PowerPC 简史 叁:短兵相接 孤注一掷

PowerPC硬件历史

双头之鹰

前文已经提到,苹果公司在内忧外患、英特尔/微软强势的大背景下,凭借着 PowerPC 的强大性能绝地反击,将 Macintosh 从 68k 迁移到 PowerPC 芯片后让自己重获新生。而英特尔也多了一个强劲的对手,然而这段故事才刚刚开始。

AIM 联盟推出 PowerPC 的目的,不仅仅是帮助苹果走出困境,而是希望能像英特尔一样,形成一个开放的计算平台,让所有操作系统都可运行在 PowerPC 芯片上,为此 IBM 也将自己曾经与 Windows 分庭抗礼、最终落败的 OS/2 系统开发了 PowerPC 版本,但誓要返回个人电脑市场的 IBM 野心或许还远不止如此。

Workplace OS 的黄粱一梦

早在 AIM 联盟还未建立的 1991 年初,IBM 内部就已提出了一个「终极操作系统」概念,即「Grand Unifying Theory of Systems」,认为现在的 PC 世界各种操作系统林立,光 IBM 手上就有 OS/2、PC DOS、AIX、OS/400 四大系统,而开发者需要为每个系统打造属于它的软件版本,效率低下且混乱不堪,并且未来嵌入式、PDA 等更多平台也会逐渐涌现,其混乱程度将有增不减。

而 IBM 认为在这些混乱逐渐「熵增」之后,万事万物都会逐渐简化、最终归一。而 「终极操作系统」正是 IBM 所希望的那个「一」。它将有多个虚拟环境1,可以让世界上任何一种操作系统在上面完美运行。而这样的操作系统将抛弃掉所有的历史包袱,远远领先于他们现有的 OS/2,最后这个被给予厚望的操作系统被称为 Workplace OS。

为了达成这一目标,IBM 工程师们打算把 Workplace OS 建立在微内核上,这样使得其非常模块化,无论是庞大的工作站、还是小巧的 PDA 都能运行。在其之上是共享服务,主要是提供那些宏内核有的功能;而在之上就是一个被称为「个性」的用户层服务,主要是提供比如 Windows、DOS、OS/2 等现有的操作系统的 API 和 ABI。这样一来,不仅可以吸引到各大操作系统开发者在此开发软件,许多现有的软件甚至无需重新编译就能在此运行,从而实现软件生态的「大一统」

对用户来说,可以在所有个性中选择一个作为主导个性:比如用户曾是 Windows 用户,选择 Windows 为主导个性后,其界面就与 Windows 别无二致,而其他个性也可以在主导个性之下运行属于自己的软件。

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宏内核、微内核的示意图,将服务划分在内核还是用户空间为二者的主要区别

在使用微内核、面向对象编程等新技术后,其还将采用强大的 RISC 芯片。或许在那些工程师们看来,这无疑比宏内核、面向过程编程、CISC 芯片等六七十年代的古董玩意儿先进得多。而在 1991 年与苹果、Motorola 建立了 AIM 联盟之后,苹果的粉色计划也摆在了 IBM 面前,在很多地方二者可谓是不谋而合。于是在这样的大背景下,微内核变成了 mach 3.0 的修改版,面向对象编程与粉色计划的衍生公司 Taligent 并行2,RISC 芯片最后变成了 PowerPC,IBM 相信这样先进的系统一定能将 PowerPC 的普及推向一个新的高潮。

于是 1992 下半年,IBM 在秋季 Comdex 大会上展示了 Workplace OS 的雏形3,并在 1994 年 PowerPC 601 技惊四座后,宣布其将在 1995 年夏季面世,桌面版售价约为 2500 美元。

但后来的事实证明这只是 IBM 不切实际的一个幻想罢了,微内核尽管看起来优点多多,但其运行起来速度并不如宏内核4;那些虚拟环境虽然看起来包罗万象,但不同个性之间的冲突几乎难以调节5,而且性能堪忧,相比于运行英特尔芯片的 OS/2,搭载 OS/2 为主导个性的 Workplace OS 在大量文件操作时速度慢了 3 倍之多6,不仅如此,其还有占用内存过多、系统臃肿等诸多问题。

为此 IBM 计划其操作系统将运行在 PowerPC 620 芯片上,这样一来性能问题或许可以得到缓解,而从当时的眼光来看,620 无疑是最强大的 PowerPC 芯片:其含有 7 百万个晶体管、331mm² 的 Die 面积,运行在 133MHz 频率下,IBM 宣称其性能比初代 601 强了近三倍7

尽管其内部执行单元与下文提到的 604 类似,但它是第一款 64 位的 PowerPC 芯片,并有着 128 位的总线宽度和 40 位的地址总线,可以访问高达 1TB 的内存,相比 604 其乱序执行程度也更高8,能更好地提升性能。

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PowerPC 620 的 Die shot 与内部架构

可就这样强大的一颗芯片却偏偏在关键时刻掉了链子,620 迟迟无法完成量产,与 603、604 一同问世已不可能,最后拖了两年到 1997 年才发布,不仅性能未达预期,而且更加强大的 604e 也已出现,早失去了意义,最后其并未大量生产,也很少被使用。

更加致命的是,就如同苹果的粉色计划一样,Workplace OS 项目也被「第二系统效应」所困扰9,进度慢不说、项目本身也变的臃肿不堪,仅仅 4 年就花费了 20 亿美元,占了整个「蓝色巨人」同期收入的 0.6%。IBM 在打造 AIX 个性时也遇到了巨大困难10,而且像苹果这样高傲的公司也不愿意将自己的 System 7 给 IBM 打造成个性。

1995 年的夏天来了又去,微软的 Windows 95、支持 PowerPC 的 Windows NT 3.5.1 已经在市场上翱翔许久,IBM 却依旧在苦苦挣扎,最终在 12 月宣布 Workplace OS 将延期一年,于 1996 年 6 月发布,还推出了一个内含 OS/2 个性的预览版本,对外宣称是 PowerPC 版的 OS/2,但并没有大肆宣传,仅提供有限数量给 IBM 客户使用,甚至没有包装盒。

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能在 PowerPC 下运行的 OS/2,至今仅发布了一个版本

如此低调的宣发,或许也侧面说明了 IBM 对这个产品信心不足:其硬件支持极其有限,仅 IBM Personal Power 830、850 两款电脑可以运行。最后的反响也证实了这款产品非常粗糙:不仅毫无网络支持:TCP/IP、LAN 服务客户端等均缺失。许多应用程序甚至都没有重新编译为 PowerPC 原生,而且 Bug 还不少,用户完全没有动力更换现有的系统。

而此时市场早已乾坤倒转,英特尔/微软已经确立了霸主地位,IBM 在个人电脑的话语权荡然无存,整个公司更是入不敷出。1991 到 1993 这三年分别亏损 28、56、81 亿美元,由于巨额的亏损,在董事会的要求下,IBM 掌门人已经从约翰·埃克斯换成了路易斯·郭士纳11,郭士纳原本是一位美国运通公司旅游部门的董事长兼 CEO,也曾在 RJR Nabisco 担任此职12,但干的均是和销售相关的工作,对技术并不太了解,但他却在关键时刻挽救了这家公司。

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Louis Vincent Gerstner Jr,第一位从外部聘用的 IBM CEO

虽然不怎么懂技术,但郭士纳依旧敏锐的发现,IBM 的工程师们总喜欢做一些「不值当」的工作,Workplace OS 就是个典型,IBM 的员工们对 PC 操作系统似乎仍抱有幻想,到现在依旧认为 PC 是 IBM 创造的,所以 PC 的统治权理应归于 IBM。为此耗费了大量资金和微软斗法,殊不知公司早已赤字连连。

郭士纳在仔细评估后,意识到 PC 操作系统市场早就被瓜分殆尽、大势已去,与其在这里继续烧钱,倒不如及时止损,于是他宣布道。

IBM 现在最不需要的就是不切实际的愿景

在他的干预下,这个项目最终于同年 3 月被彻底终止,到 1996 年 2 月的第一周,IBM 对外宣布不会构建 PowerPC 桌面,也不会发布任何 PowerPC 版本的 OS/2。其部门将被分配到 IBM 的 RS/6000 组。

