再見,SPARC處理器!再見,SUN!

Sun公司 UNIX 英特爾 X86 半導體行業觀察 半導體行業觀察 2017-09-09

據外媒日前報道,Oracle正式放棄硬件業務,當中自然包括了收購自Sun Microsystems的SPARC處理器。這則消息引起筆者對這個曾經風頭一時無兩的產品的惋惜。因為在過去某段時間,它和它的母公司曾被寄予厚望。讓我們來一起回顧一下這個明星企業的過往,順帶懷緬一下這個曾經風靡全球的芯片。

六年成為市場領頭羊

談Sun Microsystems之前,我們先談一下工作站(Workstation)。這種最早由Apollo Computer公司開發的產品其實就是一種高端的通用微型計算機,它能在圖形處理能力,任務並行方面為單用戶提供比個人電腦更強大的能力,為用戶在編程、計算、文件書寫、存檔、通信等各方面提供專業的幫助。常見的有CAD工作站、辦公自動化工作站和圖像處理工作站。

一開始,這些產品都是封閉的,專門開發的硬件,專門的操作系統。例如Apollo就是採用垂直式結構,自行創研製了許多專屬性的硬件,而他們用的也是專用的Aegis/Domain操作系統一直只是提供類似UNIX的操作指令。憑藉這些優勢,一直在市場上坐實領先位置。直到Sun Microsystems出現打破這個格局。

Sun Microsystems是一家起源自斯坦福畢業生Andreas Bechtolsheim一個計算機項目(這最後演變成了工作站)的企業。主要的產品是是工作站、服務器和UNIX 操作系統。不同於當時的硬件系統的封閉,這個項目從早期開始就保持開放。

再見,SPARC處理器!再見,SUN!

Bechtolsheim不但不生產客製化硬件,還打破常規的私有操作系統,推動不同工作站使用同一的操作系統——UNIX。這種開放性的觀點奠定了Sun Microsystems最後的不平凡。在完成了這兩件事後,Bechtolsheim將他的電腦授權給不同公司生產,並將其命名為SUN(Stanford University Network的簡稱),那是1981年。

不久之後,這個項目受到了斯坦福另兩個畢業生Vinod Khosla 和Scott McNealy的關注,之後他們三人就合夥成立了後來的Sun Microsystems。作為硬件項目的大腦,Andreas Bechtolsheim擔任新公司的技術VP。公司成立後招的第一個員工就是伯克利的博士生Bill Joy,正是他設計了最流行版本的UNIX操作系統。

憑藉這些標準的硬件和標準的操作系統軟件,Sun Microsystems的工作站能夠幫助那些初創公司更好地上手。雖然Sun Microsystems的產品和技術看起來很容易被複制,但由於使用現存技術的特點,使得Sun Microsystems可以輕易的進入市場,並打造價格更低的產品。這就讓他們能夠快速增長。

接下來的幾年,Sun Microsystems迅速發展。根據福布斯雜誌的報道,1985到1989年間,Sun Microsystems的年複合增長率高達145%,是美國當時增長率最高的公司,並在1987年一躍成為全球最大的工作站供應商,這些輝煌成就是在Sun Microsystems成立的短短六年內取得的。公司的總部也從 Santa Clara搬到了山景城。

推出Sparc處理器

對於工作站來說,速度是重要的關鍵因素,當時用的處理器都是摩托羅拉等企業的CISC產品,沒有什麼差異性。為了保持領先優勢,Sun Microsystems在20世紀80年代末推出了RISC架構的處理器Sparc(scalable performance architecture的簡稱),這個架構的處理器比當時流行CISC架構處理器快得多。很快這個處理器就佔領了RISC處理器的市場。

這個系列處理器是由Bechtolsheim在1985年設計的,並在下一年推出了他們的第一個系列——SPARC V7,Sun Microsystems把這系列主頻為14.28–40Mhz的處理器應用到他們的SUN-4工作站上,取代了他們在SUN-3上使用的motorola 68000系列。但是SUN並沒有學習其他芯片廠商,只是自己做芯片。為了讓這個精簡指令處理器流行起來,他們在1987年將 Sparc設計授權給一些芯片廠商,讓他們為其生產電腦芯片。當中包括了德州儀器、Cypress半導體、富士通等。

由於SPARC架構也對外完全開放,因此也出現了完全開放源代碼的LEON處理器,這款處理器以VHDL語言寫成,並採用LGPL授權。後來這些業務由他們成立的一個叫做SPARC國際公司運營。作為業界第一款具有可擴展性功能的產品,SPARC微處理器的推出為SUN贏得了高端微處理器市場的領先地位。

為了推動SPARK處理器的發展,Sun Microsystems還在接下來那幾年推進UNIX操作系統的發展。那幾年的Sun Microsystems擁有了芯片、Solaris系統、工作站等產品,公司還在1993年進入了財富五百強,風頭盛極一時。

