rome dukke opp i laboratoriet vårt. Lær meir om de å komme først.

Kilde: habr.com