这无疑象征着 IBM 希望依靠操作系统回归个人电脑市场的努力彻底失败,为了能让这个 PowerPC 生态能如 x86 一般繁荣,接下来就只有看其他厂商的了。

PReP 的诞生

「让所有操作系统都能运行在 PowerPC 上」的目标仍在继续。其核心:通用硬件参考平台「CHRP」的研发虽然随着 1993 年 AIM 内部的震荡而一度停摆,但其基金会依然与同年 8 月正式成立。在开发平台的过程中,IBM 曾不止一次希望苹果向其授权 System 7 以加入 CHRP 标准,要么就干脆让 System 7 与 OS/2 合并,但后者均表示不感兴趣13

在与苹果拉扯一番无果后,PReP,即「PowerPC 参考平台」在 IBM 的牵头下于 1993 年正式宣布,其允许硬件供应商构建可以运行各种操作系统的 PowerPC 电脑:但 Macintosh 除外,正式与英特尔/微软分庭抗礼。IBM 乐观地估计 1995 年后支持此标准的电脑将如雨后春笋般涌现,彻底改变个人电脑市场格局。

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PReP 的最低配置/战略目标以及其拓扑图

媒体们对此普遍持乐观态度,Byte 杂志上刊登了一篇名为「英特尔该如何是好?」的文章,在提到 PReP 时,作者慷慨激昂地写道。

很快,「电脑是否基于 PReP」将成为兼容性好坏的标准,而不是它是否运行 Windows。而这对英特尔来说一定相当棘手,不仅许多制造商早就想摆脱其魔爪,而且在所有人都往 RISC 芯片迁移的大背景之下,处于 CISC 王者地位的英特尔不日将变成光杆司令。

也有媒体持保守态度,MacWorld 杂志认为 PReP 虽然是件惊天大事,但 IBM 的预计过于乐观,毕竟「罗马不是一天建成的」,英特尔/微软的根基也不易在一年内动摇,但他们也表示:1995 年将是 PReP 成果显现的一年,成败或许就在此一举了。

如果到 1995 年中期,支持这种标准的电脑被多个制造商生产、更多的操作系统逐渐支持、原生型应用程序出现的频率愈发地高,那么 PReP 的腾飞就只是时间问题了。

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PReP 发布时能运行的五大系统,几年后近乎全军覆没

裂隙初显

但就在这个战略刚刚公之于众,某些反应慢点的制造商都还不大清楚时,苹果 CEO 斯平德勒倒先大为光火:因为 Macintosh 并不在之内。他立即与 IBM 取得了联系,希望能与他们商讨清楚。于是在 1994 年春季,苹果与 IBM 又进行了一次谈判,斯平德勒希望能废除 PReP,重新回归到 CHRP上,为此苹果愿意为其发放许可证,可见其态度的转变。

但双方谈判时再次出现分歧,IBM 认为有关 System 7 苹果直接授权即可,保证 System 7 能像 AIX、OS/2 那样在支持 CHRP 标准的电脑上运行即可,并让用户来选择到底运行什么系统14;而苹果坚持认为必须向 IBM 发放正式的许可证,生产的机器也只能运行 System 7,并且要向媒体高调宣传此事。

就在双方僵持不下时,斯平德勒又提出了一个更为惊人的建议:如果两个公司合并是否对大家都更有利?这一提议引起了 IBM 高管们的兴趣:从双方的角度来看,这确实非常可行。IBM 能拥有家庭、教育领域的市场基础,而苹果能获得长期缺失的商务市场,合并后的公司电脑市场份额将激增至 20%,面对英特尔/微软底气也更足。

双方就此事讨论许久,从 1994 年的夏季一直谈到 11 月冬季,进展极为顺利,合并之事也商议得愈发深入,到了最后一次会议,IBM 与苹果双方的 CEO 郭士纳、斯平德勒,以及董事长迈克·马库拉齐聚一堂,共同商讨着最后、也是最核心的事宜:收购价格。

郭士纳表示想用 50 亿美元买下苹果,但出人意料的是,苹果此时虽然每股 40 美元,但他们的要价却高达每股 60 美元,共 75 亿美元,买卖双方的差异实在太大,而且斯平德勒还希望在合并后谋得高位,直接向 IBM CEO 郭士纳汇报工作,如若不然,他必须得到一笔巨款。这些要求显然 IBM 无法接受,双方最终不欢而散,乘飞机离去。

两大公司在关键的 1995 年发生不和,直接导致了 PReP 标准进展十分不顺。苹果拖沓地表示 System 7 支持 PReP 标准至少还需 2-3 年15。另一边 IBM 也对 System 7 的授权毫无兴趣,并拒绝生产 Mac 克隆来推广 PowerPC。

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苹果的拒绝和 IBM 冷淡的态度,双方不断掣肘导致了 PReP 的消亡

合并失败之后,郭士纳再没有向苹果回过电话挽回此事,直到几个月后迈克·马库拉耐心耗尽,向郭士纳打了一个电话希望还能继续合作,但此时的 IBM 已没有了与苹果合并的意思,他们正在大力推进对莲花公司的收购,对于苹果的请求16,不耐烦的 IBM 直接在会上挑明了意思。

一位 IBM 主管人员起来,走到白板前,划了一道时间限制线,描述了横在双方之间的障碍。会议结束后,双方约定把意见分歧留在以后解决。然而,事实上它们已经不可能再向前进展了。

这样的波动自然也引起了媒体的关注,The Red Herring 杂志的封面采用了德黑兰会议时英、美、苏领导人合影时的照片,而将其中两位的头像换成了郭士纳与斯平德勒,表示这两家公司之间特殊的关系。

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The Red Herring 杂志的封面

其中一位编辑甚至给斯平德勒和郭士纳写了一封情绪激动的信「We thought you guys had a deal」其中饱含了对二者视大局于不顾,为私利而做出愚蠢行为的愤怒。

苹果将 Macintosh 设为专有标准,这种行为实属贪婪,Michael,您可知道苹果的市场份额已跌至个位数?Louis,IBM 投入数十亿美金打造的 OS/2,其实际表现依旧要打一个大问号,多花几十亿美元以两倍市值购买 Lotus 可不能挽救水深火热的 OS/2!

至此 AIM 联盟之间的裂隙开始埋下,公司合并的失败象征着苹果与 IBM 的蜜月期就此结束,这是 AIM 内部的第一次不和,但绝不是最后一次,很快英特尔/微软就会发现,自己面对的将是一个愈发松散、貌合神离的联盟。

微软入局

AIM 联盟想让微软支持 PowerPC 的意图早已存在,如若能成功吸引微软旗下庞大的用户使用 PowerPC,将为这个生态带来无与伦比的活力,就连前文提到的苹果在开发 Power Macintosh 时都不忘推出一个特制的、装有 486 芯片的 DOS 兼容卡,从而吸引那些需要依赖 Windows 的用户。而早在研发 Workplace OS 的同时,IBM 就有意地给微软传递了信号,希望他们的 Windows 也能支持 PowerPC,从而带动其他的软件开发商17

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苹果的 DOS 兼容卡「左」,以及里面的 486 芯片「右」

微软一开始同意了这个提议,此时正是 PowerPC 刚刚推出、举世瞩目之时,于是 1995 年 5 月发布的 Windows NT 3.5.1 支持了 PowerPC 芯片18,Solaris 2.5.1 也支持了 PowerPC。而作为 AIM 联盟的 Motorola,支持 PowerPC 的推广自然是其应尽之责,在 PReP 标准发布后, Motorola 就开始开发支持这一标准的主机,PowerStack 和 Atlas 则是这一旗帜下的产物。

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Motorola Atlas 主板,使用 PowerPC 和 Intel 芯片组,仅有 603、603e、604 三种型号