敗走服務器市場

後來互聯網的興起,推動了服務器的需求,Sun Microsystems也轉向了這個市場。按照作者的理解,服務器和工作站之間的差別就是一個高性能的GPU,因此Sun Microsystems轉向這個市場是順理成章。1992年,SUN推出了面向數據中心的SPARCcenter 2000多處理系統,擁有20個處理器 。之後在推出了64bit的 UltraSPARC處理器和更多的產品之後,使用SPARC處理器的服務器開始在市場逐步發威。在1996年,就有數百萬的計算機用戶通過SUN的SPARC服務器連接到一起。

到了2001年,SUN成為全球增長最快的服務器公司。根據IDC的數據,當年SUN的服務器市場佔有率從前一年的第四上升到第二,僅僅屈居IBM之後。同時SUN還是無可爭議的UNIX服務器市場領導者。當時SPARC的生態鏈有數百家制造商、不少的獨立芯片製造商,還有數十家公司製造自由的工作站和服務器。

在早期互聯網上,SUN真的可以稱得上是呼風喚雨。在Wintel聯盟服務器的咄咄逼人之下,SUN通過推兼容X86的操作系統,收購MySQL,開源Solaris等方式積極應對,但最終沒有逃過歷史使命,市場份額一度高達63%的SUN被Wintel幹低。

按理說,擁有先發優勢的Sun Microsystems會在這個市場大展拳腳,但最後卻落得了敗走服務器市場,賣身Oracle。根據Gartner的數據,從2002年開始,Sun Microsystems的營收份額每況愈下,到了2007年正式被IBM反超。而RISC+UNIX的服務器市場也逐漸被Intel的X86+Linux/Windows拉下。

關於Sun Microsystems的SPARC服務器敗走原因,有分析師認為,從內部看,是公司領導人重視硬件,忽視軟件的結果;也有人認為Sun Microsystems成功的硬件搭配軟件方式限制了他後來的發展。從外部看,英特爾X86+微軟系統的生態影響力,給SUN帶來的影響無可限量;更有些人認為Sparc芯片的先天缺陷限制了其發展,但實際上真的如此麼?

我們來看一下芯片層面的競爭。X86和Sparc的競爭,其實歸根到底就是CISC和RISC的競爭,過去我們也一直都是從指令集上看這兩個架構的差距,但根據Quora用戶John Gustafson的看法,從芯片本身來說,單純的比較架構是沒有什麼意義的。

他指出,這兩個指令集基本上都是從精簡指令集開始,這兩種架構都在演進,因此兩者之間的差異是比較模糊的。他認為最大的差別就在於Intel的X86芯片存儲器在存儲字節的時候是低位優先(little-endian ),而SPARC的則是高位優先(big-endian)。“Intel 8088指令集只有156個指令,而當時的IBM精簡指令集架構則有183個指令”,John Gustafson強調。之後雙方不斷地增加指令集。

雙方的競爭圍繞各個方面開展。例如最初X86是16bit的處理器,但SPARC是32bit。後來英特爾就演進到32bit,為了應對來自AMD的競爭,還繼續升級到了64bit,而SPARC也跟著升級到64bit。所以從這方面看,也沒太大差別;在寄存器方面,最初SPARC 有160個,而X86只有6個,但後來Intel從各個方面趕上了。所以從這兩點看,似乎差別也不是很大。

如果硬要說有什麼差別的,那就在於SPARC是開源的,而Intel是閉源的。但實際上這點也不對,因為X86有一個開源的版本。

是否這兩者之間有速度上的明顯差距?這好像也沒有。2011年的時候,全球最快的超級計算機使用的是富士通SPARC芯片。但SUN服務器敗走是鐵定的事實。

總結

其實關於SUN的榮譽,討論的並不止這些,例如關於JAVA,關於Solaris就可以寫一篇洋洋灑灑的雄文,但受限於篇幅,我們就忽略這一部分。

談到SUN的失敗,從某個角度看可,這並不是公司本身的失敗,而是UNIX服務器和工作站的失敗,這是不可逆的歷史進程。但SPARC也許就真的是失敗了。雖然富士通早前還說將繼續堅守,國內包括飛騰在內的一些公司還在做Sparc架構的芯片,但一直在聲稱Saprc比IBM Power和X86強悍的Oracle卻撤了,這令人有些惋惜。因為SUN引領的Sparc是一個超越時代的開拓者。他們在2005年推出的UltraSPARC T1就有了八個核心,這在X86和ARM上面也是出現也沒多少年。他通過犧牲單線程性能去獲得低功耗的多線程性能。但種種原因還是導致他走到了今日的境地。

但另一個RISC指令集的ARM服務器芯片正在興起,挑戰英特爾X86服務器芯片的市場地位。這個指令集的復仇能否成功呢?我們拭目以待。(文/李壽鵬)

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