Atlas 是 Motorola 在这方面的第一次尝试,之后 Motorola 开始制造 FirePower、PowerStack 等系列产品,先后推出了 PowerStack II 系列与 PowerStack E 系列,以替代之前的同类产品 Delta 900,并在此上运行 Windows NT 4.0,但由于其在个人电脑市场几无营销宣传,并且价格极其高昂:一台 64MB 内存的 PowerStack 需要花费 9279 美元,而搭载的 PowerPC 603 性能也不尽如人意,最终仅一些大型公司例如洛克希德马丁购买了一些使用。

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Motorola PowerStack

另一边,微软发现并没有什么人会因为 PowerPC 而去购买 Windows,大部分购买 Windows NT 的客户都是企业,而为了稳定、易用的软件,他们均会选择支持英特尔芯片的 Windows 版本。就算有用户购买了支持 PowerPC 的 Windows NT,也会发现可以使用的原生软件少得惊人19,当他们无奈地在模拟器里运行 x86 应用时却发现卡顿极为严重:总体性能和英特尔 286 芯片的性能差不多。

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与奔腾芯片同时运行 Windows 时 PowerPC 的高分低能,仅在图形程序扳回一城

在几乎无人购买的情况下,软件厂商更加不买账,他们愈发没有动力为 PowerPC 版的 Windows 打造任何软件:这又是一个恶性循环。微软见状,于 Windows NT 4.0 SP2 发布后迅速终结了其对 PowerPC 的支持,同时终结的还有对 MIPS、Alpha 的支持。而支持 PowerPC 的 Solaris 2.5.1 更是夸张:仅仅只有这一个 Solaris 版本支持。

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支持 PowerPC 芯片的 Windows NT CD-ROM

这对 AIM 联盟而言可谓是灭顶之灾,至此:不仅微软、Solaris 结束了对 PowerPC 支持;Taligent 公司也被纳入 IBM,象征着粉色计划的彻底失败;而 Workplace OS 更是消亡已久;加上苹果也不支持 PReP。这个标准算是彻底名存实亡了20

虽然继任者 CHRP 最终于 1995 年正式发布,相比 PReP 新增了对苹果的支持。并于 1997 年后取代之前的 PReP 成为了新标准。但支持 PowerPC 的操作系统已经尽数凋零,采用此规范的厂商更加少了,除了苹果,已几无软件开发商支持这一标准21

外加苹果已于 1995 年开始授权 Mac 克隆,因此制造商们宁可生产 Mac 克隆,也不愿意生产支持 CHRP 标准的电脑22。第一台支持 CHRP 标准的是 Motorola 的 StarMax 6000:一个 Mac 克隆的型号。但它甚至还没发售就已夭折,随之而来的就是乔布斯对 Mac 克隆的疯狂屠戮,从此 CHRP 也显得毫无生气,1998 年之后只有苹果还在用这一标准生产 iMac G3 等电脑,直到 2006 年继任者 PAPR 的来临,但那时 PowerPC 也早已成为历史。

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来自 MacWorld 上的 StarMax 6000,也是第一款使用 PowerPC 750 的 Mac 克隆,但其从未发售

不过微软、Motorola、PowerPC 之间的恩怨的还远未结束,在停止支持 PowerPC 之后,微软宣布将与 Motorola 共同在 PowerPC 的基础上研发掌上电脑,并将 Windows CE 运行在其上面。Motorola 也成为了 Mac 克隆厂商之一,为苹果生产大量能运行 System 7.5 的个人电脑,当然这就是后话了。

苹果的克隆战争

当 IBM 和 Motorola 都还在卖力推广 PowerPC,最终均收效甚微时,此时作为「全村的希望」:生产 PowerPC 电脑最多的苹果公司,内部有关讨论授权给 OEM Mac 生产许可的声音可谓是一浪高过一浪。

其中对此最热衷的就是曾经研发 PowerBook 的主管兰迪·白塔特,有关 PowerBook 的故事可以借一步去这里了解。他 1992 去了一趟台湾之后,见到了太多台湾 OEM 厂商,制造着成千上万搭载英特尔芯片、能顺畅运行 Windows 的 PC,才意识到在这个计算机高速普及的年代,此时苹果早已是井底之蛙。于是开始力劝斯平德勒尽快授权 OEM 厂商 Mac 的生产权。

他得出一个结论:苹果太孤立无援了,其在电脑行业中不仅要孤军奋战,而且还必须自己解决一切事情:不仅要生产它所有的电脑,同时还设计每一个线路板,而且只能依靠一小部分供应商。而由于 Macintosh 市场仅有苹果一家,这些供应商数量特别少。

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Randy Battat,曾是造出 PowerBook 的幕后功臣

但当他在公司提出这个设想时,受到了极为广泛的反对,这场拉锯战从 1992 年烧到了 1994 年,而其 CEO 斯平德勒的态度却一直飘忽不定,早在 1993 年刚上任时,他就将发放授权许可放在了公司战略计划里,但从未付诸实践,直到白塔特一次次向他说明利害关系。

白塔特说道「如果我们不赶快发放许可证, 就将被赶出这个行业。时间不多了,如果运气好,也许我们能建立起一个由 Macintosh 成员组成且我们能获利的行业」

媒体业也早已听到了风声,在 1992 年 5 月的 MacWorld 杂志上就刊登了一篇文章,标题「打开潘多拉魔盒」里面信誓旦旦地预测了苹果将会开放授权。作者杰里·博雷尔热情地写道。

去年我就援引过斯平德勒先生对授权毫无顾忌地支持,而现在不仅 PowerBook 100 正被索尼生产,而且还有消息说 NuTek 正在生产 Mac 克隆,大家对 Mac 克隆的漫长等待即将结束了!

最终斯平德勒同意了这个决定,即向所有来者发放许可证, 没有任何限制,并在 Power Macintosh 发布、接受媒体采访时表示至少能在 1994 年底完成一个授权。但他又好高骛远地想先授权一个 OEM 巨头,但那些 Dell、Gateway、Compaq 、HP 等大厂都主要生产英特尔/微软的电脑,谁也不愿意和苹果这个和微软为敌的公司扯上关系,既卖矛又卖盾23

最终一个名不见经传的 Power Computing 成为了第一个生产 Mac 克隆的公司。其创始人名叫史蒂夫·康:一位韩国移民。这样的小公司苹果自然是瞧不上的,而为了得到苹果的认可,他可谓是下了一番苦功,不仅屡次招募曾经被公司冷眼相待从而愤而离职的「PDM」成员,还在 1994 年的 Comdex 大会上做足了营销,到了 12 月,在四处碰壁后,苹果还没有找到一个合适的授权大厂,Power Computing 公司已经成了唯一解。

「1994 年眼看就要过去了, 他(斯平德勒)承受着必须宣布某项事情的压力。而我正是一切准备就绪,可供选择的那一个」康说。

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Steve Kahng 与 Power Computing 旗下的 Mac 克隆机

在 Power Computing 推出第一款 Mac 克隆机后,由于其低廉的价格24和 PowerPC 强大的性能,迅速吸引了许多用户,在一年内就发出十万台 Mac 克隆。媒体的反应也非常好,MacWorld 杂志评论道。

第一批克隆产品与苹果的 Macintosh 一样好用,这是苹果公司扭转其长达十年的单打独斗战略的良好开端。尽管这批克隆产品没有引入什么新技术、令人惊叹的功能或让人眼前一亮的工业设计,但它们证明了 Mac 克隆产品可以成为苹果公司自家 Macintosh 的合法替代品。

Mac 克隆虽然在一时间获得巨大成功,但却也成为了日后苹果的心腹大患,其并没有像苹果高管们想的那样会替他们「开疆拓土」,相反开始「以下克上、喧宾夺主」,当然这些都是后话了。

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当时在 MacWorld 上第一款 Mac 克隆的宣传图

而就在许可证已经颁布,Mac 克隆机都已在售卖,一切似乎都已尘埃落定之时,苹果内部有关授权的问题两极分化依旧极其严重:从斯卡利时代两派就已开始争论不休25,到斯平德勒时代,两派已经到了势同水火的地步26,根本无法一致对外。负责授权 OEM 的主管在这种环境下一连换了好几个27,而公司对外表现也经常是畏首畏尾,甚至有些自相矛盾。

比如在 Power Computing 公司成功拿到了授权后,一家大公司 Gateway 也找到了苹果,表示了对 Mac 克隆的浓厚兴趣,他们将派出 200 人组成的小组,全力投入开发一种年销售额能迅速膨胀至 3 亿美元的 Mac 克隆。毫无疑问这是件大好事,这家生产厂商若是加入,其余 OEM 厂商也可能闻风而动,PowerPC 与 Mac 或许真的能一转攻势。

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Gateway 2000 的创始人 Ted Waitt

但 Gateway 创始人泰德·韦特在与斯平德勒谈判时却发现其并不十分热衷于与他合作,他反反复复提到 Gateway 公司将从苹果公司拿走一大块市场份额,而市场份额对苹果公司又是多么的珍贵。泰德·韦特忍无可忍,对斯平德勒说道。

「你总有一天会失去所有的市场份额,将市场让给我至少能保持 Macintosh 系统的强大」

在后来回忆起这件事时,泰德·韦特更是一针见血说道。

「在颁发许可证问题上,苹果公司两派太对立了,或者发许可证,或者不发,但苹果公司内部永远也达不成一致意见。」

于是与 Gateway 的谈判就此告吹,一直到 1996 年末为止苹果仅收获了 Power Computing、UMAX 等几家小公司和 AIM 成员 Motorola,根本无法与英特尔/微软那成百上千的 OEM 厂商相对抗。

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苹果的举棋不定带来的舆论影响,几大厂商轮番抱怨苹果的傲慢和犹豫

有趣的是,那几家 OEM 公司倒对此极其乐观,一位经理甚至与苹果制作了短片,片中其与两位身穿苹果 T 恤衫的女生在苹果著名的 Infinite Loop 绿地上唱着时下流行歌曲「I Think We Are Alone Now」的翻版,即「I Think We Are Clone Now」,而戴着斯平德勒微笑面具的员工与纷至沓来的经销商更是与现实形成了鲜明对比。

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Mac 克隆受欢迎的盛况、对 Wintel 的讽刺,这部短片让人印象深刻

至此,在几番折腾后,能大规模使用 PowerPC 芯片的厂商依然只有市场份额不到 10% 的苹果一家,还有几个单手就能数得过来的 Mac 克隆厂商,或许 PowerPC 的消亡从这开始就已在冥冥之中注定了。

再度交锋

尽管第一次与英特尔/微软的交锋,苹果先下一城:利润比去年增加了 4 倍,达到 1.88 亿美元,或每股 1.5 美元。但由于 Power Macintosh 高昂售价28和货源短缺,战果并没有在 1994 年圣诞节进一步扩大29,相反被乘着「多媒体概念」浪潮和大减价的英特尔后发制人30,市场份额从 9.4% 下降到了 8.3%,更别提年初苹果高管们「两年后市场份额翻番」的天方夜谭了。

随着 1995 年的到来,下一代 PowerPC G2 芯片:603、603e、604 芯片最终展现在了世人面前,相比前辈 601 这一 PowerPC G1 过渡产品,这一时期的芯片才是真正的完全体。少了 620 这位大哥后,这三颗芯片自然成为了 1995 年苹果阵营的中流砥柱。而在对面,英特尔也「有备而来」,祭出了最新的奔腾 Pro 芯片,显然,一场恶战一触即发。

603

先看 603 这颗芯片,它定位低端,主打低能耗,不同于为了赶时间都在 IBM 生产的 601,其一部分由 Motorola 生产,于 1995 年 5 月 1 日开始搭载在 Macintosh Performa 这一低端机型上,由于其定位差异,相比前辈 601 技惊四座的性能,其性能表现并不太出彩,甚至有些时候更糟。

在具体参数上,虽然用了和 601 改进型号 601+ 几乎相同的 0.5 μm 工艺制造,但仅有 160 万个晶体管,相比 601 少了近一半,Die 尺寸也只有 81mm²,相比初代 601 缩小了三分之一。若是深入其内部,其 L1 缓存仅 16 KB,相比 601 还缩水了 50%,因此运行在标称的 80MHz 时与 601 相比性能并不占优势31

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PowerPC 603,Motorola 生产

不过 603 也并非一无是处,不错的能耗比是其最大的优点,其还具有省电功能,含有动、静态两个状态的电源管理模式,前者能使芯片在运行时尽可能降低功耗32,后者又包括了三种模式:打盹33、小睡34、睡着35。三者均能让电脑不运行时不同程度地降低功耗。

因此 603 相比 601 运行时功耗低了不少,其在 80MHz、3.3V 运行时功耗不到 3W,平均只有 2.2W,而在最激进的睡着模式中,其功耗更是低到 2mW。

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PowerPC 603 的 Die shot,可见其缓存较小

如此低的功耗也使 603 的精简版:PowerPC 602 登陆游戏平台成为了可能,602 相比于 603 L1 缓存进一步缩小,只有两路 4KB 共 8KB,分支预测单元也被取消,因此其仅由 100 万晶体管构成,Die 也只有 50mm² 面积,其余于 603 别无二致,性能相比 603 更是孱弱36,不过也正是由于这些减配,其在 66MHz 运行时功耗仅为 1.2W。3DO 旗下的 M2 游戏机中就搭载了两颗 602 芯片。外界一度认为其性能将远高于现有的游戏机。

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3DO M2 游戏机,后因公司转型出售给松下,仅一年半后就停产

但此时的 3DO 早已赤字不断,在研发 M2 时其决定转型为软件公司,因此将 3DO M2 等硬件出售给松下,松下此时并不愿与任天堂 64、索尼 PlayStation 等游戏机竞争,加上后来开发商表示其实际性能并不如吹嘘的那么厉害,相较任天堂 64 也就在伯仲之间。于是松下在 1997 年中旬取消了 M2 的生产,结束了这款短命的游戏机。

在 603 发布三个月后,其继任者 603e 出现,后者在性能上有了大幅提升37,因此 603e 成了使用更为广泛的芯片,而 603 的普及程度总体而言并不高。

603e

603e 是 603 的改进版,于 1995 年 8 月 随新款 PowerBook 一同发布,虽然初代工艺和 603 一样,但其在各个方面都得到了加强,尤其是在 L1 缓存部分,从之前的 16KB 缓存扩增到了 4 路 16KB,共 32KB 缓存。晶体管数量也跃升到了 260 万,Die 尺寸 98mm²,虽然从数量面积上来讲,相比 601 仍要少些,但性能却有了大幅提升,其初代频率就已达到 601 灰烬版水平,运行在 100MHz 下,而内部微架构的改动也是提升性能的关键所在。

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PowerPC 603e,工艺改进后也被称之为 603ev

与 601 一样,在前端部分,603、603e 同样采用了经典的 RISC 四级流水线,但考虑到功耗问题,相比 601 其吞吐量有所下降38

在执行单元部分,其一共有五大部分组成:整数、浮点、分支、加载存储和系统单元。相比 601 之前去除了定序器单元这一历史遗留,新增了加载存储39和系统单元40,相比 601,二者均能够分担整数单元的任务,从而提高整数运算性能。

对于浮点运算来说,603、603e 的浮点流水线总体也不弱:相比 601 多了一个执行阶段、少了一个解码阶段。因此大多数浮点指令在 603、603e 上都有三个周期延迟,相比 601 的两周期还多了一个周期41。但在执行单、双精度浮点乘加运算时 603e 运行极其迅速,并且有变种为 DSP 芯片的潜能42,这对于某些嵌入式芯片较为重要。

在分支预测方面,与 601 相似,均使用简单的静态分支预测器,虽然这种方法简单、快速43,但相比动态分支预测器效率并不高。

真正让 603、603e 出色的是其首次加入了保留站44和重排序缓冲区,即 ROB45,这使得二者成为了第一款具有完整指令窗口的 PowerPC 芯片,相比 601 是一次巨大飞跃,具有里程碑式的意义。加上在 603 出现过的省电功能,其在最高 300MHz 运行时功耗仅 6 W,总体而言这是一颗能效非常出色的芯片。

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PowerPC 603e 的 Die shot,可见其缓存有所增大

得益于 603 系列出色的微架构,在之后的日子里,603e 大放异彩,后续型号不仅更新了工艺,达到了 0.35μm,频率也扶摇直上,最高达到了 300MHz,遥遥领先于当时的英特尔。

作为 PowerPC 芯片的完全体,603e 不仅在苹果电脑中被大规模采用,IBM 旗下的 ThinkPad Power 800 系列笔记本,也采用了此芯片,于 1995 年 6 月 19 日正式发布,由于其不错的能耗比,它的表现并不糟。但高昂的售价46和几乎不可用的软件生态47注定了其最终的宿命48

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IBM Power Series 820,左下角的 PowerPC 标识展现了其与同类们截然不同的心脏

603e 还赢得了 BeOS 的青睐,BeOS 也因此支持了 PowerPC,还于 1995 年 10 月 3 日推出了搭载 603、603e 芯片的 BeBox,其利用了 PowerPC 的对称多处理能力,将两块 CPU 均放在主板上,使性能更加强大,Be 公司的创始人,不是别人,正是前苹果总裁、曾是斯卡利得力助手的让·路易·加西。

离开苹果后的他或许是汲取了教训49,努力地使 BeBox 的售价低于 2000 美元50,由于旗下的 BeOS 刚刚起步,几乎没有什么专门为其打造的软件,所以购买 BeBox 的大多是迷恋 BeOS 先进性的开发者,最终 BeBox 仅售出了 1000 余台,对 PowerPC 生态的推进几无帮助。而在以后的故事里他将再次出现。

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Jean-Louis Gassée 和其右边的 BeBox

603e 不仅逐渐被个人电脑行业采用,还开枝散叶,影响到了其它行业,由于其优异的能耗比,基于 603e 微架构的嵌入式芯片 PowerQUICC 的 II 系列于 1998 年发布,用于 VoIP 系统、电信交换机、蜂窝基站等方面。其继任型号 II Pro 中的 e300 核心也是基于 603e 改良而来。

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光纤交换机中的 PowerQUICC II,具体型号是 MPC245

而在 Motorola 大力建设的铱星计划中,603e 芯片也留下了浓墨重彩的一笔,在其运行的 66 颗卫星中,每一颗卫星都搭载了 7 颗 603e 芯片,有关铱星计划的更多情况可以借一步去这里了解;而 603e 的抗辐射变种:RHPPC 芯片被运用于航空航天领域。甚至美国雷神公司在设计 Mark 54 轻型鱼雷时,都使用了定制版的 603e,并最终被美国国防部批准。

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Mark 54 轻型鱼雷

604

在 620 难产之时,本来定位中端的 604 理所当然地挑起了大梁,成为苹果在高端市场的中流砥柱。好在从参数上看,和前面两位师兄一样,604 使用 0.5 μm 工艺制造,集成 360 万个晶体管,相比 601 多出 28%,Die 尺寸也来到了 197 mm²,相比 601 初代多出 62%,内置两路 16KB 共 32KB 的 L1 缓存。升级幅度不小。

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PowerPC 604 及其 Die shot

而深入内部,相比于 603、601,604 微架构的调整更加激进,为了让其运行频率更高,工程师们提高了流水线级数51,最终初代 604 可以轻松运行在 120MHz 下,这几乎是初代 601 的两倍。

在前端部分,虽然 604 在指令队列深度与 601 一样,为八条目。但在指令吞吐量上有了提升52,并且新增了动态分支预测53,与 603e 的静态分支预测改进巨大。确保较少的预测失败,从而尽可能避免流水线空泡带来的性能损失。

在执行单元部分,604 由六大单元构成,可以每个时钟周期执行最多六个指令,相比 603e,尽管 604 剔除了系统单元部分,但对性能并没有产生多大影响54。而在整数单元部分,604 则大幅精进,不同于 601、603 只内置一个,其含有整整三个整数运算单元55,性能提升非常可观。在浮点单元部分56和加载/存储单元57部分,虽然相比 603e 差别不大,但也有了小幅改进,和 601 相比更是提升不俗。

在乱序执行方面,604 和 603 一样,在执行单元中都含有保留站和重排序缓冲区,但相比后者,604 有着更高的乱序执行程度58

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603「左」与 604「右」的架构示意图

总体而言,作为产品线中性能最高的象征,604 需要在未来的一年内成为苹果公司的守护神,保护其不会被英特尔超越,直到下一任 604e 的出现。

Pentium Pro

对于上次在 PowerPC 601 面前碰了一鼻子灰的英特尔来说,偏执的安迪·格鲁夫自然不会善罢甘休。借着奔腾芯片大卖的东风,在 1995 年 11 月,PowerPC 三款芯片均亮相后,他也祭出了大杀器:奔腾 Pro 芯片,宣称其性能相比奔腾快了两倍。

从当时的眼光看,这款芯片的确如猛兽般强大,相比之下强悍的 604 反倒显得有些弱小,其含有 550 万个晶体管,相比 604 高出一半多,并且可以选配 L2 缓存,容量有 256KB 之多,后期甚至可以选择 1MB,而深入其内部,P6 架构相比奔腾 P5 的改动更是堪称传奇。

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Pentium Pro 芯片,L2 缓存「左」与执行核心「右」清晰可见

为了超高的频率,其流水线高达 12 级59,是 604 的两倍之多,因此其初代频率就来到了 150 MHz,比 604 高出 25%。

在面对 RISC 芯片指令长短一致所带来的优势时,英特尔的天才工程师们也终于想出了解决办法:奔腾 Pro 在取到一条 CISC 指令时,硬件解码器会将其解码成符合 RISC ⻛格的若干条微指令,即 μop。这一伟大创举使其既不会破坏现有指令的兼容性、又能在执行时如 RISC 般高效60,这一出色设计后来逐渐被各大芯片所采用,并沿用至今。

和上文三大 PowerPC 芯片一样,奔腾 Pro 新增保留站和重排序缓冲区两大组件,有了乱序执行指令的能力,并且相比之下无论是保留站还是 ROB 其容量均更胜一筹61,外加在吞吐量方面也有了很大提升62,使其并行性更高。

在后端执行单元部分,相比之前的奔腾芯片,奔腾 Pro 同样配备了两个对称整数单元和一个浮点单元,但对各个单元均进行了改进63,加上之前提到的吞吐量提升,其运作效率也更高。在分支预测方面,奔腾 Pro 也大幅跃进,从之前的 75% 增加到了 90% 准确率,这极大弥补了 12 级流水线的缺点64

总体而言奔腾 Pro 的提升非常显著,尤其是微架构的革新具有历史意义,也奠定了未来奔腾 2、3 芯片的发展方向。

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Byte 杂志对 P6 架构的剖析

但和 604 等 RISC 芯片相比,奔腾 Pro 也并不是优势占尽,其在解码时和初代奔腾一样需要耗费较多时间65,并且需要耗费占整体 40% 之多的晶体管来保证向后兼容,因此在那个晶体管成本居高不下的时代,为了节省晶体管数量,也丧失了未来支持 MMX 等 SIMD 指令的潜力,并且初代奔腾 Pro 的 L1 缓存仅双路 8KB 共 16KB,处理潜能受到了影响,而与之搭配的 Windows 95 也无法发挥出其全部潜力,因此其绝对性能与 604 相近66,但实际性能并不敌 604。

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Byte 杂志对各大芯片的性能测试,604 险胜初代奔腾 Pro

由于其高昂的售价,最终的销量并不高,因此在 1995 年圣诞季来临时,市场上的个人电脑仍以奔腾芯片为主流,这无疑给了苹果乘胜追击的机会。

当然,奔腾 Pro 不仅将与 PowerPC 在 1996 年展开热战,也会与英特尔的老冤家:AMD 的 K5 芯片一起在 x86 阵营刮起一阵腥风血雨,诸位读者可以借一步去这里了解。

两面夹击

虽然 604 的性能与奔腾 Pro 不相上下,但此时苹果的情况并不乐观,当英特尔奔腾 Pro 在性能层面对 PowerPC 发起冲锋时,微软也早在另一边发动了攻势:Windows 95 于 1995 年夏季发布,其优秀的内存保护机制以及不逊色于 Macintosh 图形界面让大众为之疯狂。

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System 7.5「左」与 Windows 95「右」,可见二者的 GUI 差距已不复存在

为了庆祝这一伟大时刻,比尔盖茨为此也大搞营销,在那个夏天,放眼望去:广告牌、电视、收音机、报纸和杂志,处处都是 Windows 95 的广告,还邀请了著名脱口秀演员杰·雷诺在发布会上造势,甚至倾注了将近 1.5 亿美元购买了滚石乐队的经典名曲「Start Me Up」作为其主题曲,几位微软高管更是随着音乐翩翩起舞,在微软这般衬托下以往作为「离经叛道」代名词的苹果此时倒还多了几分「正经」。

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Windows 95 发布会上的 Bill Gates「左」和 Jay Leno「右」

为了让用户能更易上手 Windows 95,营销团队也是费尽心思,不仅做了视频指南,更是邀请了当时大火的电视剧「老友记」两大主演出镜以提升亲切感,教会用户如何使用 Windows 95。

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老友记两大主演 Jennifer「女」和 Matthew 「男」

苹果这边,操作系统依旧用的是 System 7.5,即 1991 年推出的 System 7 的修改版,除了更多对 PowerPC 芯片的原生支持,这四年内系统功能、架构均没有太大的变化,在 Windows 95 的大肆宣传下,除了公关部门不停地宣传System 7.5 更好、尽力地嘲讽微软当年 DOS 时代的小缺陷67以外,别无他法68

其实此时苹果也并不是毫无对策,尽管代表粉色计划的 Taligent 公司已经彻底失败,不过苹果正大力打造一个全新的操作系统,名为 Copland,其有着微内核架构、内存保护、抢占式多任务等一系列先进技术,打算彻底取代现有的 System 7.5,这也是现有系统更新缓慢的原因之一。斯平德勒对这个全新系统饶有兴趣,在一次面向行业分析师展示这项技术的会议上,一位分析师清楚地记得,在大会间隙,斯平德勒把他拉到一旁,兴奋地说:

比尔·盖茨肯定想得到它,但他永远也不会得到它。

苹果公司于 1995 年 5 月 8 日 WWDC 时宣布:Copland 将于 1996 年中期问世。但事实却表明,这样的承诺很难做到,Copland 系统的开发和之前的粉色计划一样,既臃肿又进度缓慢,白白地浪费了大量资金,关于此系统的故事未来还会再介绍。

当时 The Computer Chronicles 也采访了苹果员工这一新系统的情况,由于此时其相当不成熟,极度容易崩溃,为了不当场「翻车」,员工们将已经录制好的视频搬到了演播厅,然后开始煞有介事地介绍着 Copland 的优越之处:有多种漂亮的外观、先进的多任务处理能力、强大的搜索功能。

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看起来多任务处理异常迅速,但实际是「录播」的

在微软的进攻下,苹果公司再一次蒙受损失,到了九月份,苹果股价相较于六月份已经下降了 25%,损失 15 亿美元。加上之前管理不当69,公司积压了大量未发出的产品,而经销商那里却无货,大家压根买不到 Macintosh,这使其本就不多的市场份额再一次下跌,从 1994 年末的 8.3% 跌至 7.4%。

一锤子买卖

面对公司上下低落的士气70,作为 CEO 的斯平德勒却不以为然,他打算在 1995 年圣诞季时向英特尔/微软再度发起猛攻。为了尽可能夺得更多的市场份额,他开始下令大量生产低端的 Macintosh Performa,比平时还要多生产 30%,认为其较低的价格定会吸引大众。

这在公司内部引来了以 CFO 格拉齐亚诺为首的许多人反对,理由也很简单:在 Windows 95 发布后,公司已经遭受重创,周转资金已经不足,此时孱弱的财政已经不足以让苹果再冒险了,况且现在毛利率已经跌至 21%,稍有差池就会赔本,公司将有崩溃的危险。

而刚愎自用的斯平德勒却极其乐观,面对格拉齐亚诺等人的反对,他的做法也非常干脆:将他们赶走即可。于是在格拉齐亚诺向董事会阐明情况后,他就被后者解职71,而支持他的经理们也被排挤出权力核心72,至此斯平德勒身边只有支持此项计划的人了。

这样的人事变动也引起了媒体的目光,格拉齐亚诺在接受媒体采访时痛斥董事会的昏庸无能,在当时引起了轩然大波。

我坚信,随后的几个月里,公司将一步步走向深洲。作为董事会成员,我不敢相信我的话竟然没有引起重视。只要董事会多管点事,不再让斯平德勒一个人说了算,我就愿意留下来。这可是来自 CFO 的强烈警告,但董事会却袖手旁观。我认为他们每一个人都应该被枪毙!

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Graziano 万万没想到自己工作了 11 年的公司居然能在一夜之间将他抛弃

而好巧不巧,似乎是回光返照,Macintosh 的销量又奇迹般的有所回升73,收入比去年同期增长 20%,这使其市场份额从 7.4% 又回升到 9%。股价也从 35 美元涨到 45 美元。这无疑给了斯平德勒更大信心,认为在圣诞季苹果必将所向披靡。

至此,搭载 603 的 Macintosh Performa、603e 的 PowerBook 和 604 的 Power Macintosh 9500 三个产品线如同三路大军,即将在圣诞季向英特尔/微软阵营发起最后的冲击,苹果已经动用了它所有的资源,成败在此一举:如若成功,将再现 1994 年 3 月 14 日的辉煌;如若失败,公司将堕入万劫不复的深渊。而此时 IBM 也正打算用其最强的 PowerPC 604 与英特尔的奔腾芯片来一场轰轰烈烈的联姻,接下来发生的故事将会在下篇中介绍。

Footnotes

  1. 这并不等同于现在的虚拟机,其模拟的层级似乎要少得多,并与内核连接,对性能的损耗也较低,但也带来了一系列兼容问题。

  2. 在 Taligent 解散并入 IBM 后其部分研究成果被 Workplace OS 项目所吸收。

  3. 当时其在大会上同时运行着 DOS、OS/2、Windows for DOS、AIX 等五大系统,但每个系统均只能全屏显示,需要人工手动调换。而如果用虚拟机,受限于当时的硬件性能,将无法运行这五大系统,Workplace OS 算是给了另一种解决方案。

  4. 微内核曾于上世纪八十年代末在学术界一时风光无两,在 mach 2.5 发布后也被许多人认为是未来操作系统的发展方向,而在将所有服务均移出内核空间的 mach 3.0 发布后,人们发现其 IPC 的开销实在过大,其性能远不如采用宏内核的 Unix 系统。90 年代中期后,关于微内核的研究逐渐消弭,直到现在绝大部分的操作系统均是混合内核或宏内核,当然按照 Linux 之父 Linus Torvalds 的说法:混合内核就是一个名字好听的宏内核。

  5. 比如各个操作系统内部的文件格式都不一样,IBM 无法将每个系统的文件格式都做到相互兼容,而且每个系统外加 Workplace OS 微内核都有自己的内存管理方式,因此这些操作系统的内存管理又将运行在 Workplace OS 内存管理之上,极大增加了内存消耗。

  6. 以 OS/2 为个性的 Workplace OS 里有一个 DOS 兼容层并包含了英特尔翻译组件,因此据说在此之上能运行 Windows 3.1,当然性能极差。

  7. 在 620 以标称 133MHz 的频率运行 SPEC92 时,外加 66.5MHz、4MB 的 L2 缓存,其整数性能为 225,浮点性能为 300,远高于 601 的整数 85、浮点 105。

  8. 620 的分支单元有四个保留站,604 上仅有两个;620的负载/存储单元有三个保留站,而 604 也仅有两个。

  9. 由一位曾在 IBM 工作的计算机科学家 Frederick Phillips 在其著作「人月神话」中提出:由于过高的期望和过度自信,小型、优雅的系统往往会被过度设计、臃肿的系统所取代。

  10. 与其它系统不同,AIX 是一个类似于 Unix 的操作系统,据说当时 IBM 最聪明的工程师们汇集在一起都没能将其运行在微内核下。

  11. 一开始郭士纳是拒绝的,他认为自己搞销售出身,来 IBM 这家科技公司没什么用,但奈何 IBM 董事会一再要求,拿国家民族大义来绑架,甚至想请克林顿总统出面征召,最后才说动了他。

  12. RJR Nabisco 这家公司主要做食品业务,奥利奥就是由其生产的,以至于 IBM 员工嘲讽他「He also made chips,but potato chips」

  13. 后来据说这似乎只是一个误解,苹果方面以为 IBM 坚持要苹果交出 System 7 的源代码,这是苹果无法接受的。

  14. 此时的 IBM 依旧在大力研发 Workplace OS,因此希望苹果的 System 7 也能成为个性之一,与其余个性一道发售,让用户决定谁是主导个性。

  15. 尽管一家名为 Quix 的小公司打了苹果的脸:他们在极短的时间内就造出了支持 PReP 标准且能稳定运行 System 7 的电脑。但苹果却以各种理由不对其进行测试。

  16. 在会上主要是 CFO 格拉齐亚诺等人在请求 IBM,斯平德勒此时并不愿意与之合并,觉得合并之后自己地位将大不如前,他曾给格拉齐亚诺说道「当我作为苹果公司总裁访问中国时,得到了总理的接见。假如我以后成了 IBM 副总裁,中国总理会见我?」

  17. 也有传言说是 Motorola 给微软塞钱,希望其开发 PowerPC 版的 Windows NT,以便于其销售下文的 PowerStack,并且自己亲力亲为,在奥斯汀组建团队进行移植,相反微软对此没怎么出力,但其未经证实。

  18. 支持 PowerPC 的 Windows NT 本应该是 3.5 版。但 IBM 不断推迟 Power PC 芯片的发布,所以微软团队只好随之推迟整整九个月,期间修复了大量 bug,最后根据团队主管大卫·汤普森所说:3.5.1 虽然没有什么回报,但非常可靠。

  19. 就笔者所知,能在 PowerPC 运行的原生 Windows 32 位软件数量少于五个,甚至 Office 都不支持,因此 90% 以上的 PowerStack 购买者均运行 AIX 系统而非 Windows。

  20. PReP 未能推广开的另一原因是其发布初始并不支持 Open Firmware,而是自立标准 Conventional Firmware,比如 Motorola 的固件就被称为 PPCBug,这使得其既稀有又昂贵,直到 95 年之后 6 月 1 日后才添加了对 Open Firmware 的支持,后面发布的 CHRP 也添加了此支持,但已于事无补。

  21. 在 Windows 放弃支持后,IBM 愈发专注于自家的 AIX 系统,而 Motorola 与苹果愈发专注于 Mac OS 和 Mac 克隆,至此 AIM 联盟已经丧失了寻求其他系统支持 PowerPC 的信心。

  22. 还有一个说法是苹果有意在拖延 CHRP 标准的认证,并且对自己是否需要制造此类机器也显得犹豫不决,而 Motorola 则坚持要等到 Mac OS、Solaris、Windows NT 能完全在 PowerPC 上运行时才会推出 CHRP 机型。

  23. Compaq 一度曾找上苹果,缘由是英特尔开始自己设计制造主板,而之前 Compaq 自产的主板是 Compaq 电脑一大卖点,这让 Compaq 总裁十分不满并与安迪·格鲁夫大吵一架,但随着几星期后与英特尔的和好,与苹果的会谈也就告吹了,Gateway 也找上过苹果,下文会进一步阐明。

  24. 与当时的戴尔公司一样,Power Computing 公司使用的是按订单生产的模式,并通过邮寄来发货,使生产成本降得非常低。

  25. 当时斯卡利曾考虑发放许可证,但在让·路易·加西的坚决反对下未能达成,后文提到的小短片在歌词里也稍微讽刺了他「There doesn’t seem to be Jean Louis is around」

  26. 其中兰迪·白塔特、丹·艾勒斯是坚定的支持者,而吉姆·巴克利是反对者,伊恩•迪艾内一开始反对,后面和兰迪·白塔特去过台湾后开始支持。两派为此争斗许久,最后的结果是支持者被迫或被赶出了苹果公司。

  27. 从一开始的兰迪·白塔特,到凯尔·维图,再到唐·斯特里克兰和拉什•欧文,一共经历好几任主管,前任均在卸任后离开公司,可见内部倾轧之严重。

  28. 苹果其它研发部门亏损严重,光是牛顿部门就已经总共花费了 5 亿美元,每年还亏损 5000 万美元,因此为了维持收入,苹果电脑一般会比同配置的 PC 价格高 1000 美元,为了掩饰苹果将显示器、键鼠、调制解调器等配件单独售卖企图降低纸面上售价,但终究是掩耳盗铃。

  29. 对于科技公司来说,当时美国的「Holiday Season」向来是一年中最重要的销售时刻,可以占到一年销售总额的 40%。

  30. 在多媒体概念被广大媒体大肆宣传的背景下,大量尚未购买个人电脑的用户在此时购入,市场整体销量上扬了 32%,但苹果的 Power Macintosh 却面临短缺,因此销量依旧与去年持平,导致其市场份额再次下跌。

  31. 当 603、601 均在 80MHz 运行 SPEC92 时,603 整数性能得分为 75,601 是 85,浮点性能 603 得分 85,601 是 105,可见其 IPC 并不如前辈。

  32. 比如在当没有指令发往浮点单元时,浮点单元时钟信号将会被适当关闭,其它如定点运算单元、系统单元、加载/存储单元和高速缓存单元均支持动态电源管理模式。

  33. 打盹模式「Doze」可以使除了总线监听和时基递减器更新之外,其余芯片上的工作全部停止,而外部异步中断等机制可以随时解除此模式。

  34. 小睡模式「Nap」则更进一步,仅有时基还在运行,尽管如此,锁相回路发出的中断机制依然可以保证仅几个处理器周期内就能解除该模式。

  35. 睡着模式「Sleep」最为激进,关闭了所有芯片上的工作,就连锁相回路也可以选择关闭,至此就需要先唤醒锁相回路,再发出中断机制来解除该模式。

  36. 在 602 以 40MHz 的频率运行 SPEC92 时,其整数性能仅为 40,而相同频率的 603 整数为 52。

  37. 当 603、603e 以标称 80MHz、100MHz 的频率运行 SPEC92 时,603 整数性能为 75,浮点性能为 85,603e 整数性能为 120,浮点性能为 105。

  38. 相比 601 每周期可以解码、分派三个指令到其执行单元,即 3 发射,603、603e 每周期只能解码、分派两个指令到执行单元,即 2 发射。

  39. 其能在大规模浮点运算时更高效地执行地址计算操作,从而取代了之前由整数单元处理内存流量、进行地址计算这一任务,使整数运算时执行单元更加专一。

  40. 其内部一些专有电路能够处理状态寄存器的更新问题,还包含了有限的整数加法器,可以通过执行某些类型的加法来减轻整数单元的一些负担,但似乎初代的 603e 并不具有此功能。

  41. 这种三周期延迟/一个周期吞吐量的设计带来了一个问题:当浮点运算高速进行时,其每四个周期只能执行三个指令。也就是说在每次三个单周期浮点指令执行后,就会生成一个流水线气泡,这在 CPU 架构设计中是应该极力避免的。这一缺陷使其浮点性能受到了些影响。

  42. 文中提到 603e 在执行单、双精度浮点乘加运算时速度很快,具体为四个周期的延迟和一个周期的吞吐量,而大量的浮点乘加运算是数字信号处理芯片,即 DSP 芯片的主要任务,因此对于 603e 来说成为 DSP 芯片也是一大出路。

  43. 603、603e 中的静态分支预测器将前向分支标记为「not taken」,将后向分支标记为「taken」从而实现分支预测。

  44. 这是在进入后端执行单元前的一个组件,可以对寄存器进行重命名,从而使指令的执行不需顺序执行,对提高 CPU 的并行程度有很大帮助,603、603e 有 3 个 1 条目、1 个 2 条目保留站。

  45. 在乱序执行方面,603、603e 使用了一个叫专用完成单元「completion unit」的东西,其中包含一个五条目的完成队列「completion queue」,在指令乱序执行时,完成单元会参考存储在完成队列中的信息,并确保完成的指令按顺序放回,并将结果以正确顺序写入寄存器,还具有指令追踪功能,这类似于重排序缓冲区,下文均以此称呼。

  46. 其较高配置的 850 要价 12000 美元之多,相比搭载英特尔芯片的 ThinkPad 实在太贵。

  47. 一开始计划为其配备四款操作系统,但真出来的时候只有两款操作系统可用:IBM 自家的 AIX 与和微软达成协议的 Windows NT PowerPC 特供版。PowerPC 版的 OS/2 要在 96 年末才发布预览版,上文已提到 WindowsNT 与 OS/2 的命运。Solaris 于 96 年 2 月 20 日才正式支持,推出了Solaris Desktop 2.5.1 PowerPC Edition,但完全未成气候,于 97 年 7 月 22 日停止销售。

  48. 该部门于 96 年关闭,并入 PC 和 RS/6000 部门,PC 部门对此几乎无作为,RS/6000 部门在推出了一些升级型号,并于 97 年彻底放弃 PowerPC。

  49. 由于其过分注重高端产品,定价激进使 Macintosh 市场份额暴跌,导致了苹果现今的局面,也因此被赶出苹果公司。

  50. 1992 年,加西曾亲口告诉 PC communication 的记者大卫·库西,他的目标是以 2000 美元或更低的价格推出 BeBox,后者也是将加西引荐给阿梅里奥的幕后功臣,当然这都是后话了。

  51. 不同于 RISC 芯片经典的四级流水线,其流水线级数分为六级:取指令、解码、派送、执行、完成、回写。增加流水线级数会使每个步骤都更简单,单个周期完成所需的时间更少,因此缩短了 CPU 的时钟周期、频率得以提高。

  52. 每个周期最多可以从指令队列的底部四个条目发送到执行核心,即 4 发射,相比 603e 的两个和 601 上的三个提升巨大。

  53. 604 有一个 512 条目的分支历史表,即 BHT「branch history table」,每条目都有 2bit 数据用于跟踪分支,还有一个 64 条目的分支目标地址缓存,即 BTAC「branch target address cache」

  54. 如上文所述,603、603e 的系统单元主要处理 PowerPC 上状态寄存器的更新,该功能在 601 上由其整数单元处理,而 604 将这一任务转移到了分支单元上,对性能影响似乎不大。

  55. 其含有三个整数运算单元:两个简单整数单元 SIU、一个复杂整数单元 CIU。两个简单整数单位执行单周期整数指令,单个复杂整数单元执行多周期整数指令。

  56. 604 浮点单元与 603、603e 大体一致,在进行大多数单精度和双精度操作时有三周期延迟。但与后者不同的是,604 浮点单元对于包括双精度乘法在内的几乎所有指令都已完全流水线化。

  57. 604 的加载/存储单元 LSU 也与 603、603e 相似:处理所有负载存储流量,并包含一个用于进行地址计算的加法器。但与后者不同的是,它能更深层次地访问负载和存储队列,并允许对内存操作进行重新排序,因此更加灵活。

  58. 603、603e 有 3 个 1 条目、1 个 2 条目保留站以及 5 条目的重排序缓冲区,而 604 有 5 个 2 条目保留站和 16 条目的重排序缓冲区。

  59. 三个半周期用于访问分支目标缓冲区和获取下一条指令、两个半周期用于解码指令转化为上文提到的 μop、寄存器重命名、将指令写入保留站、读取保留站的指令、执行、两周期的退出,共 12 周期。

  60. P6 虽在后端执行阶段相比 RISC 不存在任何劣势,但由于其在初始解码阶段需要明确指令长度,因此依旧可能比 RISC 稍慢,这也是近来流传「CISC 能耗比不如 RISC」的一大理由,但事实上现如今二者在解码时的能耗差异已非常之小,且高能效处理器的设计瓶颈也不在解码这一领域。

  61. 相比 604 有 5 个 2 条目保留站和 16 条目的重排序缓冲区,P6 架构有总共 20 条目的保留站和 40 条目的重排序缓冲区,但考虑到 604 流水线级数比 P6 要少得多,不需要追踪如此多的指令,因此容量较少或许并不牵强。

  62. P6 每周期最多能将 3 条指令从解码器移动到保留站,即 3 发射,并且每周期最多可以将 5 条指令从保留站发送至执行单元中,相比最多只能从解码器发送 2 条指令至执行单元,即 2 发射,还没有保留站的奔腾提升巨大。

  63. 尤其是加载/存储单元得到了增强,包括了三个专门用于内存访问的执行单元:加载地址单元、存储地址单元和存储数据单元。加载地址和存储地址单元各包含一对四输入的加法器,用于计算地址和检查段限制。

  64. 流水线级数越多,一旦分支预测错误,就越容易产生流水线空泡影响性能,这一点将在未来介绍奔腾 4 时着重提及。另外 604 的准确率似乎也是 90%。

  65. 之前提到奔腾 Pro 前端为 3 发射,其含有三个解码器:两个简单解码器、一个复杂解码器。负责将 IA-32 解码成上文提到的 μop,一般在复杂解码器中一条指令可以解码成 1 到 4 条 μop,还负责解码遗留指令以保证向后兼容性。

  66. 在 604 以 120MHz、奔腾 Pro 以 133MHz 运行 SPEC92 时,604 整数性能得分为 192,奔腾 Pro 是 195,浮点性能 604 得分 198,奔腾 Pro 是 190。

  67. 苹果在报刊上登出了一则广告「C1/4ONGRTLNS.W95」讽刺曾经 MS-DOS 文件名不能多于 8 个字母的缺陷。

  68. 苹果甚至编了本小册子,里面是 Macintosh 用户提供的「为什么人们认为使用 Macintosh 比 Windows 95 更好」的证据。其中有一位用户的话让人印象深刻:使用 Macintosh 就像与好朋友在光滑的雪地上滑雪。而使用 Windows 95,就好比和一个相貌英俊却对你丝毫不管不顾的教练一起在狂风肆虐、崎岖不平的冰坡上跌跌撞撞。

  69. 伊恩·迪艾内的解释是:由于每次在预测 Macintosh 的发运量会增加例如 25% 时, Newton 等其它部门就会增加 25% 预算,然后按预算来开支。因此他希望减少向经销商的发运量来遏制其他部门乱花钱的恶习,但导致经销商产品短缺,消费者买不到东西。

  70. 一位苹果高管丹·艾勒斯曾对着公司经理们说:如果你们的好朋友失业了,有多少人会说出「把你的简历给我,我想办法让你进苹果公司?请问有多少人会这样?」45 位经理竟没有一人举手。

  71. 在格拉齐亚诺向董事会提出反对后,董事会表示全力支持斯平德勒,并且认为格拉齐亚诺已经没必要待在苹果了,格拉齐亚诺被迫提出辞职并被董事会接受。

  72. 丹·艾勒斯在格拉齐亚诺离开后试图重组经理队伍、提振 Macintosh 的销量,但斯平德勒直接把销售任务交给了几大区的主管,将丹·艾勒斯束之高阁,迫使这位在苹果工作了整整 13 年的老将申请辞职。

  73. 由于之前伊恩·迪艾内大量积压产品,而在其离开公司后这部分产品被长期买不到、早已饥渴难耐的忠实用户一抢而空,外加 Windows 95 的营销攻势有所减弱,因此销量短暂回升。